경면수정 오프셋 그레고리안 반사경 안테나는 고이득, 저 사이드로브 특성 때문에 위성 통신 시스템에 널리 사용되고 있다. 그러나 본 논문에서는 CATR(Compact Antenna Test Region)을 위한 반사경 시스템으로 설계하고 그 근접 전계 특성을 조사하였다. CATR은 시험 영역에 진폭과 위상 리플이 작고 교차 편파가 낮은 균일 평면파를 제공하여야 한다. 따라서 근접 전계를 개구면의 전력 분포, 급전 혼의 복사 패턴, 개구면과 시험 영역까지의 거리 변화에 따라 계산하여 나타냈다. 또한, 30 GHz에서 동작하는 경면수정 오프셋 복반사경을 제작하고 근접전계를 측정하였다. 그 결과, 측정치와 계산치가 비슷하게 나타났다. 이로서 본 논문에서 설계된 경면수정 오프셋 복반사경은 콤팩트 안테나 테스트 레인지로 사용될 수 있을 것으로 생각된다.
경면수정 오프셋 그레고리안 반사경 안테나는 고이득, 저 사이드로브 특성 때문에 위성 통신 시스템에 널리 사용되고 있다. 그러나 본 논문에서는 CATR(Compact Antenna Test Region)을 위한 반사경 시스템으로 설계하고 그 근접 전계 특성을 조사하였다. CATR은 시험 영역에 진폭과 위상 리플이 작고 교차 편파가 낮은 균일 평면파를 제공하여야 한다. 따라서 근접 전계를 개구면의 전력 분포, 급전 혼의 복사 패턴, 개구면과 시험 영역까지의 거리 변화에 따라 계산하여 나타냈다. 또한, 30 GHz에서 동작하는 경면수정 오프셋 복반사경을 제작하고 근접전계를 측정하였다. 그 결과, 측정치와 계산치가 비슷하게 나타났다. 이로서 본 논문에서 설계된 경면수정 오프셋 복반사경은 콤팩트 안테나 테스트 레인지로 사용될 수 있을 것으로 생각된다.
Gregorian offset dual-shaped reflector antennas have been widely used in the satellite communication systems for their high gain and low sidelobe characteristics. However, in this paper, it is designed as the CATR(Compact Antenna Test Range) reflector system, and its near-field characteristics are i...
Gregorian offset dual-shaped reflector antennas have been widely used in the satellite communication systems for their high gain and low sidelobe characteristics. However, in this paper, it is designed as the CATR(Compact Antenna Test Range) reflector system, and its near-field characteristics are investigated. The CATR facility needs to provide an uniform plane wave with the minimum amplitude and phase ripple and the low cross polarization to the test region. Therefore, the reflector near-field patterns are calculated and presented with the variations of the aperture power distribution, the feed horn pattern, and the distance from the aperture to the test zone. Also, the offset dual-shaped reflector is fabricated at 30 GHz, and its near-field patterns are measured. The measured results are in good agreement with the calculated results. From theses results, we confirm that the designed offset dual-shaped reflector can be used as the reflector system for the compact antenna test range.
Gregorian offset dual-shaped reflector antennas have been widely used in the satellite communication systems for their high gain and low sidelobe characteristics. However, in this paper, it is designed as the CATR(Compact Antenna Test Range) reflector system, and its near-field characteristics are investigated. The CATR facility needs to provide an uniform plane wave with the minimum amplitude and phase ripple and the low cross polarization to the test region. Therefore, the reflector near-field patterns are calculated and presented with the variations of the aperture power distribution, the feed horn pattern, and the distance from the aperture to the test zone. Also, the offset dual-shaped reflector is fabricated at 30 GHz, and its near-field patterns are measured. The measured results are in good agreement with the calculated results. From theses results, we confirm that the designed offset dual-shaped reflector can be used as the reflector system for the compact antenna test range.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
여기서는 경면수정 오프셋 복반사경의 기하학적 구조에 따른 복사 패턴을 고찰한다.
여기서는 경면수정 오프셋 복반사경의 개구면 전력 분포에 따른 근접 전계의 패턴을 고찰한다. 그림 6은 구조 C에 대한 개구면 전력 분포가 P max=44, 46 및 48 润 경우에 대한 근접 전계의 수직 및 수평 패턴을 보여주고 있다.
