A Dielectric Slab Rotman Lens

A new type of a Rotman lens is presented in this paper fur millimeter-wave applications, such as collision avoidance radar. A dielectric slab Rotman lens is proposed to reduce the conductor loss and to create an appropriate farm for favorable implementation at millimeter-wave frequency. The proposed lens consists of a dielectric slab and slot lines whereas the conventional lenses are constructed with parallel conducting plates. The dielectric slab Rotman lens excited in TE$\_$0/ mode shows a high degree of confinement for the fields, low dispersion, and has an appropriate feed structure. A prototype lens has been designed and fabricated with 9 beam ports and 9 array ports together with 9 tapered slot antennas. This lens has been tested in the range from 10 GHz to 15 GHz and the measured beam widths are about 15$^{\circ}$ at 13 GHz. The measurements also show low mutual coupling between beam ports and an efficiency of about 34.6 %. The overall performance is comparable to that of conventional Rotman lenses even though the prototype was tested at lower than desired frequencies in the microwave frequency range due to our limited resources for fabrications and measurements. It is expected that at millimeter-wave frequency the dielectric slab Rotman lens will have lower conductor loss and lower mutual coupling than conventional Rotman lenses.an lenses.

유전판 로트맨 렌즈

본 논문에서는 밀리피터파 대역의 응용에 적용될 수 있는 새로운 형태의 로트맨 렌즈를 제시하였다. 본 논문에서 새로이 제시하는 유전판 로트맨 렌즈는 도체손실과 포트간 상호간섭(mutual coupling)을 감소시킬 수 있는 특성을 지니고 있으며 밀리미터 대역에서 구현이 보다 용이한 구조이다. 기존의 렌즈가 도체 평판 구조인데 반해 제안된 렌즈는 유전판과 슬롯으로 구성되어 있으며 TE$_{0}$모드로 구동한다. 중심주파수 15 GHz에서 9개의 빔 포트와 9개의 배열포트로 구성된 렌즈를 9개의 TSA(Tapered Slot Antenna) 배열과 더불어 설계 및 제작하였다. 측정결과에 따르면 빔폭은 13 GHz에서 약 15$^{\circ}$이며 효율은 약 34 %를 나타냈으며 포트간 상호간섭은 주파수가 상승함에 따라 점진적으로 감소함을 관찰할 수 있었다. 밀리미터 파 대 역에서 제작 및 측정 장비의 부족으로 인해 설계주파수를 15 GHz로 크게 낮추었음에도 불구하고 효율은 평행 도체판 구조의 렌즈와 대등한 값을 얻었다. 향후 밀리미터파 대역에서 고유전율 막(high dielectric thin film) 형태로 제작된다면 도체 손실파 상호간섭을 크게 감소시킬 것이 기대된다.