پیاده‌سازی آنتن آرایه بازتابی تک‌لایه، کم‌هزینه و پهن‌باند با استفاده از زیرلایه غیرهمگن و پچ‌های پاپیونی

در این مقاله، نوعی آنتن آرایه بازتابی تک لایه و کم هزینه در باندx  معرفی می شود که در آن، آرایه ای از پچ های پاپیونی شکل روی زیرلایه ای غیرهمگن چاپ شده اند. ساخت زیرلایه غیرهمگن با استفاده از حفره های هوایی متناوبی است که داخل عایق fr4 سوراخکاری شده است. در تحلیل سلول واحد این ساختار، از دو پارامتر مختلف پچ پاپیونی (طول و زاویه) برای حصول دیاگرام فازی استفاده شده است که در مجموع، محدوده ای فازی نزدیک به 700 درجه بدست آمده است که گزینه خوبی برای طراحی آنتن آرایه بازتابی پهن باند است. در روند طراحی آنتن، از روش سنتز فاز کارآمدی استفاده می شود تا تاثیرات نامطلوب پاشندگی فرکانس در پهنای باند کاری آنتن کاهش یابد. این روش، چیدمان عناصر پچ آرایه را بهینه می سازد و به طراحی آنتن آرایه بازتابی با پاسخ فرکانسی خوب کمک می کند. برای ارزیابی درستی نتایج حاصل از شبیه سازی، آنتن آرایه بازتابی با زیرلایه غیرهمگن و با ابعاد 270×270×2.4mm3 و فاصله کانونی 26.9 سانتیمتر شده است. اندازه گیری ها، بیشینه بهره 28.1db و بازده 57.5 درصد را نشان می دهد بطوری که پهنای باند بهره 1.5-db آن 34درصد است. این نتایج با بهره حاصل از اندازه گیری آنتن آرایه بازتابی با زیرلایه همگن نیز مقایسه شده است. نشان داده می شود که استفاده از زیرلایه غیرهمگن سبب افزایش بهره بیشینه و پهنای باند آنتن بازتابی پیشنهادی شده است.

single-layer, low-cost, and broadband reflectarray antenna using inhomogeneous dielectric and a class of cross bow-tie elements

in this paper, a class of low-cost, and single-layer reflectarray antenna is proposed for x-band in which an array of cross bow-tie patches is printed on an inhomogeneous substrate. such an inhomogeneous substrate is made up periodic air-holes drilled within fr4 dielectric. in analyzing the unit cell of such a structure, two different parameters of cross bow-tie patch (length and angle) are varied and a phase range close to 700o is obtained that is a good choice for designing a broadband reflectarray. in the design procedure, an efficient phase synthesis technique is applied to minimize the adverse effects of frequency dispersion causing by the differential space phase delay at different frequencies. this technique optimizes the metallization arrangement, and helps to design a reflectarray with a good frequency response. to validate the obtained numerical results, a 270×270×2.4mm3 reflectarray with focal length 26.9cm is fabricated and measured. measurements show a peak gain 28.1db with a 1.5-db gain bandwidth of 34% and maximum efficiency 57.5%. it is experimentally shown that the gain and bandwidth of the reflectarray with inhomogeneous dielectric is better than homogeneous one.