A Study on Optimization of a Multi-Layered Metallic Disk Array Structure for Shaping of Flat-Topped Element Patterns

In this paper, a study on optimization of three dimensional multi-layered metallic disk array structure(MDAS) excited by circular waveguides was performed to shape efficient flat-topped element patterns(FTEP) of ${\pm}$20$^{\circ}$ beam width. Each radiating element of the MDAS is composed of input, transition and radiation circular waveguides and finite metal disks stacked on radiation circular waveguide. It has an array structure of a hexagonal lattice appropriate for the conical beam scanning. The analytic algorithm for the MDAS was proposed and the code was also programmed using it. Optimal design parameters of the MDAS were determined through the optimal simulation process to obtain ${\pm}$20$^{\circ}$ FTEP. Also, bandwidth characteristics for FTEP and reflection coefficients of the MDAS were investigated and, as the results, it was shown that the MDAS could shape good FTEPs of ${\pm}$20$^{\circ}$ beam width in main planes at least within a 5.6 % frequency band.

구형 빔 패턴 형성을 위한 다층 원형 도체 배열 구조의 최적화 연구

본 논문에서는 $\pm$20$^{\circ}$의 구형 빔 패턴 형성을 위한 삼차원 다층 원형 도체 배열 구조의 최적화 설계 변수들에 대하여 연구하였다. 원형 도파관 여기에 의한 다층 원형 도체 배열 구조의 각 방사 소자는 입력 원형 도파관, 임피이던스 정합용 원형 도파관, 방사 원형 도파관 그리고 그 위에 적층된 유한개의 원형 도체 배열층들로 구성되며, 각 방사 소자들은 원추형 빔 스캐닝에 적합한 정육각형 격자 배열 구조를 이룬다. 본 논문에서는 다층 원형 도체 배열 구조에 대한 해석 알고리듬을 제시하고, 이것을 프로그램 코드화하여 최적화 설계 변수 추출을 위한 다양한 설계 변수 변화에 대한 시뮬레이션을 수행하였다. 또한, 다층 원형 도체 배열 구조의 구형 빔 패턴 및 반사 계수에 대한 대역폭 특성을 살펴 보았으며, 그 결과 다층 원형 도체 배열 구조는 최소한 5.6 %의 주파수 대역폭내에서 $\pm$20$^{\circ}$의 양호한 구형 빔 패턴을 형성함을 알 수 있었다.