12、3U CubeSat天线与WGMs在天线领域的应用研究

3U CubeSat天线与WGMs在天线领域的应用研究

1. 3U CubeSat天线设计与性能

1.1 天线设计背景与优势

在3U CubeSat的下行传输中，天线设计至关重要。为了在2450 MHz频段实现增益增强，研究人员提出了一种高效的天线设计方案。该方案通过利用卫星框架的一个小方形部分来重新引导后瓣辐射方向图，从而提高了天线在2450 MHz的峰值增益。与超材料天线相比，该设计天线在非授权频段（2450 MHz）实现了更高的峰值增益（9.0 dB），且体积更小，适用于所有CubeSat配置。

1.2 天线结构特点

• 介质材料 ：采用FR4 - 环氧树脂材料，介电常数为4.4，损耗角正切为0.02，厚度为1.6 mm。这种材料在市场上广泛可得，且在低频段能实现良好性能。

• 尺寸参数 ：优化后的CPW - SA设计物理尺寸为W × L = 60.4 × 60.4 mm²，具体小尺寸参数如下表所示：
  |参数|数值（mm）|
  | ---- | ---- |
  |L1|7.35|
  |L2|27.18|
  |Lg|12.08|
  |Lr0|13.59|
  |Lr1|18.12|
  |Ls|10.57|
  |Wr|3.02|
  |Wf|4.53|

• 辐射部分供电 ：辐射部分通过50 Ω CPW带状线供电，该带状线印刷在FR4介质上，与天线接地平面两侧的水平气隙为g = 0.37