Design methods are presented for an X-band traveling-wave slot array realized on a rectangular waveguide. An array of 21 longitudinal slots is realized on the broad wall of a rectangular waveguide. The squint of the antenna main beam is adjusted using the element spacing and the waveguide broad wall dimension. The excitation of the array is controlled by the slot offset from the waveguide center line Multiple I-plane steps are placed around last slot elements so that the second-order beam due to tile reflected wave Is minimized A waveguide-to-coaxial adapter Is designed for feeding the array antenna from a coaxial system. Results of the design show an outstanding performance of the antenna 17.1 dB gain. 36"beam 1111, and -21 dB maximum sidelobe level.evel.
구형도파관 slot 안테나는 그 구조가 간단하고, 고효율, 고신뢰성 및 소형 제작이 가능한 이유로 많은 Radar 분야와 마이크로파 통신 분야에서 그 응용 분야가 확대되고 있다. 도파관 벽에 형성된 slot은 도파관 내부 도체의 전류를 차단하여 전자파를 자유공간으로 복사한다. 그러므로 슬랏의 경사각도, 절삭깊이, 슬랏폭, 슬랏 길이 등이 안테나 특성 변화의 중요한 변수가 된다. 이러한 slot에 대한 이론적 해석의 어려움으로 인하여 주로 실험적으로 측정된 데이터를 이용한 설계와 제작이 이루어져 왔다. 본 논문에서는 slot의 전계 분포로부터 복사되는 복사전력 및 모드 전류 계산에 의해 slot 어드미턴스를 구하고, 공진길이 및 절삭깊이, 경사각도 등을 계산할 수 있는 표를 완성함과 더불어 동일 slot을 유한요소법을 사용하는 상용 소프트웨어(HFSS)를 사용하여 해석하는 방법을 동시에 수행하여 해석 결과를 기존 문헌의 측정 결과와 비교하므로서 적절한 해석 방법을 찾아내고자 한다.
A large diameter slot waveguide made backward wave oscillator is investigated experimentally. The parameters of slow wave structure are chosen so that the oscillation frequency is about 20 GHz. Plasma is produced by the beam and it has favorable effects on beam propagation and Cherncov oscillation. The output power strongly enhanced when the guiding magnetic field approaches to the fundamental electron cyclotron resonance.
A novel substrate-integrated waveguide (SIW) cavity-backed slot antenna is proposed in this study to achieve enhanced-gain performance. The peak gain is remarkably improved with the use of an SIW cavity and metallic superstrate. The superstrate comprises a single rectangular slot window and two half-wavelength patches. The gain can be enhanced by combining the in-phase radiating fields. Further, the 10 dB bandwidth of the proposed antenna ranges from 2.32 GHz to 2.49 GHz, which covers the wireless local area network band. The measured peak gain is 9.44 dBi at 2.42 GHz.
본 논문에서는 도파관 슬롯 배열 안테나 설계 시 분기 도파관 내에서 결합 슬롯과 복사 슬롯 간의 원하지 않는 고차 모드 결합을 줄일 수 있는 슬롯 커플러용 결합 요소를 제안하였다. 제안된 소자는 수직 교차하는 두 도파관이 공유하는 도파관 광벽에 위치한 중심 종방향 션트-시리즈 결합 슬롯과 이를 여기시키는 비대칭 복합아이리스로 구성된다. 먼저 HFSS를 사용하여 커플러 구조의 산란 계수를 구하고, 결합 슬롯의 T - 회로망 등가 회로의 파라미터를 추출하였다. 또한, 소자의 구조적인 치수를 변화시키면서 공진 길이 및 정규화 어드미턴스와같은 공진 특성을 분석하였다. 결합 슬롯으로부터 ${\lambda}_g/4$ 떨어진 단락 블록을 갖는 커플러를 설계 제작하여 측정한 실험 결과는 모의실험 결과와 잘 일치하였다.
직각 도파관 내의 주 모드인 TE$_{10}$ 모드의 필드 분포를 기준으로 만든 전송선 등가 모델을 바탕으로 슬롯 결합의 결합을 통해 급전하는 도파관 슬롯 배열 안테나를 설계하였다. 이를 위해 도파관 중심에 위치한 기울어진 슬롯(결합 슬롯)의 적절한 각도와 도파관 축 방향 슬롯(방사 슬롯)의 이격거리를 구해낸 후, 이를 EM 시뮬레이션을 통해 전자기적 특성을 파악하고 특성을 분석하였으며 실제 제작품 측정 결과 비교하였다. 측정된 반사손실 대역폭은 중심주파수 9.15 GHz에서 180 MHz, 부엽레벨은 -25 dB 이하, 반 전력 빔폭은 약 9$^{\circ}$, 이득은 25.5 dB이며 이러한 결과는 시뮬레이션 데이터와 유사하다.
