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[국내논문] 콤팩트 안테나 테스트 레인지용 파라볼릭 원통형 복반사경 시스템의 근접전계 해석
Near-field Analysis of Dual Parabolic Cylindrical Reflector System for Compact Antenna Test Range 원문보기

한국인터넷방송통신학회 논문지 = The journal of the Institute of Internet Broadcasting and Communication, v.10 no.5, 2010년, pp.237 - 244  

박재현 (단국대학교 대학원 전자전기공학과) ,  최학근 (단국대학교 전자공학과) ,  정지훈 (단국대학교 대학원 전자전기공학과)

초록
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본 논문에서는 CATR(Compact Antenna Test Range)을 위한 반사경 시스템으로 파라볼릭 원통형 복반사경 시스템을 해석하였다. 시험영역의 근접전계는 물리광학법(Physical Optics)을 적용하여 계산하였다. CATR은 균일한 평면파 제공을 위하여 최소한의 진폭과 위상 리플(ripple)을 가져야 하며 교차편파 또한 작아야 한다. 따라서 본 논문에서는 부반사경의 위치와 시험영역의 위치에 따른 근접전계 패턴을 구하여 전계의 리플, 테이퍼와 교차편파를 고찰하였다. 본 논문의 해석결과는 파라볼릭 원통형 복반사경 시스템으로 구성된 CATR 설계에 충분히 이용될 수 있을 것으로 생각된다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, the dual parabolic cylindrical reflector systems are analyzed as the reflector system for the CATR(Compact Antenna Test Range) facility. The near-field at the test zone of the CATR is calculated by using the PO(Physical Optics) approximation. The CATR has to provide an uniform plane w...

Keyword

#CATR   #Parabolic dual cylindrical reflector   #Near field  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 CATR을 위한 반사경 시스템으로 2장의 파라볼릭 원통형 반사경을 사용하는 파라볼릭 원통형 복반사경 시스템을 구성하고 근접전계를 해석하여 그 특성을 고찰하고자 한다. 이를 위해 구성된 복반사경 시스템을 PO(Physical Optics)을 적용하여 해석할 수 있도록 하고 부반사경과 급전혼의 위치와 관측점 위치에 따른 근접전계를 계산하여 CATR로서의 성능을 비교 검토한다.
  • 여기서는 CATR을 위한 파라볼릭 원통형 복사경 시스템에서 부반사경의 위치의 변화에 따른 근접전계 특성과 관측점 위치에 따른 근접전계 특성을 계산하여 고찰한다.

가설 설정

  • 근접전계 특성을 알아보기 위해 개구면의 크기는 680×600 cm이고 주반사경의 오프셋 높이는 2200 cm이며, 주반사경과 부반사경의 초점거리는 각각 1800 cm, 1500 cm로 하였다. 그리고 반사경 시스템의 주파수는 5 GHz이고, 급전혼은 수직편파로 작동하며, 부 반사경의 테두리에서 2 dB의 ET(Edge Taper)를 갖는 것으로 가정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
CATR을 구성하는 반사경 시스템에 이용된 반사경 구조는 무엇인가? CATR을 구성하는 반사경 시스템으로 초기에는 반사경 시스템의 중심에 급전혼이 놓이게 되는 축대칭 파라볼릭 반사경이 주로 사용되었으나, 급전혼의 전파 가림(blockage)을 피하기 위해 오프셋 구조가 이용되었다. 그러나 오프셋 구조는 점원(point source)에 의하여 복사된 구면파가 반사경 표면에 있는 점들에 대하여 경로길이가 다른 공간 감쇠로 인하여 진폭 테이퍼[3],[4]가 생성되고, 오프셋 축으로 교차편파가 생성된다.
far-field 조건을 만족시킬 수 있는 시험시설에서 정밀한 측정이 어려운 이유는 무엇인가? 시스템 검증 시험시설의 설계 기술은 far-field 조건을 만족하는 평면파를 발생시켜주는 기술이다. far-field 조건을 만족시킬 수 있는 시험시설은 초기에 원거리 환경에서 구축되었으나 안테나의 크기와 거리에 따른 공간감쇠, 환경조건 등으로 인하여 더 이상 정밀한 측정이 어렵게 되었다. 이런 문제를 해결하기 위해 실내에서 far-field 조건을 만족하면서 외부전자기 영향을 받지 않는 시험시설을 CATR(Compact Antenna Test Range)이 개발되었다[1],[2].
CATR을 구성하는 반사경 시스템에 이용되는 오프셋 구조가 가지는 특징은 무엇인가? CATR을 구성하는 반사경 시스템으로 초기에는 반사경 시스템의 중심에 급전혼이 놓이게 되는 축대칭 파라볼릭 반사경이 주로 사용되었으나, 급전혼의 전파 가림(blockage)을 피하기 위해 오프셋 구조가 이용되었다. 그러나 오프셋 구조는 점원(point source)에 의하여 복사된 구면파가 반사경 표면에 있는 점들에 대하여 경로길이가 다른 공간 감쇠로 인하여 진폭 테이퍼[3],[4]가 생성되고, 오프셋 축으로 교차편파가 생성된다. 그러나 복반사경의 경우 주반사경의 축을 기준으로 부반사경의 축을 기울이도록 설계하면 교차편파를 줄일 수가 있다[5],[6].
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참고문헌 (10)

  1. L. H. Hemming, Electromagnetic Anechoic Chambers - A fundamental design and specification guide, John Wiley & Sons, Inc. 2002. 

  2. W. H. Emerson, "Electromagnetic wave absorbers and anechoic chambers through the years", IEEE Trans. Antennas and Prop., AP-21, No. 4, pp. 484-490, July 1973. 

  3. W. A. Wong, "On the equivalent parabola 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. 

  4. 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. 

  5. Y. Mizugutch and M. Akagawa, and H. Yokoi, "Offset dual reflector antenna", in Dig. IEEE Int. Symp. Antennas Propagat., 1976. 

  6. H. Tannaka and 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. 

  7. M. S. A. Sanad and L. Shafai, "Performance and design procedure of dual parabolic cylindrical antennas", IEEE trans,Antennas propagat., Vol. 36, pp. 331-338, March 1988. 

    상세보기 crossref

  8. M. S. A. Sanad and L. Shafai, "Dual parabolic cylindrical reflectors employed as a compact range", IEEE Trans. on Antennas Propagat., Vol. 38, No. 6, pp. 814-822, June 1990. 

    상세보기 crossref

  9. M. S. A. Sanad and L. Shafai, "Design procedure for a compact range using dual parabolic cylindrical reflectors", Antenna Measurement Techniques Symposium, pp. 137-142, ottawa, Canada, Sept. 1986. 

  10. Y. T. Lo and S. W. Lee, Antenna Handbook, ch. 15, New York, Van Nostrand Reinhold Company Inc., 1988. 

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