S频段阿基米德锥柱螺旋天线设计
电子技术应用
黄振葵，邢斯瑞，沈晨阳，隋涛，安向东
长光卫星技术股份有限公司
摘要： 根据卫星S频段测控系统通信需求，设计了S频段宽频带高增益圆极化的阿基米德锥柱螺旋天线。通过四分之一波长同轴缝隙巴伦完成信号的平衡-不平衡转化以及宽带阻抗匹配。双臂阿基米德天线可以很好地提供圆极化特性，作为锥台的FR4材料除了为天线提供支撑，也有效地完成了增益与波束宽度的控制。实测天线在收发频段内驻波比小于1.5，±70°范围内增益大于0 dBi，轴比小于5 dB，可有效地实现测控天线的收发复用功能。
中圖分類號(hào)：TN82 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.245097
中文引用格式： 黃振葵，邢斯瑞，沈晨陽，等. S頻段阿基米德錐柱螺旋天線設(shè)計(jì)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2024，50(7)：93-96.
英文引用格式： Huang Zhenkui，Xing Sirui，Shen Chenyang，et al. Design of S-band conical Archimedean spiral antenna[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(7)：93-96.
中文引用格式： 黃振葵，邢斯瑞，沈晨陽，等. S頻段阿基米德錐柱螺旋天線設(shè)計(jì)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用，2024，50(7)：93-96.
英文引用格式： Huang Zhenkui，Xing Sirui，Shen Chenyang，et al. Design of S-band conical Archimedean spiral antenna[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(7)：93-96.
Design of S-band conical Archimedean spiral antenna
Huang Zhenkui，Xing Sirui，Shen Chenyang，Sui Tao，An Xiangdong
Chang Guang Satellite Technology Co.， Ltd.
Abstract： According to the communication requirements of the satellite S-band Tracking, Telemetry and Command system (TT&C), a conical Archimedean spiral antenna with wideband and high gain circular polarization is designed for the S-band. The quarter-wavelength coaxial slotted balun completes the balance-unbalance conversion of the signal and wideband impedance matching. The dual-arm Archimedean antenna can provide good circular polarization characteristics, and the FR4 material as a cone not only provides support for the antenna, but also effectively achieves the control of gain and beamwidth. The measured antenna has a Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) of less than 1.5, a gain of more than 0 dBi within ±70° and an axial ratio of less than 5 dB in the transceiver frequency band, which can effectively realize the transceiver multiplexing function of the TT&C antenna.
Key words : wideband；circular polarization；helical antenna；coaxial slotted balun
引言
近年來，各國爭相搶占空間軌道與頻段資源，全球航天產(chǎn)業(yè)進(jìn)入變革新階段[1-6]。為了更迅速、經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)星座組網(wǎng)，衛(wèi)星小型化成為必然趨勢(shì)。測控天線作為衛(wèi)星射頻前端重要組成部分，其性能指標(biāo)很大程度上影響著衛(wèi)星的通信質(zhì)量與制造成本。
測控天線一般利用雙臂、四臂螺旋天線及陣子天線的寬波束特性保障星地通信的穩(wěn)定性[7]。雙臂阿基米德螺旋天線憑借自互補(bǔ)結(jié)構(gòu)及非頻變特性，展現(xiàn)出了寬波束、高增益以及圓極化的優(yōu)良性能，令其得到了廣泛研究與應(yīng)用[8-13]。但測控天線的設(shè)計(jì)不應(yīng)僅滿足于上述指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，還需對(duì)其包絡(luò)與重量進(jìn)行限制。
本文設(shè)計(jì)了一種S頻段的阿基米德錐柱螺旋測控天線，實(shí)現(xiàn)收發(fā)頻帶內(nèi)(21XX~22XX MHz)駐波比小于1.5的同時(shí)，±70°范圍內(nèi)增益大于0 dBi且軸比小于5 dB，此外，天線包絡(luò)小于70 mm×70 mm×105 mm ，符合指標(biāo)要求，完成了天線的小型化設(shè)計(jì)。
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作者信息：
黃振葵，邢斯瑞，沈晨陽，隋濤，安向東
（長光衛(wèi)星技術(shù)股份有限公司，吉林 長春 130000）
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