본 논문에서는 구형 도파관의 협벽에 이중 슬롯을 가진 비공진형 슬롯 도파관 안테나를 설계하였다. 설계된 협벽 슬롯 도파관 안테나는 슬롯의 기울임 각도에 의해 복사되는 에너지가 결정되기 때문에, 요구되는 부엽 크기를 만족시키는 복사에너지의 크기 분포가 나오도록 각 슬롯의 기울임 각도를 조정하였다. 기울임 각도의 조정은 기존의 슬롯 도파관 안테나의 설계에서 주로 사용되는 슬롯 컨덕턴스 추출 방법이 아닌, 개개의 슬롯 개구면 필드를 푸리에 변환하여 원전계 복사 패턴을 계산하고, 원전계 복사 패턴으로부터 최대 크기의 분포를 산출하는 방법을 사용하였다. 제안된 방법으로 비공진형 이중 슬롯 도파관 안테나를 설계하고, 실제 제작하여 안테나 성능을 측정, 비교하였다.
Li, Xiaowei;Xu, Yin;Huang, Dongmei;Li, Feng;Zhang, Bo;Dong, Yue;Ni, Yi
Current Optics and Photonics
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제6권3호
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pp.323-331
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2022
Electro-optic modulator (EOM) takes a vital role in connecting the electric and optical fields. Here, we present a heterogeneously integrated EOM based on the lithium niobate-on-insulator (LNOI) platform. The key modulation waveguide structure is a field-enhanced slot waveguide formed by embedding silicon nanowires in a thin-film lithium niobate (LN), which is different from the previously reported LN ridge or etchless LN waveguides. Based on such slot structure, optical mode field area is reduced and enhanced electric field in the slot region can interact well with LN material with high Electro-optic (EO) coefficient. Therefore, the improvements in both aspects have positive effects on enhancing the modulation performance. From results, the corresponding EOM by adding such modulation waveguide structure achieves better performance, where the key half-wave-voltage-length product (V𝜋L) and 3 dB EO bandwidth are 1.78 V·cm and 40 GHz under the electrode gap width of only 6 ㎛, respectively. Moreover, Lower V𝜋L can also be achieved. With these characteristics, such field-enhanced waveguide structure could further promote the development of LNOI-based EOM.
본 논문에서는 도파관 슬롯 배열 안테나의 요소로서 구형 도파관 광벽에 위치하고 이중 리지가 장하된 끝이 둥근 소형 슬롯을 제안하였다. 리지 치수를 적절히 조절하면 원하는 주파수에서 슬롯의 공진을 얻을 수 있다. 제안된 슬롯의 공진 길이는 공진 주파수에서 약 $0.26{\lambda}_0$(자유 공간 파장)이다. 제안된 공진 슬롯은 소형이고, 작은 공진 컨덕턴스 그리고 짧으면서도 안정된 공진 길이 등의 장점을 가진다. 부가적으로 슬롯을 도파관 슬롯 배열에 적용할 때 각 슬롯의 특성들이 인접한 슬롯에 의해서 영향을 적게 받는다. 부엽 준위 -20 dB를 가지는 $4{\times}1$ 도파관 슬롯 배열 안테나를 설계, 제작한 후 실험하였다. 측정결과들이 시뮬레이션 결과들과 잘 일치하고, 주파수 9.41 GHz에서 부엽 준위 -15.9 dB, E-평면 반치각 $110.2^{\circ}$, H-평면 반치각 $21.2^{\circ}$이다.
A rigorous analysis of a broad wall slot array is presented. The slot is longitudinal and offset from the center line in the rectangular waveguide. Pertinent integral equations are developed, taking into account finite wall thickness. The mothed of moment with entire basis function is used to solve a pair of coupled-integral equations, derived from the electromagnetic boundary conditions using modified Green's function, to find the tangential electric field on the upper and lower surfaces of the slot. Numerical results for resonant length and scattering parameters of the slots are Presented over a range of offset. Computed results are compared with experimental result.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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