航天器天线工程设计：S频段背腔振子测控天线

对于高轨卫星测控分系统，为了保证卫星主动段变轨的测控需求，方向图需要在复杂边界条件下满足接近半空间的覆盖要求，背腔振子测控天线是合理的选择，该天线具有低后瓣的半球辐射，同时体积小、重量轻，可以承受较大的功率等优点。

图2-23　S频段背腔振子测控天线实物

S频段背腔振子测控天线由辐射振子、背腔、扼流圈以及馈电部分组成，如图2-23所示。这种天线的设计参数主要有背腔直径、背腔高度、扼流圈直径、扼流圈高度、两组辐射振子的长度、辐射振子与背腔底部的距离等。由于背腔式反射器的作用，天线实现单向辐射，在设计中，一般取背腔高度约λ/4时，背腔直径为λ。扼流圈用于减小天线的后瓣。两组正交的不等长辐射振子实现圆极化辐射，馈电巴伦实现两组振子间的90°相差，馈电巴伦与振子间的相对位置由天线旋向确定。天线采用同轴馈电方式。

通过优化振子和背腔尺寸，实现天线的宽波束覆盖。该天线采用一体化机加而成，不存在焊点，产品可靠性高。天线技术指标如表2-3所示。

表2-3　S频段背腔振子测控天线技术指标

S频段背腔振子测控天线电性能仿真采用高频仿真软件HFSS，天线单元仿真增益方向图如图2-24和图2-25所示，单元实测方向图如图2-26和图2-27所示，在某高轨卫星上的仿真和实测方向图比对如图2-28和图2-29所示，天线性能满足指标要求。

图2-24　增益方向图仿真结果（上行）(www.xing528.com)

图2-25　增益方向图仿真结果（下行）

图2-26　增益方向图实测结果（上行）

图2-27　增益方向图实测结果（下行）

图2-28　星体方向图仿真和实测结果（上行）

图2-29　星体方向图仿真和实测结果（下行）