위성 TT&C용 원뿔 나선 안테나 설계

Design of a Conical Spiral Antenna for Satellite TT&C Applications

본 논문에서는 인공위성의 원격 측정, 명령 및 제어(TT&C)용에 적합한 원뿔 나선 안테나의 설계 및 제작에 관해 검토하였다. 2.0～2.3 GHz 대역에서 동작하며 반구면상에서 양호한 이득 특성과 축비 특성을 가지도록 나선의 형상을 상용 전자장 소프트웨어를 이용하여 최적 설계하였다. 원뿔 나선의 급전을 위한 동축선 무한 벌룬은 실험적인 방법으로 구현하였다. 설계된 나선의 형상을 정밀하게 제작하는 방법을 제시하였다. 설계한 안테나를 제작하여 측정한 결과 2.0～2.3 GHz 대역에서 18 dB 이하의 반사 계수, 4 dB 이상의 이득, 이득이 0 dB 이상인 각도가 안테나 축으로부터 ±75°, 축비가 5 dB 이하인 각도가 안테나 축으로부터 ±90°, 15 dB 이상의 전후방비 등 양호한 특성을 얻었다.

In this paper, we investigate the design and fabrication of a conical spiral antenna suitable for satellite TT&C applications. The shape of the spiral is optimized using a commercial electromagnetic software for good gain and axial ratio performances over 2.0～2.3 GHz frequencies. A coaxial infinite balun feeding the spiral is designed using experimental methods. A method for precision fabrication of the spiral is presented. Measurements of the fabricated antenna show satisfactory performances over 2.0～2.3 GHz such as a reflection coefficient less than 18 dB, a maximum gain greater than 4 dB, a gain greater than 0 dB over angles ±75° from the antenna boresight, an axial ratio less than 5 dB over angles ±90° from the antenna boresight, a front-back ratio greater than 15 dB.