一种X∕Ka双频共用同轴馈源设计

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1、V01．25No．2航天器工程第25卷第2期58SPACECRAFTENGINEERING2016年4月一种X／Ka双频共用同轴馈源设计陈腾博孙大媛李佼珊段江年(北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要针对深空探测通信的需求，提出了一种X／Ka双频共用同轴馈源设计。馈源由X频段圆极化器、X频段十字波导结、Ka频段圆极化喇叭等部件组成。馈源在X频段以同轴波导形式工作，在Ka频段以圆波导形式工作。从X频段波导端口馈入TE。。模激励时，在空间形成左旋圆极化波束，从Ka频段波导端口馈入TE。。模激励时，在空间形成右旋圆极化波束，从而实现双频双圆极化工作模式。对实际设计的馈源进行了

2、仿真分析，结果表明：该馈源具有较好的阻抗特性和方向图特性，能够满足新一代深空探测双频通信的需求。关键词X／Ka双频；同轴馈源；圆极化；方向图中图分类号：V443．4文献标志码：ADoI：10．3969／j．issn．1673—8748．2016．02．010DesignofX／KaDualBandCoaxialFeedCHENTengboSUNDayuanLIJiaoshanDUANJiangnian(BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Be巧ing100094，China)Abstract：Consideringthere

3、quirementofdeepspaceexplorationcommunication，thispaperpropo—sesadesignofX／Kadualbandcoaxialfeed．ThisfeedconsistsofXbandpolarizer，Xbandcruci—formwaveguidejunctionandKabandcircularpolarizedhorn．ThefeedisacoaxialwaveguideinXbandandacircularwaveguideinKaband．WhendrivenintheXbandwaveguideportinTEl

4、omode，theLHCP(1efthandcircularp01arization)beamcanbeachieved，andwhendrivenintheKabandwaveguideportinTElomode，theRHCP(righthandcircularpolarization)beamcanbeachieved，thusthefeedaccomplishesdualbanddual—circular—p01arization．Simulationresultsofthedesignfeedshowthatthesatisfiedimpedanceandpatter

5、ncharacteristicsfortheinterestedbandsareobtained，andthedesigncanmeettherequirementofdualbandcommunicationfordeepspaceexploration．Keywords：X／Kadualband；coaxialfeed；circularpolarization；pattern1引言深空探测任务面临的一个主要困难是较远通信距离带来的巨大空间衰减，从而导致测控通信系统传输速率受限，误码率较高。目前，我国深空探测采用X频段作为测控通信频段，下行通信码速率只有10kbit／s，为了提

6、高深空探测器的测控通信能力，考虑增加一个Ka频段下行通信链路，其下行通信码速率可以提高到100kbit／s，因此须要使用x／Ka双频天线。例如，美国1992年发射的“火星观测者”(MarsObserver)探测器，除了采用x频段实现测收稿日期：2015一08一05；修回日期：2015—10一30基金项目：国家重大科技专项工程作者简介：陈腾博，男，博士，高级工程师，从事星载相控阵天线、移动波束天线及微波器件设计。Email．L—t_b210@sim．com。第2期陈腾博等：一种x／Ka双频共用同轴馈源设计控和数传功能外，还增加了一个Ka频段下行试验链路[1。2]，频率为32～35G

7、Hz。天线采用卡塞格伦双反射面形式：X频段工作为标准卡塞格伦双反射面天线，主反射面直径为1．5m，副反射面直径为O．3m，增益为40dBi；Ka频段馈源安装在副反射面焦点上，组成一副单反射面天线，只使用副反射面工作，增益为37dBi。此类双反射面天线由于副反射面口径较小，Ka频段工作时的增益实际上低于X频段的增益。基于深空探测任务需求，针对现有X／Ka双频天线存在Ka频段增益较低的缺点，本文介绍了一种X／Ka双频共用同轴馈源(以下简称双频馈源)的设计，可应用于共用反射面的X／Ka