ارائه روشی جدید برای شکل‌دهی پرتو گوسی موج ‌میلیمتری به یکنواخت توسط عدسی دارای یک انحناء

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی برق، دانشگاه صنعتی شریف

چکیده

در این مقاله، روش جدیدی برای شکل‌دهی شدت پرتو گوسی واگرای منبع موج‌میلیمتری به یکنواخت با استفاده از یک سطح انحنادار معرفی شده است. این روش مبتنی بر ترکیب نمایه سطح موازی‌کننده با نمایه سطح شکل‌دهنده پرتو است. به منظور اعتبار‌سنجی، پروفایل عدسی یک‌طرفه (تخت – محدب) با استفاده از این روش استخراج شده، سپس در فاصله‌‌ی 52 میلی‌متری مقابل آنتن شیپوری مخروطی با فرکانس‌کاری 100 گیگاهرتز قرار داده شده است و شدت تشعشعی گوسی آنتن شیپوری با شعاع کانونی 9/11 میلی‌متر را تغییر داده و شدت یکنواخت با شعاع 400 میلی‌متر را در فاصله‌ی 3 متری ایجاد می‌کند. نمایه سطح عدسی با استفاده از روش مبتنی بر شبیه‌سازی تمام موج بهینه شده است و شدت پرتو خروجی آن با یک عدسی دو طرفه (عدسی مقعر – محدب) متداول مقایسه شده است. نتایج شبیه‌سازی حاکی از آن است که شدت پرتو یکنواخت عدسی یک‌طرفه بهینه شده در میدان دید مد‌نظر از تندی شیب و ریپل مطلوب برخوردار است. در نهایت، حساسیت عدسی بهینه شده نسبت به فرکانس بررسی شده است. عدسی طراحی شده در سیستم تصویربرداری دور‌ایستای فعال موج‌میلیمتری برای ایجاد شدت پرتو یکنواخت کاربرد دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Proposing a New Method for Millimeter-Wave Gaussian to Flat-Top Beam Shaping Using a Single Curved Lens

نویسندگان [English]

  • Ehsan Imanbeygi
  • Mohammad Hossein Koohi Ghamsari
  • Mehdi Ahmadi-Boroujeni
Department of Electrical Engineering, Sharif University of Technology
چکیده [English]

In this paper, a novel approach for shaping the divergent Gaussian beam of a mm-wave source into a flat-top beam using a single curvature is presented. According to the proposed method, a single curved profile is achieved by combining the collimator profile with the beam shaper profile. To validate the approach, a one-sided lens (plano-convex lens) profile is extracted using this method, then located at a distance of 52 millimeters from a 100 GHz conical horn antenna, and the Gaussian radiated beam of the horn with a focal radius of 11.9 millimeters is shaped into a flat-top beam of radius 400 millimeters at a distance of 3 meters. The lens profile is optimized based on a full-wave simulation, and its flat-top beam is compared to the result of a typical double-sided (concave-convex) lens. According to the simulation results, the flat-top beam of the one-sided lens has the desired ripple and roll-off in the field of view. Finally, some studies on the sensitivity of the optimized lens profile to frequency deviation have been performed. The designed lens is suitable for generating a flat-top intensity in the active mm-wave stand-off imaging systems.

کلیدواژه‌ها [English]

  • One-sided lens
  • beam shaping
  • millimeter wave imaging