面向低轨卫星的螺旋天线及其阵列设计

为了满足低轨卫星地面系统通信需求,提出一种提升低仰角增益的宽带螺旋天线设计方案。天线螺旋臂印制于聚酰亚胺薄膜上,柱体采用聚醚酰亚胺材料作为薄膜支撑。螺旋线由主臂螺旋天线和寄生臂螺旋线组成,寄生臂通过短路柱与接地板连接。通过改变螺旋线倾角、螺旋直径以及螺旋线长度实现超宽带与低仰角增益特性。文中给出天线的设计思路,通过大量的电磁仿真计算,最终确定了天线的最优结构,并进行了实物加工与测量。实测结果表明,文中设计的螺旋天线水平增益达到-1 dB,相对带宽达到13.3%,3 dB波瓣宽度187°,螺旋直径为40 mm,高度为125 mm,仿真与实测结果一致性良好。将该模型进行优化的螺旋组阵设计,12阵元相控阵根据仿真结果可知,天线增益带宽为12.5%,天线法向扫描增益≥10.4 dB,扫描范围±76°,增益≥10.3 dB。天线在扫描±76°范围内增益比较平缓,波动范围窄,具有良好的大角度扫描性能,解决了相控阵天线扫描角度窄、低仰角增益低的问题,为低轨卫星地面便携设备提供了一种新颖的天线结构及组阵方式。

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本文档关键词:螺旋,天线,及其,卫星,面向