طراحی و شبیه سازی آنتن آرایه ای در باند ku با گین بالا و سطح گلبرگ جانبی بسیار کم برای کاربردهای فضایی و راداری

تمرکز این مقاله بر طراحی و توسعه ی یک آنتن مایکرواستریپ آرایه ای با تغذیه تزویج روزنه‌ای با بهره بالا، پهنای باند زیاد، سطح گلبرگ جانبی بسیار کم است. این مشخصات و ویژگی ها از آنتن، کاربرد گسترده ای در صنایع نظامی و راداری و همچنین پروژه های فضایی دارد. شروع کار با طراحی تک عنصر به صورت بهینه آغاز شده و سپس آرایه ی کامل 512 عنصری با تغذیه و توزیع یکسان توان بین همه عناصر انجام شد و بهره بیش از 30 db به دست آمد. برای کاهش سطح گلبرگ جانبی، شبکه تغذیه با استفاده از توزیع تیلور طوری طراحی شده تا دامنه مشخص مورد نیاز هر عنصر که متفاوت با سایر عناصر است، به‌دست آید و همچنین تمام عناصر آرایه به صورت هم فاز تغذیه شده اند. عناصری که در میان آرایه هستند بیش ترین توان و عناصری کناری توان کم تری را دریافت می کنند. این ساختار با 512 عنصر به صورت آرایه ی 16×32 طراحی شده و فرکانس کاری این آنتن از 12/5 تا 14/9 گیگاهرتز، معادل 17 درصد پهنای باند در باند ku است. بهره این آنتن 29 db و تغییرات بهره در تمام طول بازه فرکانسی اندک بوده که مطلوب ما است و همچنین سطح گلبرگ جانبی بینdb 22  تا 29 db در دو صفحه e و h است. در نهایت برای کاهش سطح گلبرگ پشتی از یک صفحه ی بازتابنده ی فلزی استفاده شد که سطح f/b به بیش از 35 db رسید. ابعاد کلی آنتن 576 mm × 287 mm است.

Design and Simulation of Array Antenna in Ku Band with High Gain and Very Low Sidelobe Level for Space and Radar Applications

The purpose of this article is design and development of an aperture coupling microstrip array antenna with high gain, high bandwidth, low sidelobe level. work with optimally design of element started. Then, the complete 512 element array was fed to all the elements by feeding and distributing the same power and gain was obtained over 30 dB. To reduce the sidelobe level, the feed network is designed with Taylor distribution so that the specific range required for each element, which is different from the other elements, is obtained and also, all elements of the array are fed in phase. The elements that are in the middle of the array receive the most power and the elements that are in the besides of the array receive the least power. This structure is designed with 512 elements in an array of 32 × 16, and the operating frequency of the antenna is 12.5 to 14.9 GHz, equivalent to 17% of bandwidth in the Ku band. The gain of this antenna is 29 dB and gain variations over the entire frequency range is low, which is desirable and the sidelobe level also varies between 22 dB and 29 dB on both of the Eplane and Hplane. Finally, a metal reflector plate was used to lower the Backlobe level, reaching F/B levels above 35 dB. The overall dimensions of the antenna are 576 mm × 288 mm.