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。
中图分类号：TN82 文献标志码：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.245097
中文引用格式： 黄振葵，邢斯瑞，沈晨阳，等. S频段阿基米德锥柱螺旋天线设计[J]. 电子技术应用，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： 黄振葵，邢斯瑞，沈晨阳，等. S频段阿基米德锥柱螺旋天线设计[J]. 电子技术应用，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
近年来，各国争相抢占空间轨道与频段资源，全球航天产业进入变革新阶段[1-6]。为了更迅速、经济地实现星座组网，卫星小型化成为必然趋势。测控天线作为卫星射频前端重要组成部分，其性能指标很大程度上影响着卫星的通信质量与制造成本。
测控天线一般利用双臂、四臂螺旋天线及阵子天线的宽波束特性保障星地通信的稳定性[7]。双臂阿基米德螺旋天线凭借自互补结构及非频变特性，展现出了宽波束、高增益以及圆极化的优良性能，令其得到了广泛研究与应用[8-13]。但测控天线的设计不应仅满足于上述指标的实现，还需对其包络与重量进行限制。
本文设计了一种S频段的阿基米德锥柱螺旋测控天线，实现收发频带内(21XX~22XX MHz)驻波比小于1.5的同时，±70°范围内增益大于0 dBi且轴比小于5 dB，此外，天线包络小于70 mm×70 mm×105 mm ，符合指标要求，完成了天线的小型化设计。
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作者信息：
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，吉林 长春 130000）
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