결정하는데 중요하다. 여기서는 개구면으로부터 거리에 따른 근접 전계 패턴의 특성을 고찰한다. 그림 7은 구조 B의 개구면 전력 분포 p max=46 人 일 때, 개구면으로부터 Z=l00, 150, 200 A 떨어진 거리에서의 근접 전계 패턴을 보여준다.
본 논문에서는 CATR을 위한 그레고리안 형태 의경 면 수정 오프셋 복반사경 시스템을 설계, 제작하고 그 성능을 확인하였다. 복반사경 시스템에서 근접 전계는 반사 법칙과 물리광학 근사법을 이용하여 계산하였으며, 표준형 오프셋 복반사경과 경면수정 오프셋 복반사경의 근접 전계를 시험 영역의 평면 파 영역에 영향을 줄 수 있는 개구면 크기, 급전 혼의 테이퍼, 개구면 전력 분포 및 관측점 위치에 계산하여 설계에 이용할 수 있는 데이터를 제시하였다.
제안 방법
본 논문에서는 위성 통신용 반사경 안테나 설계에 주로 적용되는 경면수정 이론을 CATR용 반사경설계에 적용하여 경면수정 오프셋 복반사경 시스템을 설계 제작하고, 근접 전계를 즉정하여 이론치와 비교하여 나타낸다. 또한, 표준형 오프셋 복 반사경과 경면수정 오프셋 복반사경의 근접 전계를 시험영역의 평면파 영역에 영향을 줄 수 있는 개구면 크기, 급전 혼의 테이퍼, 개구면 전력 분포 및 관측점위치에 따라 계산하여 설계에 이용할 수 있는 데이터를 제시한다.
나타낸다. 또한, 표준형 오프셋 복 반사경과 경면수정 오프셋 복반사경의 근접 전계를 시험영역의 평면파 영역에 영향을 줄 수 있는 개구면 크기, 급전 혼의 테이퍼, 개구면 전력 분포 및 관측점위치에 따라 계산하여 설계에 이용할 수 있는 데이터를 제시한다.
이 때, 부 반사경의 전계 또한 부 반사경의 유기 전류 밀도에 대한 이 중 적분으로 주어져 결과적으로 복 반사경의 필드는 4중 적분이 되어 계산 시간이 매우 오래 걸린다. 따라서 여기서는 부 반사경의 전계를 반사 법칙에 의해 구함으로써 부 반사경 전계의 계산 시간을 단축할 수 있도록 했다.
여기서는 초점과 오프셋 높이가 다른 구조에 대하여 근접 전계를 계산하고, 급전 혼의 전력 패턴과 주 반사경의 개구면 전력 분포 및 개구면과 관측점 사이의 거리에 따른 근접 전계를 계산하고 비교하여 그 성능을 확인한다.
구조 A와 구조 B는 오프셋 높이가 초점 거리에 비하여 크고 구조 C는 동일하다. 여기서 구조 A는 구조 B에 비하여 상대적으로 오프셋 높이 및 초점 거리가 크고, 구조 C의 초점 거리는 구조 B와 동일한 반면 오프셋 높이를 초점 거리와 동일한 구조를 갖도록 했다.
여기서는 급전 혼의 전력 패턴이 부 반사경 테두리에서 각각 ET广14 dB과 £Tz=20 dB인 경우, 근접 전계에 미치는 영향을 고찰한다.
여기서는 CATR 시스템의 성능을 고찰하기 위하여 복반사경 시스템의 시험 모델을 제작하여 특성을 확인한다. 개구면 직경은 운용 주파수 30 GHz의 파장인 1 cm인 경우에 대하여 100 人로 고려하였고, 설계된 시험공간의 크기는 70 % 정도가 되도록 하였다.
성능을 확인하였다. 복반사경 시스템에서 근접 전계는 반사 법칙과 물리광학 근사법을 이용하여 계산하였으며, 표준형 오프셋 복반사경과 경면수정 오프셋 복반사경의 근접 전계를 시험 영역의 평면 파 영역에 영향을 줄 수 있는 개구면 크기, 급전 혼의 테이퍼, 개구면 전력 분포 및 관측점 위치에 계산하여 설계에 이용할 수 있는 데이터를 제시하였다. 표준형 오프셋 복반사경은 급전 혼의 전력 패턴에 따라 리플과 테이퍼가 많이 증가하기 때문에 정밀 측정에 이용하기에는 어렵다는 것을 확인하였고, 이러한 문제 개선을 위해 경면을 수정한 오프셋 복 반사경 시스템을 해석하고 그 결과를 나타냈다.
