16-port Feed Waveguide Array for DBS Reception System Mounted on Vehicle

The 16-port feed waveguide array with inductive walls analyzed by Galerkin's method of moments are proposed for the DBS reception system mounted on vehicle. First of all, in order to verify the validity of electromagnetic analysis and design for a $\pi$-junction feed waveguide, it is designed and fabricated at DBS band. The measurement results of a $\pi$-junction feed waveguide agree well with the theoretical ones. Based on this design method, an array design for WR-90 standard waveguide is conducted. Since the width of a $\pi$-junction feed WR-90 standard waveguide is larger than a guided wave length in an array design, the difference of amplitude and phase of 8-port array are calculated 2.3 dB and 62 degrees, respectively. The bandwidth with return loss of -20 dB below is about 220 MHz and it doesn't satisfy DBS band. To solve this problem, we propose a novel design that the width of a $\pi$-junction feed waveguide equals to a guided wave length. By the proposed novel design for 8-port feed waveguide array, the difference of amplitude and phase are decreased 1 dB and 13 degrees, respectively. The broad bandwidth of 700 MHz is also realized. The size of 16-port waveguide away compared with WR-90 array is reduced about 10 cm. The measured antenna gain for the fabricated 16-port feed waveguide array is observed 24 dBi above at DBS band.

차량 탑재형 DBS 수신 시스템용 16 포트 급전 도파관 어레이

본 논문은 차량 탑재형 DBS 수신 시스템에 적용하기 위하여 Galerkin 모멘트법을 이용한 유도성 벽을 가진 16 포트 급전 도파관 어레이에 대해 기술하고 있다. 먼저, π분기 한 단의 전자계 해석 및 설계의 타당성을 입증하기 위해, π분기 한 단을 DBS 밴드에서 설계 ·제작하였다. π분기 한 단에 대한 측정결과는 이론치와는 잘 일치하였다. 이 설계법을 토대로 WR-90 표준 도파관을 이용한 어레이 설계를 행하였다. 그러나 WR-90 표준 도파관의 경우, π분기 한 단의 폭이 관내파장보다 커져서 8 포트 어레이에 대해 2.3 dB의 진폭차와 62도의 위상차를 보였으며 반사손실 -20 dB 이하의 대역폭도 약 220 ㎒ DBS의 대역폭을 만족시키지 못했다. 이를 해결하기 위하여 π분기 한 단의 폭이 관내파장과 같은 크기를 갖도록 하는 설계법을 제안하였다. 이 설계법에 의해 8 포트 어레이의 경우, 진폭차를 1 dB 이내로, 위상차를 13도 이내로 줄일 수 있었으며, 대역폭도 700 ㎒로 광대역화 할 수 있었다. 또한 16 포트 도파관 어레이의 크기를 WR-90 표준 도파관 어레이에 비해 약 10 cm 정도 줄이는 효과를 얻었다. 제작한 16 포트 급전 도파관 어레이를 이용하여 안테나의 이득을 측정한 결과, DBS 대역에서 24 dBi 이상의 고이득을 실현할 수 있었다.