创新的折纸天线技术,用于小型卫星

的钢质包装袋天线技术

一个多学科团队设计了一种小型、轻型和低成本的可展开天线,用于纳米和微型卫星通信。资料来源:釜山国立大学

一个多学科团队设计了一种小型、轻型和低成本的可展开天线,用于纳米和微型卫星通信。

在一项全新的研究中,来自韩国和美国的科学家公布了一种新型天线设计,用于立方体卫星纳米卫星,该卫星使用最先进的通信系统,如6G通信系统。利用基于折纸理论、力学动力学和天线阵列原理的理论知识,研究人员根据选择的工作模式,为立方体卫星建造了一种小型、轻量化、可重构的天线。这可能标志着卫星通信新时代的开始!

现代电信系统依靠卫星在全球范围内快速而可靠地传递信号,使用户能够在瞬间向全球各地发送信息,观看电视直播,或者——最近——就在餐桌上与全球合作伙伴举行电话会议!

通信卫星使用高频无线电波来传输数据,天线充当双向接口,将发射机提供的电流转换为无线电波,当与接收器配对时,反之亦然。因此,天线是至关重要的设备,没有它,卫星和地面接收器将毫无用处。

然而,尽管现代卫星在设计和性能方面取得了进步,天线技术仍然是下一代通信(如6G)的一个限制因素。工程师们努力在不降低成本和性能的情况下使纳米卫星天线小型化。例如,立方体卫星这样的纳米卫星可以小到10厘米3.但是,制造一个足够小的通信天线,以便在发射和飞行过程中存储在它里面,是一项昂贵的技术挑战。

CubeSat系统的许多高性能天线都是可展开、可折叠或可充气的。韩国釜山国立大学的Sangkil Kim博士解释道。

最近,Kim博士和他在美国釜山国立大学和阿拉巴马大学的同事开发了一种用于近地轨道立方体卫星的可展开天线。有趣的是,他们的设计灵感来自于“折纸”的数学,这是日本的折纸艺术,尤其是一个被称为空间映射的领域,这使他们能够决定一个可折叠、可展开的天线的最佳几何形状。设计写在纸上之后,他们开始制造并测试天线。

外形尺寸为32.5毫米3.折叠后的天线只有5克重,可以舒适地放置在立方体卫星中。研究人员使用一种廉价的材料来制作天线的大部分,使用特殊的接头将方形板折叠成一个立方体,这样在发射和飞行过程中就可以很容易地储存起来。一旦进入轨道,天线可以部署在立方体卫星之外,准备接收和发送数据。

金教授和他的团队更进一步,建立了不同的部署模式,这取决于卫星是需要相互通信还是需要与地球通信。“根据所需的操作模式,天线的体积、辐射模式和极化是可重构的,”金博士解释说。这种配置使研究人员能够优化天线的性能,以适应各种类型的通信。

有了这样有希望的结果,科学家们希望他们的设计能够激发未来可展开的纳米卫星天线技术的设计,并为下一代通信系统铺平道路,如6G。他们的原型不仅可以降低未来纳米卫星的成本,提高其整体性能,而且还可以扩大到地球静止轨道和地球上其他通信平台上的大型卫星。

参考:Myeongha Hwang, Gyoungdeuk Kim, Sangkil Kim和Nathan Seongheon Jeong, 2020年10月20日天线与传播IEEE汇刊
DOI: 10.1109 / TAP.2020.3030908

第一个发表评论关于“应用于小型卫星的创新折纸天线技术”

留下你的评论

邮箱地址可选。如果提供,您的电子邮件将不会被发布或共享。