이상의 해석 결과를 토대로 콤팩트 안테나 테스트 레인지용 경면수정 오프셋 반사경 시스템을 설계하여 시험 모델을 제작하였다. 근접 전계의 수직 및 수평 패턴과 위상에 대하여 측정하여 보았는데, 설계된 시험공간 내에서 계산치와 측정치는 유사하게 나타났으며, 이들이 갖는 작은 오차는 측정 환경과 얼라인먼트 오차에 따른 것으로 생각된다.
대상 데이터
그림 6은 구조 C에 대한 개구면 전력 분포가 P max=44, 46 및 48 润 경우에 대한 근접 전계의 수직 및 수평 패턴을 보여주고 있다. 관측점은 개구면으로부터 Z=150 人 떨어진 위치에 있다. 그림 6에서 보여주듯이 근접 전계의 진폭 성분은 균일 분포 P max 가 작을수록 리플이 낮고, P max 가 클수록 높게 나타났다.
개구면 직경은 운용 주파수 30 GHz의 파장인 1 cm인 경우에 대하여 100 人로 고려하였고, 설계된 시험공간의 크기는 70 % 정도가 되도록 하였다. 오프셋 높이 A=88 人 및 주 반사경의 초점 길이 F=80 人를 갖고, 급전 혼의 경우 개구면은 10 cm, 반 개 구 각은 13.
48。, ET/는 20 dB이고 개구면의 균일분포 p max 는 46 人로 설계하였다. 시험 영역은 주반 사경 개구면으로부터 150 人 떨어진 거리에 위치해있다. 그림 9은 시험 모델로 제작된 경면수정 오프셋 복반사경 시스템의 조립도를 보여준다.
성능/효과
복반사경 시스템에서 근접 전계는 반사 법칙과 물리광학 근사법을 이용하여 계산하였으며, 표준형 오프셋 복반사경과 경면수정 오프셋 복반사경의 근접 전계를 시험 영역의 평면 파 영역에 영향을 줄 수 있는 개구면 크기, 급전 혼의 테이퍼, 개구면 전력 분포 및 관측점 위치에 계산하여 설계에 이용할 수 있는 데이터를 제시하였다. 표준형 오프셋 복반사경은 급전 혼의 전력 패턴에 따라 리플과 테이퍼가 많이 증가하기 때문에 정밀 측정에 이용하기에는 어렵다는 것을 확인하였고, 이러한 문제 개선을 위해 경면을 수정한 오프셋 복 반사경 시스템을 해석하고 그 결과를 나타냈다. 개구면의 전력 분포에 따른 해석 결과, 개구면의균일 분포 영역이 커질수록 리플 성분이 높게 나타났다.
표준형 오프셋 복반사경은 급전 혼의 전력 패턴에 따라 리플과 테이퍼가 많이 증가하기 때문에 정밀 측정에 이용하기에는 어렵다는 것을 확인하였고, 이러한 문제 개선을 위해 경면을 수정한 오프셋 복 반사경 시스템을 해석하고 그 결과를 나타냈다. 개구면의 전력 분포에 따른 해석 결과, 개구면의균일 분포 영역이 커질수록 리플 성분이 높게 나타났다. 관측점 위치에 따른 근접 전계의 경우는 Z=100 人 떨어진 위치에서의 특성이 가장 좋았고, 급전 혼 전력 패턴 테이퍼에 따른 해석 결과, 테이퍼가 작은 경우 리플이 감소한 반면, 진폭 테이퍼가 두드러지게 나타남을 확인하였다.
개구면의 전력 분포에 따른 해석 결과, 개구면의균일 분포 영역이 커질수록 리플 성분이 높게 나타났다. 관측점 위치에 따른 근접 전계의 경우는 Z=100 人 떨어진 위치에서의 특성이 가장 좋았고, 급전 혼 전력 패턴 테이퍼에 따른 해석 결과, 테이퍼가 작은 경우 리플이 감소한 반면, 진폭 테이퍼가 두드러지게 나타남을 확인하였다.
후속연구
근접 전계의 수직 및 수평 패턴과 위상에 대하여 측정하여 보았는데, 설계된 시험공간 내에서 계산치와 측정치는 유사하게 나타났으며, 이들이 갖는 작은 오차는 측정 환경과 얼라인먼트 오차에 따른 것으로 생각된다. 본 논문에서 설계한 경면수정 오프셋 복반사경 시스템은 콤팩트 안테나 테스트 레인지용으로 사용될 수 있을 것이라 생각된다.
