طراحي آنتن آرايه فازي مايكرواستريپ با استفاده از سطوح امپدانسي راكتيو

Design of a Microstrip Phased Array Antenna Using Reactive Impedane Surface

در اين مقاله يك ساختار آنتن آرايه اي جديد براي استفاده در سيستم‌هاي آرايه فازي به منظور جاروب كل فضا مورد بحث قرار گرفته است. المان هاي به‌كار رفته در ساختار آرايه به سبب كيفيت بهتر ارتباط و همچنين هزينه پايين ساخت از آنتن‌هاي مدار چاپي انتخاب شده اند. براي كاهش ابعاد آرايه و افزايش درجه آزادي در طراحي آنتن، از ساختار دولايه روي يك سطح امپدانس راكتيو استفاده شده است. ابعاد نهايي كوچك در كنار قابليت توليد پلاريزاسيون دايروي مهم ترين ويژگي ساختار ارائه شده است. پهناي باند امپدانسي بدست آمده از آرايه، 15% (MHz 450) و پهناي باند پلاريزاسيون دايروي MHz 120 (نسبت محوري dB 3) است. بهره ماكزيمم dB 14/3 براي حالت بدون چرخش در كنار سطح لوب كناري dB-34/1 بيانگر طراحي مناسب آرايه مذكور است. تمامي پارامترهاي آرايه در كنار رفتار آنتن با چرخش بيم، با استفاده از نرم‌افزار Microwave Studio CST به‌صورت تمام‌موج بررسي و تحليل شده‌اند.

In this paper, a novel phased array antenna structure for scanning systems is presented. Microstrip patch antennas are used as the array elements because of their easy fabrication and high quality communication properties. Miniaturization of the structure is achieved by two-layer elements printed on a reactive impedance surface. Being low profile and circularly polarized operation over the relatively wide band are the prominent features of the structure. 450 MHz impedance bandwidth (15%) and 120MHz axial ratio (AR) bandwidth (AR 3 dB) makes the structure a good candidate for scanning applications. A maximum gain of 14.3 dB is achieved and its sidelobe level (SLL) is below -34.1 dB. The array far-field parameters and its beam scanning behavior are obtained using the full wave CST Microwave Studio simulation software.