شبیه سازی انتن موج نشتی با پترن مجذور کسکانت با استفاده از الگوریتم ژنتیک

دستیابی به الگوی مجذور کسکانت، چالشی در حوزه‌ی کاربرد سیستم­های رادار جستجوگر هوایی است که در آن خصوصیات تابشی آنتن، قواعد قابل‌توجهی را در جستجوی هدف دنبال می­کند. ازآنجایی‌که تا کنون کمتر مطالعاتی بر روی دستیابی به الگوی مربع کسکانت در آنتن­های موج نشتی انجام شده است در این مقاله نویسندگان روشی جهت سنتز الگوی مذکور با روش بهینه‌سازی و با استفاده از آنتن­های موج نشتی ارائه می­دهند. جهت دستیابی به این الگو آنتن به بخش­هایی تقسیم می­گردد که هر بخش دارای طول، دوره تناوب و نرخ نشت معینی است. طول هر بخش با درنظرگرفتن سمتگرایی یکسان جهت‌بخش‌ها تعیین می­گردد و به دنبال طرح‌بندی مناسب برای زاویه بیم هر بخش، دوره تناوب آن بخش به دست می‌آید. موضوع اصلی تعیین مقادیر نرخ نشت هر بخش از آنتن است که در روش پیشنهادی با استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی ژنتیک قابل دستیابی خواهد بود. درنهایت با تعریف یک تابع هزینه مناسب این مقادیر نهایی شده و معین می­گردند. روش پیشنهادی با استفاده از یک موج­بر مجتمع شده بر پایه زیرلایه شرح داده، نمونه‌ای از این آنتن شبیه‌سازی‌شده است. نتایج شبیه‌سازی بیانگر این است که روش پیشنهادی نمایه موردنظر را با ریپل کمتر از db 2 در ناحیه مشخص شده و گلبرگ­های کناری کمتر از db 18- به دست می‌آورد که آنتن را برای سیستم­های رادار جستجوگر هوایی مناسب می­سازد.

simulation of leaky wave antenna with cosecant squared pattern using genetic algorithm

realizing a cosecant-squared pattern is a challenging research area due to its widespread use in air-surveillance radar systems wherein the radiation characteristics of the tracking antenna play a significant role in accurate tracking of the targets. however, little research has been performed on realizing a cosecant-squared pattern in leaky-wave antennas (lwas). in this paper, the authors present a synthesis procedure for realizing a cosecant-squared pattern in lwas using optimization. to achieve the cosecant-squared pattern, the antenna is divided into sections each with an appropriate length, periodicity, and leakage rate. the length of the sections is determined such that all the sections have the same directivity. moreover, following the appropriate layout for the beam pointing angle of the sections, the periodicity of the sections is obtained. the objective then is to determine the values of the leakage rate. this objective is achieved using optimization, which in this study is a genetic algorithm. to this end, through defining a proper cost function, the objectives are determined following the proposed optimization procedure. the procedure is described within a substrate integrated waveguide (siw) lwa. a prototype of the antenna is fabricated and measured. apart from the good agreement between the simulation and the measurement results, the proposed synthesis procedure can provide a target pattern with low ripples in the shaped region (≤ 2 db) and a low level of side lobes (≤ -18 db), making the antenna suitable for air-surveillance radar systems.