Analysis of Radiation Characteristics on Offset Gregorian Antenna Using Jacobi-Bessel Series

Jacobi-Bessel 급수를 이용한 옵셋 그레고리안 안테나의 복사특성 해석

The purpose of thesis is to analyze the radiation characteristics of an offset gregorian antenna in order to design the satellite-loaded antenna. In order to compute the radiation pattern of the sub-reflector, the reflected wave is obtained by GO(Geometric Optics) at an arbitrary shaped sub-reflector. Then the total radiation EM wave is obtained by summing the diffracted fields obtained by UTD(Uniform Geometrical Theory of Diffraction) and the GO fields. In order to calculate the far field radiation pattern of the main reflector, the radiation integral equation is derived from the induced current density on reflector surface using PO(Physical Optics). The kernel is expanded in terms of Jacobi-Bessel series for increasing the computational efficiency, then the modified radiation integral is represented as the double integral equation independent of observation points. When the incident fields are assumed to be x-or y-polarized field, the characteristics of radiation patterns in the gregorian antenna is analyzed in case of the main reflector having the focal length of 62.4$\lambda$, diameter of 100$\lambda$, and offset height of 75$\lambda$, and the sub-reflector having the eccentricity of 0.501, the inter focal length og 32.8$\lambda$, the horn axis angle of $9^{\circ}$ and the half aperture angle of $15.89^{\circ}$. The cross-polarized level and side lobe level in the offset geogorian reflector are reduced by 30dB and 10dB, respectively, in comparison with those of the offset parabolic antenna.

이 논문에서는 위성 탑재용 안테나를 설계하기 위해서 옵셑 그레고리언 안테나의 복사특성을 해석하였다. 거리 복사패턴을 계산하기 위해서 부반사판에 GO를 이용해서 반사파를 구하고 여기에 UTD를 이용하여 구한 회절파를 더하여 얻은 결과를 가지고 PO를 이용하여 주반사면에 유기되는 전류밀도를 구하여 복사적분식을 유도하였다. 그레고리언 안테나의 복사특성해석을 위해서 주반사판의 초점거리가 62.4$\lambda$, 반경이 100$\lambda$, 옵셑 높이가 75$\lambda$, 부반사판의 이심율 0.501. 초점간의 거리 32.82$\lambda$, 경사각이 $9^{\circ}$, 반개구각이 $15.89^{\circ}$ 인 경우를 해석하였다. 이 때 급전혼에서 복사되는 파를 x편파와 y편파로 하였을 경우, 옵셑 그레고리언 안테나의 교차편파 준위와 부엽준위가 옵셑 포물면 안테나의 경우에 비해서 각각 30dB, 10dB씩 줄어드는 특성을 보였다.