طراحی، شبیه سازی و ساخت آنتن آرایه ای شکافدار خطی شعاعی توان بالا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران

2 استادیار، دانشگاه جامع امام حسین (ع)، تهران، ایران

3 استاد، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

چکیده

آنتن‌های آرایه‌ای شکافدار خطی شعاعی از نوع آنتن های موجبری شکافدار هستند. این آنتن ها بازدهی بالایی دارند و برای تولید قطبش دایروی به کار می روند. در این مقاله از یک ساختار موج آهسته برای افزایش توان قابل تحمل آنتن استفاده شده است. استفاده از این ساختار باعث ایجاد یک آنتن آرایه ای شکافدار خطی شعاعی دو طبقه می شود. روی ساختار موج آهسته، صفحه ی شکاف ها قرار دارد که بوسیله ی همین ساختار تغذیه می شوند. هر دو شکاف عمود بر هم (برای ایجاد قطبش دایروی) یک واحد تشعشع را تشکیل می دهند. واحد های تشعشع روی یک مسیر حلزونی به فواصل مشخص از هم، توزیع شده‌اند. این آنتن برای کار در فرکانس مرکزی 9/45 گیگا هرتز و شعاع 270 میلی متر طراحی، شبیه سازی و ساخته شده است. طبق نتایج شبیه سازی مقدار ضریب بازتاب 18/93- دسی بل، بازدهی تشعشعی بیش از 93 درصد و بازدهی دهانه حدوداً 28/5 درصد است. مقدار ضریب بازتاب برای نمونه ساخته شده در بازه ی 9/385 گیگا هرتز تا 9/417 گیگا هرتز کمتر از 10- دسی بل است. مقدار بهره برای این آنتن 29/1 دسی بل، نسبت محوری کمتر از 3 دسی بل و توان قابل تحمل آن 123/4 مگا وات تعیین شده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Design, Simulation, and Fabrication of High Power Radial Line Slot Array Antennas

نویسندگان [English]

  • Fallah Mohammadzadeh 1
  • Ali Hasani 2
  • Mohammad Khalaj Amirhossini 3
1 PhD student, Imam Hossein University (AS), Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Imam Hossein University (AS), Tehran, Iran
3 Professor, Iran University of Science and Technology, Tehran, Iran
چکیده [English]

Radial linear slotted array antennas are slotted wave-guide antennas. These antennas are highly efficient and are used to produce circular polarization. In this paper, a slow wave structure is used to increase the tolerable power of the antenna. The use of this structure creates a two-level radial linear slot array antenna. On the slow wave structure, there is a slot plate that is fed by this structure. Both slots perpendicular to each other (to create circular polarization) form a unit of radiation. Radiation units are distributed on a spiral path at regular intervals. This antenna is designed, simulated, and built to operate at a frequency of 9.45 GHz and a radius of 270 mm. According to the simulation results, the reflection coefficient is -18.93 dB, the radiation efficiency is more than 93% and the aperture efficiency is 28.5%. The evaluation of the value of the reflection coefficient for a sample made in the range of 9.385 GHz to 9.417 GHz is less than -10 dB.

کلیدواژه‌ها [English]

  • : Radial Linear Slot Array Antenna (RLSA)
  • High Power Microwave (HPM)
  • Radial Waveguides
  • Slow-Wave Structures (SWS)

