طراحی و شبیه‌سازی پلارایزر-دیپلکسر موجبری باند Ka با دو پلاریزاسیون دایروی در دو باند فرکانسی با استفاده از ساختار تیغه‌ای

نویسندگان

دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر - دانشگاه شیراز

چکیده

در این مقاله، یک پلارایزر-دیپلکسر موج‌بری از نوع پلارایزر تیغه در باند Ka برای تولید/تفکیک پلاریزاسیون‌های دایروی راست‌گرد و چپ‌گرد در دو باند فرکانسی برای کاربردهایی مانند سیستم‌های فضایی، اندازه‌گیری و . . . معرفی، طراحی و شبیه‌سازی می‌شود. ویژگی منحصربه‌فرد ساختار طراحی‌شده امکان ارسال توان‌های بالا به دلیل استفاده از ساختار موج‌بری  با دو پلاریزاسیون در دو باند فرکانسی است. این ساختار دارای یک ساختار پله‌ای است که موج‌بر را به دو قسمت تقسیم می‌کند و هر قسمت جداگانه تغذیه می‌شود که یک قسمت پلاریزاسیون دایروی راست‌گرد در یک باند فرکانسی و قسمت دیگر پلاریزاسیون دایروی چپ‌گرد در باند فرکانسی دیگری را تأمین می‌کنند. نخست ساختار تیغه در دو محدوده فرکانسی GHz 21-20 و GHz 31-30 به‌عنوان دو لینک ارسال و دریافت با ارضای شرایطِ ایجاد و دریافت پلاریزاسیونِ دایرویِ قابل‌قبول طراحی و شبیه‌سازی می‌شود. سپس ساختار دیپلکسری که شامل قسمت جداکننده و فیلترها در دو باند مذکور می‌باشند، با بررسی انواع فیلترهای موج‌بری و انتخاب فیلتر مناسب میان‌گذر طراحی می‌شود. نتایج شبیه‌سازی پلارایزر-دیپلکسر، افت بازگشتی و تلف عبوری بسیار خوب برای هر دو نوع پلاریزاسیون در دو باند مذکور را نشان می‌دهد. با این طراحی  S11کمتر از dB -15 در هر دو باند فرکانسی به‌دست‌آمده است. مقدار ایزولاسیون میان همه دهانه‌های ورودی کمتر از dB -40 است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Design and Simulation of a Ka Dual-Band Dual-Circular Polarization Septum-based Waveguide Polarizer-diplexer

نویسندگان [English]

  • M. Darvishi Bahloli
  • S. E. Hosseini
  • V. R. Bagheri
  • H. Abiri
Department of Electrical and Computer Engineering, University of Shiraz, Shiraz, Iran
چکیده [English]

In this paper, a Ka dual-band dual-circular polarization septum polarizer-diplexer is proposed, designed and simulated for spatial systems and other applications. This waveguide-based structure is designed for 20-21 GHz and 30-31 GHz frequency ranges to generate/separate right and left hand circular polarizations. The polarizer has a septum structure that divides the waveguide in to two sections, one provides right hand circular polarization (RHCP) and the other provides left hand circular polarization (LHCP). Each section is connected directly to a waveguide-based diplexer, so the entire structure can transmit/receive both circular polarizations in dual-band. The septum polarizer, T-section, filters, etc., are designed and simulated. The designed septum-based waveguide polarizer-diplexer shows good return loss, insertion loss and isolation in the 20-21 GHz and 30-31 GHz frequency ranges.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Polarizer
  • RHCP and LHCP
  • septum polarizer
  • diplexer

