一种利用非福斯特匹配电路改进月面低频薄膜天线的设计方案

• 作者： 周嘉 ^1,2 吴锋泉 ² 孙士杰 ² 索南本 ² 张骄 ¹ 陈学雷 ²
• 作者单位：
  1.  山西大学, 山西 太原 030000

  2.  中国科学院国家天文台，北京 朝阳区 100020
• 提交时间：2023-03-13

摘要: 月面低频射电观测具有巨大科学发现潜力，有望揭开宇宙黑暗和黎明时代秘密。本文针对于月背低频观测的天线及其匹配电路提出了一种新的设计方案，利用非福斯特匹配电路，大大减小了天线的物理尺寸，使之结构轻巧便于月面部署。首先，设计了一种轻巧、宽温度范围、具有易延展性、可折叠性、便于在月面部署的电小薄膜天线，其具有很好的全向性，在4-8MHz内增益小于1.92dB，半波束宽度大于83，然后利用加载非福斯特匹配电路来改善其阻抗性能，将天线的电抗从高达-985.3优化到-16.5以内，最后采用等效电路进行了阻抗和噪声实测，其噪声功率密度水平在绝大部分频率范围内小于-150dBm/Hz，证实了该方案的可行性。

Abstract: Low-frequency radio observations on the lunar surface have great potential for scientific discovery and are expected to reveal the secrets of the dark age and cosmic dawn of the Universe. This paper proposes a new design for low-frequency radio lunar observation. The non-Foster matching circuit is used to significantly reduce the physical size of the antenna, making it light and easy to deploy on the moon. First, an electrically small membrane antenna which is light，wide temperature range，malleable，foldable, simple to deploy, and with good omnidirectionality is designed，gain is less than 1.92dB in 4-8Mhz and half-beam width is greater than 83 . Then, a non-Foster matching circuit is employed to improve impedance performance ，the reactance of the antenna is optimized from about -985.3 to-16.5 , and the noise power level is less than - 150 dBm in most frequency range. Finally, The feasibility of the design is preliminarily confirmed by impedance and noise measurement.

• 分类： 天文学 >> 天文学
• 引用： ChinaXiv:202303.00095 (或此版本 ChinaXiv:202303.00095V1)
  doi:10.12074/202303.00095
  CSTR:32003.36.ChinaXiv.202303.00095.V1
• 推荐引用方式： 周嘉 ,吴锋泉,孙士杰,索南本,张骄,陈学雷.(2023).一种利用非福斯特匹配电路改进月面低频薄膜天线的设计方案.天文研究与技术.[ChinaXiv:202303.00095] (点此复制)