Smiley face

مراجع

[1]    V.-P. Kutinlahti, "Antenna for Directive Energy Device Against Drones," M.S, Alto, Espoo, Finland, July 29, 2019. 
[2]    P. D. Mallahzadeh Alireza, Sadeghein Amirhossein, "Analysis and Desing of Radial slot array antenna for circular polarization," A thesis of Master of Science, Shahed University, January  2017. 
[3]    J. S. Benford, Edl; Swegle, John Allan High power microwaves Third Edition ed. CRC Press ; p. 466, [2016] ©2016.
[4]    ]     H. Arai, "Radial Line Slot Antennas," in Handbook of Antenna Technologies, Z. N. Chen, D. Liu, H. Nakano, X. Qing, and T. Zwick Eds. Singapore: Springer Singapore, pp. 1773-1785, 2016. 
[5]    F. ZHUO, "DESIGN OF RADIAL LINE SLOT ANTENNAS," Master of Engineering, National University of Singapore, 2005. 
[6]    Q. L. Steven (Shichang) Gao, Fuguo Zhu Circularly Polarized Antennas Wiley-IEEE Press, p. 322, 2014.
[7]          A. Akiyama et al., "High gain radial line slot antennas for millimetre wave applications," vol. 147, no. 2, pp. 134-138, 2000.
[8]    N. Tung, H. Ueda, J. Hirokawa, and M. Ando, "A Radial Line Slot Antenna for an Elliptical Beam," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 60, no. 12, pp. 5531-5537, 2012.
[9]    M. Ando, S. Ito, H. Kawasaki, and N. Goto, "Design of a radial line slot antenna with improved input VSWR," Electronics and Communications in Japan (Part I: Communications), vol. 71, no. 9, pp. 76-91, 1988/09 1988.
[10]         G. A. T. Warren L. Stutzman, Antenna Theory and Design  Wiley, p.848, 2012.
[11]         C.-W. Yuan, S.-R. Peng, T. Shu, Z.-Q. Li, H. J. I. T. o. A. Wang, and Propagation, "Designs and experiments of a novel radial line slot antenna for high-power microwave application," vol. 61, no. 10, pp. 4940-4946, 2013.
[12]         M. Ando, K. Sakurai, N. Goto, K. Arimura, Y. J. I. t. o. a. Ito, and propagation, "A radial line slot antenna for 12 GHz satellite TV reception," vol. 33, no. 12, pp. 1347-1353, 1985.
[13]         K. Kelly, F. J. I. T. o. A. Goebels, and Propagation, "Annular slot monopulse antenna arrays," vol. 12, no. 4, pp. 391-403, 1964.
[14]         M. Ando, K. Sakurai, N. J. I. T. o. A. Goto, and Propagation, "Characteristics of a radial line slot antenna for 12 GHz band satellite TV reception," vol. 34, no. 10, pp. 1269-1272, 1986.
[15]         M. Takahashi, J. Takada, M. Ando, and N. Goto, "Characteristics of small-aperture, single-layered, radial-line slot antennas," in IEE Proceedings H (Microwaves, Antennas and Propagation), vol. 139, no. 1: IET, pp. 79-83.  1992.
[16]         M. Takahashi et al., "Dual circularly polarized radial line slot antennas," vol. 43, no. 8, pp. 874-876, 1995.
[17]         P. W. Davis, M. E. J. I. A. Bialkowski, and P. Magazine, "Linearly polarized radial-line slot-array antennas with improved return-loss performance," vol. 41, no. 1, pp. 52-61, 1999.
[18]         Y. Kim, J. Lee, H. Chae, J. Park, S.-C. Kim, and S. J. E. L. Nam, "60 GHz band radial line slot array antenna fed by rectangular waveguide," vol. 38, no. 2, pp. 59-60, 2002.
[19]         J. F. González, P. Padilla, G. Expósito-Domínguez, M. J. I. A. Sierra-Castañer, and W. P. Letters, "Lightweight portable planar slot array antenna for satellite communications in X-band," vol. 10, pp. 1409-1412, 2011.
[20]         J. Xu, Z. N. Chen, X. J. I. T. o. A. Qing, and Propagation, "270-GHz LTCC-integrated strip-loaded linearly polarized radial line slot array antenna," vol. 61, no. 4, pp. 1794-1801, 2012.
[21]         T. Nguyen et al., "An equivalent double layer model for a fast design and analysis of high gain-multilayer radial line slot antennas," vol. 96, no. 11, pp.2891-2900, 2013.
[22]         A. H. W. Beck, "Space charge waves, and slow electromagnetic waves," 1958.
[23]         D. J. I. Watkins, New York, "TOPICS IN ELECTROMAGNETIC THEORY) John Wiley & Sons," p. 2, 1958.
[24]         Y. J. I. T. o. A. Rahmat-Samii and Propagation, "Useful coordinate transformations for antenna applications," vol. 27, no. 4, pp. 571-574, 1979.
[25]         R. S. Elliott, Antenna Theory & Design. Wiley-IEEE Press (1747), 2003-01-14.
[26]         M. R. U. Islam, "Radial Line Slot Array (Rlsa) Antenna Design For Point To Point Communication At 5.8 Ghz," Master Of Engineering (Electrical-Electronics & Telecommunication) Master Of Engineering (Electrical-Electronics & Telecommunication), Electrical Engineering, Universiti Teknologi Malaysia, Universiti Teknologi Malaysia, May 2007. 
[27]         X. Meng, "A synthesis technique for radial line slot array antennas with isoflux radiation patterns," University of Ottawa (Canada), 2009. 
[28]         H. Sasazawa, Y. Oshima, K. Sakurai, M. Ando, N. J. I. t. o. a. Goto, and propagation, "Slot coupling in a radial line slot antenna for 12-GHz band satellite TV reception," vol. 36, no. 9, pp. 1221-1226, 1988.
[29]         K. Zhang, D. Li, K. Chang, K. Zhang, and D. Li, Electromagnetic theory for microwaves and optoelectronics. Springer, 1998.
[30]         A. F. Harvey, "Periodic and Guiding Structures at Microwave Frequencies," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 8, no. 1, pp. 30-61, 1960/01 1960.
[31]         J. Hirokawa, M. Ando, and N. Goto, "Analysis of slot coupling in a radial line slot antenna for DBS reception," in IEE Proceedings H (Microwaves, Antennas and Propagation), vol. 137, no. 5: IET, pp. 249-254, 1990.
[32]         S. Peng, C. Yuan, and T. Shu, "Analysis of a high power microwave radial line slot antenna," Review of Scientific Instruments, vol. 84, no. 7, p. 074701, 2013/07 2013.
[33] M. Ettorre et al., "On the near-field shaping and focusing capability of a radial line slot array," vol. 62, no. 4, pp. 1991-1999, 2014.
الکترومغناطیس کاربردی
دوره 11، شماره 1 - شماره پیاپی 26
شماره پیاپی 26، دوفصلنامه بهار و تابستان
خرداد 1402
صفحه 75-85

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 24 آذر 1400
  • تاریخ بازنگری: 15 اردیبهشت 1401
  • تاریخ پذیرش: 15 تیر 1401
  • تاریخ انتشار: 01 خرداد 1402

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار