طراحي، شبيه سازي و ساخت آنتن آرايه بازتابي دو بانده با دو قطبش متعامد در باندهاي X و Ku

Design, simulation and fabrication of Dual-Band Reflectarray Antenna with Orthogonal Polarization in X and Ku Bands

در اين مقاله يك آنتن آرايه بازتابي دوبانده با قطبي شدگي متعامد، جهت كاربرد در سرويس‌هاي ثابت مخابرات ماهواره‌اي در باندهاي X و Ku ارائه شده است. آنتن مورد نظر پس از طراحي، ساخته شد و در باندهاي فركانسي مذكور تست شده و نتايج بحث گرديده است. در طراحي سلول براي آنتن آرايه بازتابي، از دو عنصر جديد بهره برده شده است. عنصر طراحي شده براي باند پايين در فركانس مركزي 11/5گيگاهرتز، متشكل از حلقه هاي مستطيلي شكافدار است و عنصر پيشنهادي براي باند بالاتر، درفركانس مركزي 14گيگاهرتز، از دوقطبي‌هاي خطي با طول‌هاي متفاوت طراحي شده است. تغييرات فاز موج بازگشتي عناصر، با تغيير طول آنها در فركانس مورد نظر حاصل مي شود كه پاسخ فازي بيشتر از 600 درجه را براي هر كدام از باندها بدست مي‌دهد. عناصرآنتن آرايه بازتابي كه روي يك زيرلايه نازك به ضخامت 0/8 ميليمتر چاپ شده‌اند، توسط يك آنتن شيپوري بصورت تغذيه از مركز روشن مي‌شوند. پهناي باند dB1 بهره در باند X در حدود 17/4% و براي باند Ku در حدود 13% را شامل مي شود. بهره‌ اندازه گيري شده آنتن براي باند X در فركانس مركزي 5/11گيگاهرتز، dB 23/9 است و براي باند Ku، در فركانس مركزي 14گيگاهرتز در حدود dB 26/1 مي باشد كه بازدهي دهانه به ترتيب در حدود 41% و 45% را نشان مي‌دهد.

In this paper a novel single layer dual band reflectarray antenna with orthogonal polarization in X and Ku bands for satellite communication is proposed. The planar reflectarray prototype is fabricated and the results are compared with those of simulations and discussed. The unit cell consists of dual split rectangle loops for lower band frequency at 11.5 GHz and gradually decreasing dipoles for upper band at center frequency of 14 GHz. Both of the designed elements have more to 6000 phase variation that achieved by varying the length of the each elements. A thin dielectric substrate of thickness 0.8mm placed above an air layer of 2mm is used. The reflectarray is center fed by a linearly polarized pyramidal horn antenna. The X band elements have -1dB gain bandwidth of about 17.4% covering 11-13 GHz and the Ku band has about 13% bandwidth covering 12.7-14.5 GHz. The measured antenna gain at 11.5 GHz is 23.9 dB and at 14 GHz is 26.1 dB showing aperture efficiency of 41% and 45%, respectively.