衛星搭載アンテナの円偏波指向性解析

衛星利用は既存の学術・防衛・商業用途に加え自動運転やコネクテッドカー、IoTなどの広まりにより大きく増加してきています。衛星にはGPSや制御用、テレメトリー、データ通信用などさまざまな用途のアンテナが搭載されています。衛星アンテナでは地球上との通信を確保するため、送受信アンテナ間の相対位置変化や地球磁場の存在する電離層通過時に発生するファラデー回転の影響を軽減するために周波数や用途によって円偏波アンテナも多く使用されています。

衛星は宇宙空間を浮遊しているため衛星搭載アンテナの放射パターンは全周について確認する事が必要とされますが、このような測定を行える設備と大きさを持つサイト（電波暗室など）は多くはないためシミュレーションの活用が有効となります。

CEM Oneでは衛星の形状・時間経過により展開形態の変化やアンテナの近傍構造、使用する偏波などに影響される衛星搭載状態におけるアンテナ指向性評価が行えます。

本記事では、円偏波解析機能及びSWARM衛星解析事例をご紹介します。

円偏波解析機能

位相差給電を行う事により円偏波を発生します。

• クロスダイポールアンテナ
  直交したワイヤエレメント間に位相差を設定して給電。
  同様にパッチアンテナの２相給電にも対応。　
  
  
  
  放射電界ベクトル表示（右旋偏波）
  
  
  放射パターン：右旋偏波利得（dBi）
  
  
  水平方向XY面の軸比（Linear）
  0°：X軸方向
  RHCP：1≤AR<∞、LHCP：-1≥AR>-∞
  
  
  
• 円形導波管
  給電ポートにTE1、TE2を位相差給電
  データ通信用アンテナの給電などに使用。
  
  TE1モード
  
  TE2モード
  
  
  
  放射電界ベクトル表示（右旋偏波）
  
  放射パターン：右旋偏波利得（dBi）
  
  
  
  
  
  

SWARM衛星解析事例

ESA SWARM衛星のGPSアンテナ解析事例です。
デユアルバンドGPS：1.6、1.2GHz

衛星筐体とGPSアンテナ搭載位置

表面電流分布解析結果

衛星搭載GPSアンテナ指向性解析結果

関連論文：「Antenna for precise orbit determination」 Johan Wettergren, Magnus Bonnedal, Per Ingvarson, Bo Wästberg