Scan Element Pattern and Scan Impedance of Open-Ended Waveguide Away Antenna

In this paper, the scan characteristics of phased array antenna consisted of rectangular open-ended waveguide with a triangular grid are investigated. An infinite array structure is analyzed by numerically solving the integral equation for the electric field over the waveguide aperture using waveguide mode function and Floquet mode function. Next, SEP(Scan Element Pattern) and SI(Scan Impedance) characteristics are simulated by CST's MWS(Microwave Studio) and Ansoft's HFSS(High Frequency Structure Simulator) for the finite and infinite array structures. Also, validity of these approaches is verified by comparing the calculated and simulated results with the measured ones for an $8{\times}8$ subarray. Within 10.5 % fractional bandwidth in the X-band, the fabricated subarray showed the flat gain characteristic in the scan range of ${\pm}45^{\circ}C$ in the E-plane(azimuth) and ${\pm}20^{\circ}C$ in the H-plane(elevation), and also showed the return loss characteristic of less than -10 dB.

개방형 도파관 배열 안테나의 조향 소자 패턴 및 조향 임피던스에 관한 연구

본 논문에서는 직사각형 개방형 도파관들이 삼각 격자 형태로 배열된 구조의 조향 특성을 연구하였다. 무한배열 해석 이론에서의 도파관 모드와 플로케 모드 함수를 이용하여 도파관 내부와 외부의 전계 성분을 적분방정식으로 유도하고 이를 프로그램화하여 조향 소자 패턴과 조향 임피던스를 수치해석하였다. CST사의 MWS(Microwave Studio)와 Ansoft사의 HFSS(High Frequency Structure Simulator)를 이용하여 얻어진 시뮬레이션 결과와 계산된 결과를 비교하였고, 아울러 $8{\times}8$ 부배열을 제작하고 측정하여 시뮬레이션과 계산 결과와 비교함으로써 접근 방법의 타당성을 검증하였다. 제작된 부배열 안테나는 X-대역에 있는 중심주파수의 10.5 % 대역 내에서 E-면(방위각)과 H-면(고각) 조향 범위 ${\pm}45^{\circ}C,\;{\pm}20^{\circ}C$ 내에서 평탄한 이득을 갖고 또한 -10 dB 이하의 반사 손실을 갖는 것을 확인하였다.