ارائه الگوریتم طراحی و شبیه‌سازی و ساخت آنتن موج نشتی سه فرکانسه مبتنی بر روش هولوگرافیک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، مخابرات میدان و موج، دانشکده مهندسی برق، دانشگاه علم و صنعت، تهران، ایران

2 استاد، دانشکده برق مهندسی برق، دانشگاه علم و صنعت، تهران، ایران

3 دانشیار، دانشگاه علم و صنعت، تهران، ایران

چکیده

هدف اصلی این مقاله، اصلاح رابطه روش هولوگرافیک و ارائه الگوریتم طراحی آنتن موج نشتی چند فرکانسه فشرده با بیم­های تشعشعی مدادی در جهت پهلوآتش می­باشد. در روند طراحی از سه نرم‌افزار HFSS، MATLAB و CST استفاده شده است. برای نمونه، یک آنتن موج نشتی صفحه­ای سه فرکانسه با بیم­های تشعشعی مدادی پهلوآتش با بهره 9/17، 5/18و 2/19دسیبل و سطح گلبرگ جانبی صفحات E و H کمتر از dB15- به ترتیب در فرکانس­های 16،15و17گیگاهرتز طراحی شده است. سلول واحد تشکیل‌دهنده سطح امپدانسی هولوگرام به شکل شش ضلعی منتظم انتخاب شده است تا همسانگرد­ترین رفتار ممکن را در برابر موج سطحی داشته باشد. اصلاح رابطه هولوگرافیک منجر به امکان بهره­گیری از یک تغذیه موج سطحی با ساختار ساده برای داشتن تطبیق مناسب و همچنین قابلیت کنترل سطح گلبرگ جانبی در صفحات E و H آنتن در فرکانس­های طراحی شده است. در نهایت با ساخت و تست آنتن پیشنهادی صحت و سقم روند طراحی پیشنهادی راستی­آزمایی شده است. در اندازه­گیری الگوی تشعشعی صفحات E و H فرکانس‌های مختلف در اتاق آنتن برای هر فرکانس، تغذیه متناظر با آن فرکانس تحریک و دو تغذیه دیگر تطبیق کامل در نظر گرفته شده­اند. در نهایت، همخوانی خوبی بین نتایج شبیه­سازی و
اندازه­گیری مشاهده شده است.

کلیدواژه‌ها


[1]     M. Okhovat and Y. Qaneh Qarehbagh, “Design of Corrugated Metallic Periodic Leaky Wave Antenna with Constant Depth and Variable Width at X_band Frequency,” Scientific Journal of Applied Electromagnetics, 2020. (In Persian)#3
[2]     D. R. Jackson, A. A. Oliner, and C. Balanis, “Modern antenna handbook,” In Leaky-Wave Antennas, Wiley, 2008.##
[3]     F. L. Whetten and A. C. Balanis, “Meandering long slot leaky-wave waveguide-antennas,” IEEE Transactions on antennas and propagation, vol. 39, pp. 1553-1560, no. 11, 1991.##
[4]     P. F. Checcacci, V. Russo, and A. M. Scheggi, “Holographic antennas,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 56, pp. 2165–2167, November 1968.##
[5]     G. D. Cochran, “Holographic techniques applied to        non-visible wave fields,” in Antennas and Propagation Society International Symposium, vol. 5, p. 193, 1967.##
[6]     Y. Li, Q. Zhu, and R. Mo, “Studies on the holographic antenna: Theories and experiments,” in Asia-Pacific Microwave Conference Proceedings (APMC), pp. 654–657, 2011.##
[7]     M. Albani, M. Bandinelli, F. Caminita, P. D. Vita, A. Freni, S. Maci, A. Mazzinghi, G. Minatti, and M. Sabbadini, “Holographic antennas: Principle of operation and design guidelines,” in Proceedings of the Fourth European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP, pp. 1–3, 2010.##
 [8]     A. M. Patel, “Controlling electromagnetic surface waves with scalar and tensor impedance surfaces,” University of Michigan, 2013.##
[9]     C. Rusch, J. Schäfer, H. Guian, and T. Zwick,  “2D-scanning holographic antenna system with Rotman-lens at 60 GHz,” In Antennas and Propagation (EuCAP), pp.    196-199, Apr. 2014.##
[10]  L. Novotny, “The history of near-field optics,” Prog. Opt. 50, vol. 50, 2007.##
[11]  G. Minatti, S. Maci, P. De Vita, A. Freni, and M. Sabbadini, “A circularly-polarized isoflux antenna based on anisotropic metasurface,” IEEE Trans. On Antennas and Propagation, vol. 60, no. 11, pp. 4998- 5009, November 2012.##
[12]  D. González-Ovejero, G. Chattopadhyay, and S. Maci, “Multiple beam shared aperture modulated metasurface antennas,” Proc. IEEE AP-S Soc. Int. Symp, pp. 101-102, Jun/Jul. 2016.##
[13]  M. Gabriele, M. Faenzi, E. Martini, F. Caminita, P. De Vita, D. González-Ovejero, M. Sabbadini, and S. Maci, “Modulated metasurface antennas for space: Synthesis, analysis and realizations,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 63, pp. 1288-1300, 2015.##
[14]  M. Karimipour and N. Komjani, “Holographic-inspired multibeam reflectarray with linear polarization,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 66, pp. 2870-2882, no. 6, 2018.##
[15]  R. F. Harrington, Time-Harmonic Electromagnetic Fields, New York: MaGraw-Hill Book Company, pp. 1-129, 1961.##
[16]  B. H. Fong, J. S. Colburn, J. J. Ottusch, J. L. Visher, and D. F.Sievenpiper, “Scalar and tensor holographic artificial impedance surfaces,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 58, no. 10, Oct. 2010. ##
[17]  A. M. Patel and A. Grbic, “A printed leaky-wave antenna based on a sinusoidally modulated reactance surface”, IEEE Trans. Antennas Propag., vol. 59, no. 6, pp. 2087-2096, 2011.##
[18]  L. Yun Bo, X. Wan, B. Geng Cai, Q. Cheng, and T. Jun Cui, “Frequency-controls of electromagnetic multi-beam scanning by metasurfaces,” Scientific reports 4, p. 6921, 2014.##
[19]  Ch. Rusch, Handbook of Antenna Technologies, Springer Science Business Media Singapore, 2015.##
[20]  D. Oca, M. A. Montes, T. Stutzle, M. Birattari, and M. Dorigo, “Frankenstein's PSO: a composite particle swarm optimization algorithm,” IEEE Transactions on Evolutionary Computation, vol. 13, no. 5, pp. 1120-1132, 2009.##