Design of a Spinning Direction-Finding Compact Offset-Parabolic-Reflector Antenna for Airborne Applications

This paper proposes an aircraft-installed compact offset-parabolic-reflector antenna for the spinning direction-finding applications. The feeder of the reflector antenna is a LPDA antenna that has the ultra-wideband characteristics and the $45^{\circ}$ slant linear polarization. The reflector is designed to be slanted by $5^{\circ}$ in the elevation and to be small in size on the basis of the reference parabolic shape for the purpose of the high gain and mounting on the underside of aircraft fuselage. Over the ultra-wideband 20:1 bandwidth from S to Ka band, the measured average gain of the proposed antenna is 27.97 dBi, and the average half-power beam width is $4.55^{\circ}$ in the azimuth and $4.3^{\circ}$ in the elevation which is the pencil-beam radiation pattern. All the measured data are similar to the simulation results. The designed compact offset-parabolic-reflector antenna that is installed in the limited area has the ultra-wideband and high-gain characteristics. We expect that the newly designed antenna can be applied to the spinning direction-finding antenna system installed in an aircraft.

항공용 회전 방향탐지 소형 옵셋 파라볼릭 반사판 안테나 설계

본 논문에서는 항공기 탑재 회전 방향탐지용 소형 옵셋 파라볼릭 반사판 안테나를 제안한다. 반사판 안테나의 급전부로는 초광대역 특성을 보유하며, $45^{\circ}$ slant 선형 편파를 갖는 LPDA 안테나를 적용하였다. 반사판은 고이득과 항공기 동체 배면 탑재를 위해 파라볼릭 형상을 기준으로 크기를 소형화시켰으며, 고각 기준으로 $5^{\circ}$ 기울어지게 설계되었다. S 대역에서 Ka 대역까지 20:1의 초광대역 구간에서 제안된 안테나의 평균 이득은 27.97 dBi, 평균 반전력 빔폭은 방위각 $4.55^{\circ}$, 고각 $4.3^{\circ}$로 측정되어 펜슬 빔(pencil beam)의 방사패턴을 가지며 시뮬레이션 결과와 유사함을 확인하였다. 설계된 안테나는 제한된 영역 내에 장착되는 소형의 옵셋 파라볼릭 반사판 안테나로서 원하는 초광대역과 고이득 특성을 확보하여 항공기에 탑재되는 회전 방향탐지 안테나 시스템에 적용 가능할 것으로 판단된다.