The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science (한국전자파학회논문지)

The Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science (한국전자파학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

Longitudinal Shunt Slot Array Antenna in the Broad Wall of Waveguide for Millimeter-Wave(Ka-Band) Seeker

밀리미터파 탐색기용 도파관 광벽 종방향 슬롯 배열 안테나

  • Received : 2012.01.10
  • Accepted : 2012.01.12
  • Published : 2012.01.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

In this paper, the design and fabrication of slot array in the broad wall of the waveguide for Ka-band monopulse radar are discussed. The aperture distributions are designed for the desired antenna gain, beamwidth and Side-lobe Level(SLL), and then slot parameters, such as lengths and offsets, are obtained for corresponding to each slot admittance in the equivalent circuit by using Elliot's array synthesis procedure. MWS-CST simulation shows the return loss below -10 dB, antenna gain above 32 dBi, 3 dB beamwidth of 3.7 degree and SLL of -20 dB. In order to demonstrate the expected results, the designed antenna is fabricated and measured.

본 논문에서는 Ka-대역 모노 펄스 레이더용 도파관 광벽 슬롯 배열 안테나의 설계, 제작 및 측정 결과에 대해 기술하였다. 설계 방법으로는 개구면의 분포를 원하는 이득과 빔 폭 및 SLL을 고려하여 설계하였고, 등가 회로에서의 각 슬롯의 어드미턴스에 해당하는 도파관 슬롯의 옵셋과 길이를 Elliott 배열 합성 기법을 통해 구하였다. 설계한 도파관 슬롯 배열을 CST MWS로 해석한 결과, 주어진 대역폭 내에서 -10 dB 이하의 반사 손실, 32 dBi 이상의 이득, 3.7도의 3 dB 빔 폭, -20 dB의 SLL 결과를 얻었다. 또한, 설계한 안테나의 제작과 측정을 통하여 시뮬레이션 결과를 확인하였다.

Keywords

References

  1. R. C. Johnson, Antenna Engineering Handbook, 3rd Edition, McGraw-Hill, 1993.
  2. K. Sakakibara, J. Hirokawa, and M. Ando, "Singlelayer slotted waveguide arrays for millimeter wave applications", IEICE Trans. Commun., vol. E79-B, no. 12, pp.1765-1772, Dec. 1996.
  3. R. J. Stevenson, "Theory of slots in rectangular waveguides", J. App. Phys., vol. 19, pp. 24-38, 1948. https://doi.org/10.1063/1.1697868
  4. A. A. Oliner, "The impedance properties of narrow radiating slots in the broad face of rectangular waveguide, part I and II", IRE Trans. Antennas Propagat., vol. AP-5, pp. 4-20, Jan. 1957.
  5. H. Y. Yee, "Impedance of a narrow longitudinal shunt slot in a slotted waveguide array", IEEE Trans. Antennas Propagat., vol. AP-22, pp. 589- 592, Jul. 1974.
  6. L. G. Josefsson, "Analysis of longitudinal slots in rectangular waveguides", IEEE Trans. Antennas Propagat., vol. AP-35, no. 12, Dec. 1987.
  7. R. J. Stern, R. S. Elliott, "Resonant length of longitudinal slots and validity of circuit representation: theory and experiment", IEEE Trans. Antennas Propagat., vol. AP-33, pp. 1264-1271, Nov. 1985.
  8. R. S. Elliott, L. A. Kurtz, "The design of small slot arrays", IEEE Trans. Antennas Propagat., vol. AP- 26, no. 2, Mar. 1978.
  9. R. S. Elliott, "An improved design procedure for small arrays for shunt slots", IEEE Trans. Antennas Propagat., vol. AP-31, pp. 48-53, no. 1, Jan. 1983.
  10. R. V. Gatti, R. Sorrentino, and M. Dionigi, "Fast and accurate analysis of scanning slotted waveguide arrays", 32nd EuMC, pp. 1-4, Sep. 2002.
  11. T. T. Taylor, "Design of line-source antennas for narrow beamwidth and low side lobes", IRE Trans. Antennas Propagat., vol. AP-3, pp. 16-28, Jan. 1955.
  12. S. R. Rengarajan, G. M. Shaw, "Accurate characterization of coupling junctions in waveguide-fed planar slot arrays", IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 42, no. 12, pp. 2239-2248, Dec. 1994. https://doi.org/10.1109/22.339748
  13. R. A. Bhatti, B. Y. Park, Y. T. Im, and S. O. Park, "Design of a planar slotted waveguide array antenna for X-band radar applications", JKIEES, vol. 11, no. 2, pp. 97-104, Jun. 2011.
  14. R. S. Elliott, Antenna Theory and Design, Prentice- Hall, 1981.