星载高增益宽频带高指向性阵列天线设计
电子技术应用
金宇婷，邢斯瑞，安向东，吴简
长光卫星技术股份有限公司，吉林 长春 130000
摘要： 针对卫星对X波段通信系统电磁波传输的需求，设计了一款新型X波段高增益宽频带高指向性微带阵列天线。采用平面多层板形式，通过多种技术手段改善天线性能。阵列天线采用侧馈的能量输入方式、多层缝隙耦合馈电设计提高天线带宽，同时将辐射层和馈电网络层分离以减小电磁波串扰和提升分离设计简约度，增加金属反射层以提高天线正向增益和前后比。根据工程总体需求，共设计了64阵元和256阵元的矩形微带阵列天线。两种天线经加工测试结果与仿真结果基本一致。该天线实现了高增益、宽频带、高指向性等性能指标，对X波段星地无线通信系统的设计有一定指导意义。
中图分类号：TN82 文献标志码：A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.234103
中文引用格式： 金宇婷，邢斯瑞，安向东，等. 星载高增益宽频带高指向性阵列天线设计[J]. 电子技术应用，2024，50(3)：104-108.
英文引用格式： Jin Yuting，Xing Sirui，An Xiangdong，et al. Design of high-gain wideband high directivity array antenna for satellite communication system[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(3)：104-108.
中文引用格式： 金宇婷，邢斯瑞，安向东，等. 星载高增益宽频带高指向性阵列天线设计[J]. 电子技术应用，2024，50(3)：104-108.
英文引用格式： Jin Yuting，Xing Sirui，An Xiangdong，et al. Design of high-gain wideband high directivity array antenna for satellite communication system[J]. Application of Electronic Technique，2024，50(3)：104-108.
Design of high-gain wideband high directivity array antenna for satellite communication system
Jin Yuting，Xing Sirui，An Xiangdong，Wu Jian
Chang Guang Satellite Technology Co.， Ltd.， Changchun 130000， China
Abstract： To meet the satellite requirements for electromagnetic wave transmission in X-band communication system, a new X-band high-gain wideband high directivity microstrip array antenna is designed by selecting different antenna types. The performance of the antenna is improved by various technical means in the form of plane multilayer plates. The array antenna adopts the side fed energy input mode and the multi-layer slot coupling feed design to improve the antenna bandwidth. At the same time, the radiation layer and the feed network layer are separated to reduce the electromagnetic wave crosstalk and improve the simplicity of the separation design. The metal reflection layer is added to improve the antenna forward gain and front to back ratio. According to the project, the 64 elements and 256 elements rectangular array antenna are designed. The machining test results of two kinds antennas are basically consistent with the simulation results. The antenna achieves performance indicators such as high gain, broadband and high directivity, which is of some significance to the design of X-band satellite-earth wireless communication system.
Key words : microstrip array antenna；X-band；high-gain；wideband；high directivity
引言
在科技飞速发展的今天，遥感卫星应用领域越来越广泛，包括国土普查、深空探测、资源勘探、环境监测、减灾防灾、铁路选线、地理测绘与调查、农业估产、草原及林区普查等多个领域[1-6]。其中各种电磁设备正不断向小型化、高集成度、高性能化发展，以满足系统级的优良性能及不同的功能需求[7-8]。天线作为卫星的收发前端，有着非常重要的地位和意义。
星载天线目前在轨卫星使用的天线形式多种多样：微带天线、抛物面天线、波导缝隙天线、偶极子天线、喇叭天线等[9-11]。微带天线与其他天线相比，具有易集成、低剖面、易共形、易加工、馈电网络便于与辐射体一体化设计，结构紧凑，一致性好、低成本、适合批量生产等优点[12]。
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作者信息：
金宇婷，邢斯瑞，安向东，吴简
长光卫星技术股份有限公司
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