16392

16932

طراحي، شبيه سازي و ساخت آنتن مونوپالس Cavity-Backed SIW دوموده با پلاريزاسيون دايروي در باند X

دكتري

مخابرات ميدان

آذر 1395

دكتر فرخ حجت كاشاني

دكنر حسين محسني

برق

مونوپالس يكي از بهترين روش هاي ردگيري اهداف در كاربردهاي راداري و فضايي مي باشد. سال ها استفاده از آنتن بازتابنده، آنتن هورن به عنوان فيد و شبكه مقايسه گر مونوپالس موجبري روش متداول در طراحي و پياده سازي اين نوع رادار بوده است. البته ابعاد بزرگ و سختي در ساخت منجر به استفاده از ساير آنتن ها مانند آنتن هاي مايكرواستريپ در طراحي رادار مونوپالس گرديد. راندمان پايين و تشعشع شبكه تغذيه مشكلات اصلي آنتن هاي مونوپالس مايكرواستريپي مي باشند. چندين آنتن مونوپالس با استفاده از فناوري موجبر مجتمع در زيرلايه (SIW) در مراجع گزارش شده است. آنتن هاي با پلاريزاسيون دايروي به شكل گسترده در كاربردهاي ماهواره و رادار مورد استفاده قرار مي گيرند. شرايط مورد نياز كاربردي براي اين آنتن ها معمولا وزن سبك، ابعاد كوچك و عملكرد تشعشعي مناسب مي باشد. آنتن هاي SIW با توجه به خواص اساسي آن ها كانديداي خوبي براي اين كاربردها مي باشند. در اين رساله، آنتن مونوپالس جديدي در فناوري SIW به صورت cavity-backed طراحي، شبيه سازي و ساخته شده است. آنتن شامل يك آرايه از چهار آنتن cavity-backed SIW با پلاريزاسيون دايروي، سه هايبريد كوپلر دو موده و سه پورت ورودي مي باشد. مودهاي TE10 و TE20 در هايبريد هاي دوموده تحريك شده تا از تركيب مناسب آن ها الگو هاي مجموع و تفاضل در آنتن ايجاد كردد. آنتن به كمك روش عددي تركيبي تطبيق مودي و ممان مدلسازي شده و همچنين به كمك نرم افزار تمام موج HFSS، شبيه سازي شده و نتايج آن با نتايج حاصل از تحليل عددي مقايسه شده است. كل آنتن روي دو لايه دي الكتريك با ابعاد 36 در 42 ميليمتر تجميع شده است. يك نمونه از آنتن طراحي شده ساخته شده و مورد اندازه گيري قرار گرفته است. نتايج اندازه گيري پهناي باند امپدانسي (dB10-) برابر 4/2%، پهناي باند نسبت محوري (dB3) %75/1، بهره dB3/12 و عمق نال dB 28- را نشان مي دهد. آنتن پيشنهادي داراي مشخصات تشعشعي خوب و راندمان بالا داشته و به سادگي قابل تجميع شدن با مدارات مسطح مي باشد.

1395/11/04

1/1/1900 12:00:00 AM

Monopulse is one of the most efficient methods for tracking targets in radar an​d satellite technologies. Using reflector antennas, horn antenna as feed, an​d waveguide monopulse comparators was common way for designing this radar for years. However, large size an​d difficulty in instruction led in applying other antennas like microstrip antennas for designing monopulse radar. Low efficiency an​d radiation of the feed network are the main problems of microstrip monopulse antennas. Several monopulse antennas using substrate integrated waveguide (SIW) technology were reported. Circularly polarized (CP) antennas are widely used in satellites an​d radar applications. The general requirements for such antennas are light weight, low profile, good return loss, an​d radiation performance. A good candidate for such an antenna can be based on the SIW technology. Several CP antennas based on the SIW technology have been reported in the literature. Using slots an​d shortening pin is the most popular approach to obtain a CP wave SIW antenna. A novel compact monopulse cavity-backed substrate integrated waveguide (SIW) antenna is proposed. The antenna consists of an array of four circularly polarized (CP) cavity-backed SIW antennas, three dual-mode hybrid coupler, an​d three input ports. TE10 an​d TE20 modes are excited in the dual-mode hybrid to produce sum an​d difference patterns, respectively. The antenna is modeled with a fast full-wave hybrid numerical method an​d also simulated using full-wave Ansoft HFSS. The whole antenna is integrated on a two-layer dielectric with the size of 42 mm × 36 mm. A prototype of the proposed monopulse antenna at the center frequency of 9.9 GHz is manufactured. Measured results show −10dB impedance bandwidth of 2.4%, -3dB axial ratio (AR) bandwidth of 1.75%, 12.3dBi gain, an​d −28dB null depth. The proposed antenna has good monopulse radiation characteristics, high efficiency, an​d can be easily integrated with planar circuits.