用于小型卫星的创新折纸启发天线技术

时间：2022-06-06 11:25:06 来源：

多学科团队为纳米和微卫星通信设计了一个小型，光和低成本的可展开天线。

在一个全新的研究中，来自韩国和美国的科学家们透露了一种用于使用如6G通信这样的最先进的通信系统的立方体纳米替卫星的新型天线设计。根据折纸理论，机械动态和天线阵列原理的理论知识，研究人员根据所选择的操作模式为CubeSat构建了一个小型，轻质和可重新配置的天线。这可能是卫星通信中新时代的开始！

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通信卫星使用高频无线电波来传输数据，用天线充当双向接口，将发射器提供的电流转换为无线电波，反之亦将与接收器配对时。因此，天线是重要的设备，没有哪些卫星和地接收器实际上是无用的。

然而，尽管在现代卫星设计和性能方面取得了进步，但是天线技术仍然是下一代电信（如6G）的限制因素。工程师对纳米替卫星的小型天线挣扎，而不会影响其成本或性能。例如，像小立方体一样的纳米替肽可以像10cm3立方体一样小，但是制造足够小的通信天线，以在发射和飞行期间存放在其内部是昂贵且技术上的具有挑战性。

“报告为CubeSat系统报告的许多高性能天线都可以部署，可折叠或充气。”从韩国苏丹国立大学解释桑吉尔金博士。

最近，Kim博士和他的普斯山国立大学和美国阿拉巴马大学的同事开发了一种用于低地轨道（Leo）的小型卧室的可展开天线。有趣的是，他们的设计受到“折纸”的数学的启发，日本纸张折叠的数学 - 特别是一种称为空间映射的字段 - 这使它们能够决定可折叠可折叠的天线的最佳几何体。随着纸张的设计，他们旨在制造天线并测试它。

当折叠和称重时，尺寸为32.5 mm3仅需5克，原型天线在立方体内贴心。研究人员使用廉价的材料来制造大部分天线，使用特殊的关节将方形板折叠成立方体，这可以在发射和飞行期间容易地存储。一旦进入轨道，天线就可以部署在CubeSat之外，准备接收和传输数据。

Kim教授和他的团队更进一步并进一步设置了不同的部署模式，具体取决于彼此或与地球沟通的卫星是否所需的卫星。“天线的体积，辐射图案和偏振是根据所需的操作模式来重新配置”Kim博士解释说。此配置使研究人员能够优化天线的每种通信的性能。

通过如此有希望的结果，科学家希望他们的设计能够激发未来的纳米卫星天线技术可部署设计，并为下一代通信系统铺平道路，例如6G。他们的原型不仅会降低未来纳米替卫星的成本并提高整体性能，但它也可以在地球静止轨道和地球上的其他通信平台中扩大到更大的卫星。

参考：Myeongha Hwang，Gyoungdeuk Kim，Sangkil Kim和Nathan Seongheon Jeong，2020年10月20日在天线上的交易和传播中的IEEE事务，“折纸辐射模式和形状可重新配置偶极子阵列阵列Antenna
10.1109 / TAP.2020.3030908

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