文档介绍：专业方向论文
题打： 微小卫星全向夭线设计
线
纟
部
电子信息工程
专
业
电子信息工程班
学
姓
名
24 q
2015 年
微小卫星全向天线设计
摘要
微小卫星是当今航天领域的研究热点，其因具有体积小，研发周期短，研发的 成本低等优点而受到各航天强国的普遍重视，现已越来越广泛地应用于通信、对 地遥感、行星际探测、科学研究和技术试验等。天线系统是卫星通信模块中不可 或缺的一部分，对卫星系统性能的影响至关重要，而且往往占据着相当大的体积， 随着微小卫星小型化、微型化的发展，也对应用于微小卫星的天线提出了小型化 需求。
四臂螺旋天线具有良好的半球心形方向图，其优良的宽波束和圆极化特性被 广泛应用于卫星通讯。本文综述了微小卫星天线的一般要求，分析了四臂螺旋天 线的结构和工作原理，并针对微小卫星的应用,解决了四臂螺旋天线小型化问题， 为四臂螺旋天线在小卫星特别是皮卫星上得到应用打下基础。
关键词:微小卫星；四臂螺旋天线；介质加载；磁控溅射；激光刻蚀
目录
摘要 I
目录 II
一绪论 1
1
1
二微小卫星天线概述 2
1微小卫星天线特点 2
2几种主要天线介绍 3
三介质加载的四臂螺旋天线设计 3
1天线设计 3
4
天线馈电 5
7
CST软件介绍 7
7
四总结与展望 10
参考文献 11
一绪论
1研究背景和意义
人造卫星是迄今为止世界上发射数量最多、应用最广、发展最为迅速的航天器。 世界上第一颗人造卫星由前苏联在1957年10月4日发射上天，自此以后，世界各国相 继发射了多颗人造卫星。现代人造卫星主要应用于科学、军事、气象、通信、导航等 多个方面，对各国的国防、科技、经济方面的建设起到了重要作用。
随着人造卫星作为航天器应用越来越广，发射数量越来越多，其漫长的研发周期， 昂贵的研发成本成为了各国卫星科技发展的制约条件。20世纪80年代以来，伴随着微 纳米技术与微机电系统的曰益发展，以及轻型材料与高功率太阳能电池的研制，使得 微小卫星的研制逐渐成为世界航空领域的热点。
天线系统是卫星系统组成中重要的一部分，它主要实现卫星与地面的相互通信， 以及地面对卫星的遥控和遥测指令的发送，因此，天线系统的稳定性和可靠性决定了 卫星是否能成功执行预定任务，卫星天线的设计也成为了至关重要的一个环节，同时， 微小卫星微型化的关键是各种设备、器件的微型化，因此通信天线的小型化也成为微 小卫星天线研究的重要一方面。
1887年，德国物理学家赫兹发现了电磁波通过空气传播，验证了麦克斯韦的电磁 理论,从而搭建了第一个天线系统，但他的研究仍旧停留在实验室阶段,之后意大利研 究者马可尼在赫兹的天线系统基础上添加了调谐电路，成功实现了天线在长距离越洋 通信中的应用，开发了商用无线电，开创了天线应用的新时代。自从天线发明以后，人 类长距离通信的愿望得以实现，天线成为了无线电系统中不可或缺的一部分,广泛应 用于电子通信、雷达、电视、导航、遥感等系统。天线的功能主要是福射和接收电磁 波，其实质是一个能量转换器，它需要将传输线上的高频电流或导行波转换为无界媒 介中的电磁波，或完成相反的转换。
现代天线发展至今已形成一个庞大的天线家族，不同的种类应用不同的领域。按 照天线作为频率函数的性能，可以将其分为以下四类：（1）电小天线:天线的结构尺寸 远远小一个波长。性质:低方向性，低输入电阻，高输入电抗，低福射效率。（2）谐振天 线:天线工作在一个频率或选定的频带上。性质:增益低到中等，输入阻抗为实数，频带 较窄。（3）宽带天线:在很大的频率范围内，天线的各项参数保持稳定且合格。性质： 低到中等的增益，实输入阻抗，宽频带。（4） 口径天线:存在一个开放的物理口後来流 通电磁波。性质:高增益，增益随频率升高而增加，带宽中等。
二微小卫星天线概述
由于工作环境是在太空，因此针对微小卫星设计天线需要考虑以下几点：
1） 天线的可靠性必须髙，因为在太空环境下很难对小卫星上的天线进行更换。
2） 对于安装在小卫星上的天线必须具备尺寸小、重量轻的特点，这也是现代小卫星本 身具有的小尺寸,低重量的特性决定的，尤其是像皮卫星这么小的尺寸是无法在其表 面提供更多的空间来安装大天线的。
3） 天线的机械强度要能承受卫星发射时所遇到的振动和冲击而不被损坏。
4） 增益是卫星天线的一个重要指标，数据的有效传输需要有一定的天线增益保证，高 增益往往意味着天线的大尺寸