S頻段阿基米德錐柱螺旋天線設計
電子技術應用
黃振葵，邢斯瑞，沈晨陽，隋濤，安向東
長光衛星技術股份有限公司
摘要： 根據衛星S頻段測控系統通信需求，設計了S頻段寬頻帶高增益圓極化的阿基米德錐柱螺旋天線。通過四分之一波長同軸縫隙巴倫完成信號的平衡-不平衡轉化以及寬帶阻抗匹配。雙臂阿基米德天線可以很好地提供圓極化特性，作為錐臺的FR4材料除了為天線提供支撐，也有效地完成了增益與波束寬度的控制。實測天線在收發頻段內駐波比小于1.5，±70°范圍內增益大于0 dBi，軸比小于5 dB，可有效地實現測控天線的收發復用功能。
中圖分類號：TN82 文獻標志碼：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計[J]. 電子技術應用，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計[J]. 電子技術應用，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，全球航天產業進入變革新階段[1-6]。為了更迅速、經濟地實現星座組網，衛星小型化成為必然趨勢。測控天線作為衛星射頻前端重要組成部分，其性能指標很大程度上影響著衛星的通信質量與制造成本。
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定性[7]。雙臂阿基米德螺旋天線憑借自互補結構及非頻變特性，展現出了寬波束、高增益以及圓極化的優良性能，令其得到了廣泛研究與應用[8-13]。但測控天線的設計不應僅滿足于上述指標的實現，還需對其包絡與重量進行限制。
本文設計了一種S頻段的阿基米德錐柱螺旋測控天線，實現收發頻帶內(21XX~22XX MHz)駐波比小于1.5的同時，±70°范圍內增益大于0 dBi且軸比小于5 dB，此外，天線包絡小于70 mm×70 mm×105 mm ，符合指標要求，完成了天線的小型化設計。
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作者信息：
黃振葵，邢斯瑞，沈晨陽，隋濤，安向東
（長光衛星技術股份有限公司，吉林 長春 130000）
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