高增益圆极化星载相控阵天线设计
2021年电子技术应用第8期
金宇婷，邢斯瑞，沈晨阳，常俊德，张士伟
长光卫星技术有限公司，吉林 长春130000
摘要： 针对卫星X波段通信系统大范围数据传输的需求，设计具备高增益圆极化可宽角度电扫的星载相控阵天线。此天线阵元采用底馈的馈电方式，利用切角技术实现圆极化，利用开槽技术实现小型化。天线阵列错层排布，使其整体的辐射性能最优化。通过发射组件模块、波束控制模块和电源模块的合理布局和设计优化，使其电扫波束可在离轴角0～60°、方位角0～360°内变化。此单机经加工后测试结果良好，对X波段通信系统尤其是相控阵天线的设计有一定的指导意义。
中图分类号： TN82
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211845
中文引用格式： 金宇婷，邢斯瑞，沈晨阳，等. 高增益圆极化星载相控阵天线设计[J].电子技术应用，2021，47(8)：1-6.
英文引用格式： Jin Yuting，Xing Sirui，Shen Chenyang，et al. Design of spaceborne phased array antenna with high-gain and circular-polarization[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(8)：1-6.
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.211845
中文引用格式： 金宇婷，邢斯瑞，沈晨阳，等. 高增益圆极化星载相控阵天线设计[J].电子技术应用，2021，47(8)：1-6.
英文引用格式： Jin Yuting，Xing Sirui，Shen Chenyang，et al. Design of spaceborne phased array antenna with high-gain and circular-polarization[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(8)：1-6.
Design of spaceborne phased array antenna with high-gain and circular-polarization
Jin Yuting，Xing Sirui，Shen Chenyang，Chang Junde，Zhang Shiwei
Chang Guang Satellite Technology Co.，Ltd.，Changchun 130000，China
Abstract： A spaceborne phased array antenna with high-gain, circular polarization and wide-angle is designed to meet the requirements of large range data transmission of X-band communication system. The antenna array element is fed by the bottom feed, the circular-polarization is realized by the angle cutting technology and the miniaturization is realized by the slot technology. The array is arranged in staggered layers, so that the radiation performance is the best. Through reasonable layout and optimization design of transmitting module, beam control module and power module, the beam can be changed within 0～60° off-axis angle and 0～360° azimuth angle. The test results of this machine are good after machining, which has a certain guiding significance for the design of X band communication system, especially the phased array antenna.
Key words : high-gain；circular-polarization；wide-angle scanning；phased array antenna
0 引言
随着科技的迅猛发展，卫星广泛地应用在民用、军用、商业、农业、林业等各大领域[1-4]。其中，光学卫星因其诸多优点[5-7]，如：(1)数据获取较易且迅速，同时变量较广，极大降低了研究成本；(2)影像分辨率较高，满足多种使用需求；(3)数据覆盖较广，部分数据收集频率较高，且收集不受当地变故或政策变动影响。但由于星载相机的分辨率越来越高，导致图像数据日益增大，给数据下传造成了巨大压力。相比于无源定向的卫星天线[8]，相控阵天线因其高增益、可传输范围大等优点而被广泛采用[9-15]。
本文依托吉林一号卫星网络，提出了一款星载X波段高增益小型圆极化可宽角度电扫的相控阵天线，可以满足在低轨轨道上建立稳定的无线通信，以完成吉林一号的图像视频传输任务。其性能优良,工作在X波段，采用底馈技术和贴片开槽技术实现阵元小型化，贴片对称切角技术实现圆极化，阵列错层排布使其阵列辐射性能优良，尤其是轴比指标优化较为明显，同时相比同性能天线具有更小的尺寸。吉林一号卫星网络包含多颗视频图像卫星，此天线可为其图像视频数据下传提供无线保障，同时也为X波段高增益圆极化可宽角度电扫的星载相控阵天线的设计提供了一种新的思路。
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作者信息:
金宇婷，邢斯瑞，沈晨阳，常俊德，张士伟
(长光卫星技术有限公司，吉林 长春130000)
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