微小卫星全向天线设计
微小卫星是当今航天领域的研究热点，其因具有体积小，研发周期短，研发成本低等优点而受到各航天强国的普遍重视，现已越来越广泛地应用于通信、对地遥感、行星际探测、科学研究和技术试验等。天线系统是卫星通信模块中不可或缺的一部分，对卫星系统性能的影响至关重要，而且往往占据着相当大的体积，随着微小卫星小型化、微型化的发展，也对应用于微小卫星的天线提出了小型化需求。 四臂螺旋天线具有良好的半球心形方向图，其优良的宽波束和圆极化特性被广泛应用于卫星通讯。本文综述了微小卫星天线的一般要求，分析了四臂螺旋天线的结构和工作原理，并针对微小卫星的应用，解决了四臂螺旋天线小型化问题，为四臂螺旋天线在小卫星特别是皮卫星上得到应用打下基础。 论文的主要工作与成果有: 1.详细分析了微小卫星的应用需求，基于此，提出了微小卫星天线的主要设计指标:具有上半空间的全向方向图，极化方式为右旋圆极化，工作频率为2.065GHz，轴向增益2dBi。针对传统四臂螺旋天线存在的不足，研究了其小型化和馈电的解决方案。 2.设计了一种圆柱体介质加载的四臂螺旋天线，工作频率为2.065GHz，其尺寸为高14mm，半径5mm，采用相对介电常数为36的微波陶瓷加载，利用同轴线通过天线轴心在顶部对天线馈电，天线底部集成套筒巴伦，实现平衡馈电，同时，利用激光刻蚀天线顶部螺旋臂实现四臂正交馈电。通过CST三维电磁仿真软件对天线设计进行仿真，结果表明，该天线具有宽波束的心形方向图，3dB波束宽度大于120度，在波束宽度范围内圆极化良好。最后利用仿真验证了激光刻蚀螺旋臂实现正交馈电的可行性。 3.针对介质天线的制作，本文提出了一种磁控溅射金属化加激光刻蚀的新工艺，利用计算机数控结合激光刻蚀的柔性加工技术完成陶瓷基体上螺旋臂的加工，简化了传统工艺，提高了加工精度，所制得的天线具备良好的机械性能，同时也为相关曲面共形天线的加工提供了参考。最后，对制作完成的天线进行了有关项目的实测，测试结果达到预期。
微小卫星;四臂螺旋天线;结构设计;机械性能;仿真验证
浙江大学
硕士
物理电子学
王德苗;金浩
2014
中文
TN828.5;TN802
74
2014-07-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）