航天器天线设计技术：微小卫星天线

微小卫星具有高功能密度和高技术性能，其体积和重量不足传统大中型卫星的十分之一甚至是百分之一，特别是近几年各国研究的立方体卫星，其尺寸可小至10 cm×10 cm×10 cm，重量不足1 kg。微小卫星一般包含以下几个子系统：测控子系统、控制子系统、推进子系统、电源子系统、有效载荷等。对于不同功能的卫星，其有效载荷也不同，但唯一都离不开的是通信模块，通信模块主要由天线和信号处理器组成。

天线子系统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接收与发送，因此，天线子系统的稳定性和可靠性决定了卫星能否成功执行预定任务，卫星天线的设计也成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方面。

针对微小卫星的天线设计，需要考虑以下几点：

1）天线必须具有高可靠性，因为在轨不可能对小卫星天线进行维修或更换。

2）天线必须尺寸小、重量轻、效率高、成本低，尤其像皮卫星这么小的尺寸更无法在其表面提供更多的空间来安装大天线。

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。(www.xing528.com)

4）天线设计过程中需要考虑空间环境适应性，比如，温度变化大，变化幅度在-150℃～+150℃；由于太空中有各种电离辐射，包括来自太阳的高能粒子，天线需要具有一定抗辐照能力；低轨道运行卫星的天线可能受到氧化影响，需要对其加装防护套或是直接在天线表面做抗氧化处理。

5）针对太空中的真空和微重力环境，选择合适的天线材料。

6）有效传输数据需要天线有一定的增益。高增益往往意味着天线的大尺寸和复杂的结构，但在现代小卫星上由于空间的限制，很难达到理想的高增益，而且高增益天线要求有高的指向控制精度，因此，在天线设计过程中需要对增益的需求和结构的限制做出一个权衡。

7）天线设计过程中需要特别注意的是要考虑卫星上天线之间以及天线与卫星之间的相互影响。前面提到，由于微小卫星体积较小，因此天线共同安装在狭小的空间内必须考虑其相互的耦合作用以及电磁兼容性，同时，由于卫星结构本身会产生电磁散射，会对天线的辐射方向图造成影响，所以增益会降低，影响卫星与地面的通信。