一种星载平面螺旋天线的小型化设计方法

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1、VoI_21NO．1航天器工程第21卷第1期68SPACECRAFTENGINEERING2012年2月一种星载平面螺旋天线的小型化设计方法何志国徐风清崔景波(中国电子科技集团公司第三十六研究所，浙江嘉兴314033)摘要探讨了某星载背腔式平面螺旋天线的小型化设计方法。通过螺旋线传输段进行蝶形加栽；辐射段和截止段进行曲线锯齿加载；改善了螺旋天线的低频和高频特性，克服了传统阿基米德螺旋天线臂长、传输损耗大、效率低的缺点，增加了螺旋曲线的有效长度；通过合理设计天线的反射腔高度，提高了天线的增益。对背腔式平

2、面螺旋天线各参数进行了综合优化设计，研制出了具有小型化、宽频带、高增益等特点的复合加载平面螺旋天线实物样机，并进行了测量，结果表明，所设计的天线在带宽为5：1工作频带内具有良好的阻抗和圆极化辐射特性，与传统螺旋天线相比，天线的几何尺寸要远小于同频带的平面螺旋天线。关键词星载天线；背腔平面螺旋天线；小型化；复合加栽；宽频带中图分类号~V443．4文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2012．01．012DesignofMiniaturizedPlanarSpiralS

3、atelliteAntennaHEZhiguoXUFengqingCUIJingbo(JiangnanElectronicandCommunicationsResearchInstitute，Jiaxing314033，China)Abstract：Asatellitecavity-backedplanarspiralantennaminiaturizationmethodisdiscussed．Throughbowtieloadingtransmissionsegmentandzigzagcurve

4、loadingradiantandendseg～merits，thelowandhighfrequencypropertiesofthespiralantennaareimproved，anditsdefects，suchaslongantennaarm，hightransmissionlossandlowefficiency，areovercome，thenincreas—ingitseffectivelength．Areasonabledesignofcavityheightincreasesth

5、egainofantenna．Thedesignparametersofcavity—backedspiralantennaareoptimizedtoachievewideband，highgainandminiaturization．Prototypeantennameasurementresultsshowthatitmaintainsagoodcircu—larlypolarizedradiationintheoperationfrequencyrangeof5：1．Comparedwitht

6、heconventionalantenna，theantennageometricsizeismuchsmallerthanthesamebandplanarspiralantenna．Keywords：satelliteantennacavity-backedplanarspiralantenna；compact；combinedloading；wideband设计适合星载条件的小型、宽带、高效、多功能的天1引言线已成为当今航天器天线研究领域中一个棘手课题。平面螺旋天线由于其结构具有自相似特性，能卫

7、星通信、无线通信技术的迅速发展和应用，推在很宽的频带内辐射圆极化波，在空间特种通信领动着星载设备向小型化、多用途的方向发展。天线域已得到了应用。平面螺旋天线为法向双向辐射，往往是制约无线通信系统小型化发展的主要障碍。但在实际应用中，要求天线具有单向辐射特性。通收稿日期：201I一07—05；修回日期：201I-12—05基金项目：国家重大科技专项工程作者简介：何志国(1978～)，男，工程师，从事特种通信天馈技术设计工作。Email：xufengqing12345@163．tom。第1期何志国等：一种

8、星载平面螺旋天线的小型化设计方法69常的做法是在螺旋天线的一侧加反射腔，然后填充2．2辐射段螺旋曲线的设计吸波材料，这样虽能保持平面螺旋天线的宽频带特当螺旋曲线周长近似一个波长时，天线两臂上性，但是约有一半的能量没有辐射，大大降低了辐射相邻点的电流相位差近似为2丌，也就是说此时天线效率；或者采用a／4的金属反射腔，可提高天线的效两臂上相邻点的电流基本上是同相位的，这样的电率，但是天线的带宽、体积等又受到限制。流在螺旋平面的法线方向形成最强的辐射，即周长本