참고문헌 (18)
L. H. Hemming, Electromagnetic Anechoic Chambers - A Fundamental Design and Specification Guide, John Wiley & Sons, Inc., 2002
W. H. Emerson, "Electromagnetic wave absorbers and anechoic chambers through the years", IEEE Trans. Antennas and Prop., AP-21, no. 4, pp. 484-490, Jul. 1973
E. K. Wallon, J, D. Young, "The ohio state University compact radar cross-section measurement range", IEEE Trans. Antennas and Prop., AP-32, pp. 1218-1223, no. 11, Nov. 1984
R. C. Johnson, "Determination of far field antenna patterns from near field measurements", Proc. IEEE, vol. 51, no. 12, pp. 1668-1698, Dee. 1973
C. W. Pistorius, W. D. Burnside, "An improved main reflector design for compact range reflector", IEEE Trans. Antennas and Prop., AP-35, pp. 342-347, Mar. 1987
R. C. Johnson, "Some design Parameters for point source compact ranges", Proc. IEEE, vol. 61, no. 12, pp. 1668-1698, Dec. 1973
W. A. Wong, "On the equivalent patabola technique to predict the performance characteristics of a Cassegrain system with an offset feed", IEEE Trans. Antennas and Prop., AP-21, no. 3, pp. 335-339, May 1973
W. V. T. Rush, A. Prata, Y. Rahmat-Samii, and R. A. Shore, "Derivation and application of the equivalent paraboloid for classical offset Cassegrain and Gregorian antennas", IEEE Trans. Antennas and Prop., AP-38, pp. 1141-1149, Aug. 1990
A. W, Rudge, N. A. Datia, "Offset parabolic reflector antennas: A review", Proc. IEEE, vol. 66, pp. 1592-1618, Dec. 1978
Y. Mizugutch, M. Akagawa, and H. Yokoi, "Offset dual reflector antenna", in Dig. IEEE Int. Symp. Antennas Propagat., pp. 339-345, 1976
H. Tannaka, M. Mizusawa, "Elimination of cross-polarization in offset dual reflector antennas", Elec. and Comm. in Japan, vol. 58-B, no. 12, pp. 71-78, 1975
R. A, Shore, "A simple derivation of the basic design equation for offset dual reflector antennas with rotational symmetry and zero cross polarization", IEEE Trans. Antennas and Prop., AP-33, no. 1, pp. 114-116, Jan. 1985
R. Mittra, F. Hyjajie, and V. Galindo-Isael, "Synthesis of offset dual reflector antennas trans forming a given feed illumination pattern into a specified aperture distribution", IEEE Trans. Antennas and Prop., AP-30, pp. 251-259, Mar. 1982
V. Galindo-Israel, W. Imbriale, and R. Mittra, "On the theory of the synthesis of single and dual offset-shaped reflector antenna", IEEE Trans. Antennas and Prop., AP-35, pp. 887-896, Aug. 1987
V. Galindo-Israel, W, Imhriale, R. Mittra, and K. Shogen, "0n the theory of the synthesis of offset dual-shaped reflectors-case examples", IEEE Trans. Antennas and Prop., AP-39, pp. 620-626, May 1991
이동진, 최학근, 윤소현, 한재흥, 박재흥, 이성팔, "국내위성을 위한 경면수정 오프셋 그레고리안 안테나의 설계", 한국전자파학회논문지, 12(5), pp. 765-776, 2001년 8월
V. Galindo-Israel, S. R. Rengarajan, W. A. Imbriale, and R. Mittra, "Offset dual-shaped reflectors for dual chamber compact ranges", IEEE Trans. Antennas and Prop., AP-39, no.7, pp. 1007-1013, Jul. 1991
Y. T. Lo, S. W. Lee, Antenna Handbook, ch. 15, New York, Van Nostrand Reinhold Company Inc., 1988
이 논문을 인용한 문헌
저자의 다른 논문 :
연구과제 타임라인
LOADING...
LOADING...
LOADING...
LOADING...
LOADING...
활용도 분석정보
상세보기
다운로드
내보내기
활용도 Top5 논문
해당 논문의 주제분야에서 활용도가 높은 상위 5개 콘텐츠를 보여줍니다. 더보기 버튼을 클릭하시면 더 많은 관련자료를 살펴볼 수 있습니다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.