航天器天线工程设计技术：天线单元设计

1.着陆器定向天线设计

（1）技术指标

定向天线技术指标如表11-13所示。

（2）功能及组成

着陆器定向天线由以下几部分组成：射频部分，包括反射面天线和高频电缆组件；天线的机构部分，包括双轴驱动机构和压紧释放机构；天线结构部分，包括天线支架和系统支架，还包括天线的低频控制线束和热控组件等。定向天线的布局如图11-76所示。

表11-13　定向天线技术指标

（3）天线仿真

反射面天线选用前馈反射面天线。为提高天线辐射效率，馈源采用十字交叉振子作为天线馈源，这种馈源的优点是口面遮挡小、效率高、馈电简单、重量轻和机械复杂度小。反射面天线增益方向图仿真结果如图11-77所示。

图11-77　网状反射面天线增益方向图

2.返回器S频段测控天线设计

（1）技术指标

测控天线技术指标如表11-14所示。

表11-14　测控天线技术指标

（2）功能及组成

返回器S频段测控天线应能耐受返回段的高温烧蚀，安装于返回器侧壁，采用与返回器共形的平装结构形式。天线本体采用腔体结构形式，由天线防热窗、金属腔体、激励结构和高频插座组成，天线的激励部分采用单螺旋结构，螺旋由50Ω同轴系统馈电，同轴系统末端为高频插座（图11-78）。

图11-78　S频段测控天线组成(www.xing528.com)

（3）天线仿真

采用仿真软件对S频段测控天线在返回器模型组阵状态下进行了仿真计算，仿真结果如图11-79所示。

图11-79　测控天线组阵增益方向图

3.返回器信标天线设计

（1）技术指标

回收信标天线技术指标如表11-15所示。

表11-15　回收信标天线技术指标

国际救援信标天线技术指标如表11-16所示。

表11-16　国际救援信标天线技术指标

（2）功能及组成

信标天线是四分之一波长的单极振子天线，形成倒8字方向图。信标天线在结构设计上可实现多次压缩、自动弹出。信标天线弹出状态如图11-80所示。信标天线主要包括辐射杆、圆盖板、馈电座安装法兰、馈电座的管状内导体、弹簧装置。辐射杆用于辐射电磁信号，收拢时置于馈电座的管状内导体中，使用时借助于弹簧装置弹出至预定长度；圆盖板对馈电座的管状内导体起阻挡作用；弹簧装置置于馈电座的管状内导体中，用于确保辐射杆能反复压缩和自动弹出。

图11-80　信标天线弹出状态

（3）天线仿真

信标天线在着陆状态下的仿真分析方向图如图11-81所示。

图11-81　信标天线斜朝上指向器体轴线垂直于地面状态正交切面方向图