微卫星CP-SAR用3D打印高斯隔膜金字塔喇叭天线设计

本文主要探讨了在现代信息技术背景下，针对微卫星平台上应用的高性能和宽带设计的创新研究——带有隔膜高斯轮廓偏振器的金字塔形喇叭天线。该课题发表于《开放天线与传播学报》(Open Journal of Antennas and Propagation) 2018年6期，第73-83页，电子刊号为2329-8413，印刷刊号为2329-8421，doi:10.4236/ojapr.2018.64007。 研究的核心是为合成孔径雷达(CP-SAR)传感器设计一款适合微卫星应用的高效金字塔天线。传统的喇叭天线在通信和雷达系统中广泛应用，而CP-SAR因其对信号极化和空间分辨率的特殊要求，对天线性能有极高需求。通过将3D打印技术，尤其是融合沉积建模(FDM)技术引入设计过程，研究人员能够快速、低成本且轻量化地制造出金字塔形号角天线。选择聚丙烯酸甲酯(PLA)作为3D打印材料，其具有良好的机械强度和生物降解性，配合铜导电涂层，确保了良好的电磁性能。 设计的关键点在于采用高斯分布函数来塑造隔膜偏振器的轮廓，这有助于优化天线的极化特性，使得信号在水平和垂直方向的辐射更为均衡，从而满足CP-SAR对左旋圆极化(LHCP)的需求。微带单极天线和带状线馈电的设计则实现了在波导一侧生成TE01模式，进一步提升了天线的辐射效率。 在参数研究和测量部分，作者详细阐述了如何通过调整天线尺寸、形状和材料特性来优化天线的性能指标，如达到28 dB的3 dB轴向比和超过22%的宽频工作范围，其S22参数在22%以上的频率下保持小于-10 dB，这些数值对于微卫星的CP-SAR任务来说是相当理想的。这项研究展示了在微卫星领域，尤其是在资源受限的环境中，如何通过创新设计和制造技术来提升天线性能，满足关键任务的通信和遥感需求。