مراجع

[1] L. Marcellini, R. L. Forti and G. Bellaveglia, "Future developments trend for Ku and Ka antenna for satcom on the move," in Antennas and Propagation (EUCAP), Proceedings of the 5th European Conference on, pp. 2346-2350, 2011.
[2] Y. Zhang, Y. Liu, Y. Jiang, W. Hou and X. Lv, "Design of an X-band dual circularly polarized offset reflector antenna," 2015.
[3] آزاده ایمانی، جواد نورینیا و چنگیز قبادی «آنتن دایورسیتی مسطح جدید پهن‌باند جهت استفاده در ارتباطات سیار» مهندسی برق دانشگاه تبریز،دوره 40 ، شماره2، صفحه 19-13، 1389.
[4] ایمان مجیدی، حسین همتی و سیدحسن صدیق، « طراحی آنتن چهارتایی شکافی فشرده با قطبش دایروی برای به‌کارگیری در گیرنده GPS» مهندسی برق دانشگاه تبریز،دوره 46 ، شماره4، صفحه 306-299، 1395.
[5] T. Li, H. Meng and W. Dou, "Design and implementation of dual-frequency dual-polarization slotted waveguide antenna array for Ka-band application," IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 13, pp. 1317-1320, 2014.
[6] J. C. Chen, P. H. Stanton and H. F. Reilly, "X/X/Ka-band horn design," in Antennas and Propagation Society International Symposium, 1996. AP-S. Digest, pp. 2022-2025, 1996.
[7] R. Henderson and P. Richards, "Compact circularly-polarised coaxial feed," in Antennas and Propagation, 1995. Ninth International Conference on (Conf. Publ. No. 407), pp. 327-330, 1995.
[8] S. Mener, R. Gillard and L. Roy, "A Dual-Band Dual-Circular-Polarization Antenna for Ka-Band Satellite Communications," IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 16, pp. 274-277, 2017.
[9] J.C. Angevain and N. J. Fonseca, "Waveguide septum polarizer shaped with Legendre polynomials," in Antennas and Propagation (EUCAP), 2017 11th European Conference on, pp. 2286-2290, 2017.
[10] S.W. Wang, C.H. Chien, C.L. Wang and R.B. Wu, "A circular polarizer designed with a dielectric septum loading," IEEE transactions on microwave theory and techniques, vol. 52, pp. 1719-1723, 2004
[11] M. Chen and G. Tsandoulas, "A wide-band square-waveguide array polarizer," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 21, pp. 389-391, 1973.
[12] A. Kifflenko, D. Y. Kulik, L. Rud, V. Tkachenko, and N. Herscovici, "CAD of double-band septum polarizers," in Microwave Conference, 2004. 34th European, pp. 277-280, 2004.
[13] J. Bornemann and S. Amari "septum polarizer design for antenna feeds produced by casting," in Antennas and Propagation Society International Symposium, 1997. IEEE. 1997 Digest, pp. 1422-1425, 1997.
[14] B. Piovano, G. Bertin, L. Accatino and M. Mongiardo, "CAD and optimization of compact wide-band septum polarizers," in Microwave Conference, 1999. 29th European, pp. 235-238, 1999.
[15] J. Bornemann and V. A. Labay, "Ridge waveguide polarizer with finite and stepped-thickness septum," IEEE Transactions on microwave theory and techniques, vol. 43, pp. 1782-1787, 1995.
[16] M. Mrnka, M. Pavlovic and Z. Raida, "Antenna Range Illuminator Based on a septum Polarizer and a Dual-Mode Horn [Measurements Corner]," IEEE Antennas and Propagation Magazine, vol. 58, pp. 82-86, 2016
[17] R. Behe and P. Brachat, "Compact duplexer-polarizer with semicircular waveguide (antenna feed)," IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 39, pp. 1222-1224, 1991.
[18] P. Hazdra, R. Galuscak and M. Mazanek, "Optimization of prime-focus circular waveguide feed with septum polarization transformer for 1.296 GHz EME station," in Proceedings of the First European Conference on Antennas and Propagation, 2006.
[19] G. H. Schennum and T. M. Skiver, "Antenna feed element for low circular cross-polarization," in Aerospace Conference, 1997. Proceedings. IEEE, pp. 135-150, 1997.
[20] B. Pauplis and D. Power, "On the bandwidth of T-septum waveguide," IEEE transactions on microwave theory and techniques, vol. 37, pp. 919-922, 1989
[21] H. J. Gould, "Balanced phase septum polarizer," ed: Google Patents, 1978.
[22] S. B. Cohn, "Optimum design of stepped transmission-line transformers," IRE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 3, pp. 16-20, 1955.
[23] C.C. Chen and J. Volakis, "Ultrawide bandwidth antenna design," ed: McGraw-Hill, New York, NY, USA, 2007.
[24] P. Lecián and M. Kasal, "X band septum polarizer as feed for parabolic antenna," in Microwave Techniques (COMITE), 2010 15th International Conference on, pp. 35-38, 2010.
[25] I. Ortiz de Saracho Pantoja, "Ku band waveguide diplexer design for satellite communication. Implementation by additive manufacturing and experimental characterization," 2015.
[26] I. Ashiq and A. Khanna, "A novel ultra-broadband DC-36-to-66-GHz hybrid diplexer using waveguide and SSL technology," in Microwave Conference (EuMC), 2014 44th European, pp. 1111-1114., 2014.
[27] S. Bastioli, L. Marcaccioli and R. Sorrentino, "An original resonant Y-junction for compact waveguide diplexers," in Microwave Symposium Digest, 2009. MTT'09. IEEE MTT-S International, pp. 1233-1236, 2009.
[28] L. Zhu, R. R. Mansour and Y. Ming, "A compact waveguide diplexer employing dual-band resonators," in Microwave Symposium (IMS), 2014 IEEE MTT-S International, pp. 1-4, 2014.
[29] K. Sano and K. Ito, "A 26-GHz band dielectric waveguide diplexer with flange interfaces," Proc. IEEE, vol. 82, pp. 591-595, 2005.
[30] S. Amari and M. Bekheit, "A new class of dual-mode dual-band waveguide filters," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 56, pp. 1938-1944, 2008.
[31] U. Rosenberg, "Multiplexing and double band filtering with common-multimode cavities," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 38, pp. 1862-1871, 1990.
[32] G. L. Matthaei, L. Young, and E. M. Jones, "Design of microwave filters, impedance-matching networks, and coupling structures". vol. 2, 1963.
[33] N. Marcuvitz, Waveguide handbook: Iet, 1951.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار