طراحی و ساخت آنتن شیپوری چهار‌تیغه‌ای پهن باند با بهره ثابت

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی برق- دانشگاه جامع امام حسین (ع)

2 دانشکده مهندسی برق- دانشگاه کاشان

چکیده

در این مقاله طراحی، شبیه‌سازی، ساخت و اندازه‌گیری آنتن شیپوری چهار‌تیغه‌ای پهن باند با بهره و الگوی آنتنی  تقریباً ثابت ارائه می‌گردد. آنتن موردبحث در این مقاله برای پوشش باند فرکانسی 2 تا 18 گیگاهرتز و بهره ثابت dBi 13 طراحی ‌شده است. در این طراحی برای رسیدن به مشخصات فنی مطلوب باند فرکانسی 2 تا 18 گیگاهرتز، به دو باند فرکانسی 2 تا 6 و 6 تا 18 گیگاهرتز تقسیم شد و از آنتن‌های شیپوری  چهار‌تیغه‌ای  پهن باند  استفاده شدند، همه آنتن‌ها دارای دو خروجی با دو قطبش  متعامد افقی و عمودی هستند. این آنتن‌ها دارای الگوی متقارن بوده و در آرایه آنتنی پهن باند که نیاز به تغییرات کم در الگوی آنتن باشد، مثل جهت‌یاب‌های تک‌پالس  راداری و هم‌چنین در اندازه‌گیری‌های پهن باند مخابراتی کاربرد دارند. با‌توجه‌به بهره خوب از این آنتن‌ها می‌توان به‌عنوان آنتن با بهره متوسط، یا تغذیه  آنتن‌های با صفحات منعکس کننده  برای بالا بردن بهره روزنه  نیز استفاده کرد. در این مقاله در مورد نحوه طراحی آرایه آنتن با الگوهای آنتنی ثابت و همچنین ساخت، تغذیه و نقش پارامترهای مختلف مکانیکی در تطبیق آنتن‌ بحث می‌شود. نتایج شبیه‌سازی و ساخت آنتن‌ها باهم مقایسه شده‌است و آزمایش‌های صورت‌گرفته برای این آنتن‌ها نشان‌دهنده صحت شبیه‌سازی‌ها و دست‌یابی به نتایج موردنظر در طراحی بوده‌است. نتایج به‌دست‌آمده نشان‌دهندة ثبات الگوی آنتنی بهتر، نسبت به موارد مشابه در مراجع معتبر هست.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Design and Implementation of Wideband Quad-ridged Horn Antenna near Constant Gain

نویسندگان [English]

  • A. Ahamadi 1
  • M. Okhovvat 1
  • D. Zarifi 2
1 Faculty of Electrical Engineering, Imam Husain University, Tehran, Iran
2 Faculty of Electrical Engineering, Kashan University, Kashan, Iran
چکیده [English]

In this paper, design, simulation, Implementation and measuring of wide band quad-ridged horn antenna near constant gain is presented. These antennas designed for about 13dBi gain and 2-18GHz frequency band. For achieving good specifications, we divided it in two frequency band 2-6 and 6-18 GHz and used quad-ridged horn antenna. All antennas have two orthogonal vertical and horizontal polarization outputs. The radiation patterns are almost symmetrical. These type of antennas have many applications in wideband Monopulse radio direction finding and communication measuring. These antennas can use as: medium gain antennas, wideband antenna array and wideband reflector antenna’s feed. In this paper we discusses about wide band quad-ridged horn antenna, designing with reasonably constant beam width and gain, implementation, driving, adjusting and matching of antenna. Also mechanical tolerance affect in antennas output matching will explain. At the end two simulated and measured data compared with each other and show they are very close to each other. The designed antennas beam width stability compared with some similar references, and show that have better stability than them.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Horn antenna
  • quad-ridged
  • wideband antenna
  • wideband signal measurements
  • monopulse radio direction finding
  • circular antenna array

مراجع

[1]      Stephen E. Lipsky,” Microwave Passive Direction Finding”, SciTech Publishing Inc, 2004.
[2]      Lei Chang, Ling-Lu Chen, Jian-Qiang Zhang, Dan Li, “A 1.95-19.35 GHz Quad-Ridge Horn Antenna with Stable Unidirectional Radiation Patterns,” Conference 12th International Symposium on Antennas, Propagation and EM Theory (ISAPE), 2018.
[3]      Nafati A. Aboserwal, Constantine A. Balanis and Craig R. Birtcher,”‌ Conical Horn: Gain and Amplitude Patterns,” IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION, VOL. 61, NO. 7, JULY 2013
[4]      Chao Wang, EnLi, Yunpeng Zhang, and Gaofeng Guo,” Ridged Horn Antenna with Adjustable Metallic Grid Sidewalls and Cross-Shaped Back Cavity,” IEEE ANTENNAS AND WIRELESS PROPAGATION LETTERS, VOL. 15, 2016.
[5]      C. Burns, R. Vahldeick,” Analysis and simulation of 1-18 GHz broad band Double ridged horn Antenna,” IEEE TRANSACTIONS ON ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY, VOL. 45, NO. 1, FEBRUARY 2003
[6]       Bennie Jacobs, Johann W. Odendaal, and Johan Joubert,”An Improved Design for a 1–18 GHz Double-Ridged Guide Horn Antenna,”IEEE TRANSACTIONS‌ ON ANTENNAS AND PROPAGATION, VOL. 60, NO. 9, SEPTEMBER 2012.
[7]      M. Abbas-Azimi, F. Arazm, and R. Faraji-Dana,” Design and optimisation of a high-frequency‌ EMC wideband horn antenna,” Antennas Propag., Vol1, No.3, 580-583, June2007.
[8]      O.B.Jacobs, J. W. Odendaal, and J. Joubert, “Elliptically Shaped Quad-Ridge Horn Antennas as Feed for a Reflector”, IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 10, 2011.
[9]      A. R. Mallahzadeh, A. A. Dastranj, S. Akhlaghi,” Quad-Ridged Conical Horn Antenna for Wideband Applications,” Wiley Periodicals, Inc., 2009.
[10]      Robert J. Bauerle, Robert Schrimpf, Eric Gyorko, and John Henderson,” The Use of a Dielectric Lens to Improve the Efficiency of a Dual-Polarized Quad-Ridge Horn From 5 to 15 GHz,” IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION, VOL. 57, NO. 6, JUNE 2009.
[11]      Ockert B. Jacobs, Johann W. Odendaal, and Johan Joubert,”Quad-Ridge Horn Antenna with Elliptically Shaped Sidewalls,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 61, No. 6, June 2013.
[12]      R. Dehdasht-Heydari, H. R. Hassani, and A. R. Mallahzadeh,” A NEW 2–18 GHZ QUAD-RIDGED HORN ANTENNA,” Progress in Electromagnetics Research, PIER 81, 2008.
[13]      A.R. Mallahzadeh and A.A. Dastranj, “Double-Ridged Conical Horn Antenna for 2-18 GHz,” Electromagnetics, vol. 28, no. 6, pp. 450-461, 2008.
[14]      Ahmed Akgiray, Sander Weinreb, William Imbriale,” Design and Measurements of Dual-Polarized Wideband Constant-Beamwidth Quadruple-Ridged Flared Horn,” AP-S/URSI, IEEE, 2011.
[15]      A.Akgiray, S. Weinreb, W. A. Imbriale, and C. Beaudoin, “Circular Quadruple-Ridged Flared Horn Achieving Near-Constant Beamwidth Over Multioctave Bandwidth,” IEEE Transactions On Antennas And Propagation, Vol. 61, No.3, pp. 1099–1108,  March 2013.
[16]      رضا ترینیا، مرتضی کازرونی، محسن فلاح، « تحلیل و ارزیابی اثر پارامترهای مهم آنتن و ریدوم بر روی زاویه­یابی یک شبیه‌ساز رادار مونوپالس برای یک سکوی پرتابه‌ای »، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، جلد 74 ، شماره 7، زمستان1396.
[17]      علی­اکبر دسترنج، « آنتن حلزونی ارشمیدسی چهار بازویی در باند فرکانسی 2 تا 4 گیگاهرتز برای سیستمهای ردگیری مونوپالس اهداف هوایی »، مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز، جلد74 ، شماره3، پاییز1396­.
[18]      Bin Dong, Jian Yang, Jens Dahlstr¨om, Jonas Flygare, Miroslav Pantaleev, and Bhushan Billade.” Optimization and Realization of Quadruple-ridge Flared Horn with New Spline-defined Profiles as a High-efficiency feed over 4.6–24 GHz, MANUSCRIPT TO TRANSACTION ON ANTENNAS AND PROPAGATIONS, 2018.
[19]      Sara Manafi, M. Al-Tarifi, and D. S. Filipovic,” 45-110 GHz Quad-Ridge Horn with Stable Gain and Symmetric Beam,” IEEE TRANSACTIONS ON ANTENNAS AND PROPAGATION, 2017.
[20]      W.L. Stutzman and G. A. Thiele,”Antenna Theory and Design,” 3rd ed., New York, Wiley, 2012.
[21]      W. Sun and C. A. Balanis, “Analysis and design of quadruple-ridged waveguides,” IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 42, pp. 2201–2207, Dec. 1994.
[22]       T. S. Beukman, M. V. Ivashina, R. Maaskant, P. Meyer, and C. Bencivenni,“A quadraxial feed for ultra-wide bandwidth quadruple-ridged flared horn antennas,” in EuCAP, Den Haag, Netherlands, pp. 1135–1138, April 2014.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار