원추형 방사 패턴을 갖는 광대역 불균일 렌즈

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 12907(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

이 원고는 동시 측면 및 원추형 빔을 갖춘 렌즈 안테나를 제공합니다. 광선 삽입 방식을 사용하여 Ku 밴드용으로 렌즈를 설계했습니다. 제안된 원추형 방사 패턴은 광원 및 주변 환경과 잘 일치하기 때문에 광대역입니다. 시뮬레이션은 CST 마이크로웨이브 스튜디오 솔버를 사용하여 수행됩니다. 다른 작품에서 사용된 복잡한 안테나 모양 대신 간단한 원형 패치 링과 RF 커넥터를 렌즈 피드로 사용하여 각각 넓은 측면 및 전방향 원추형 패턴을 생성합니다. 설계된 렌즈와 2포트 피드 안테나의 성능을 검증하기 위해 3D 프린팅 방법을 사용하여 렌즈 구조를 구현하고 제작했습니다. 이 작품에서는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜(PETG) 플라스틱 소재를 사용하여 렌즈를 구성합니다. Ku 밴드에서 PETG의 전자기 특성을 정확하게 측정합니다. 시뮬레이션과 실험 결과는 넓은 주파수 대역폭에 걸쳐 설계된 렌즈의 우수한 성능을 보여줍니다. 다른 작품에 비해 이 설계된 구조의 장점은 높은 이득과 넓은 대역폭입니다.

초광대역 및 고이득 안테나와 관련된 많은 애플리케이션에는 고속 무선 데이터 통신이 필요합니다. 최근에는 원추형 방사 패턴 안테나가 고속 데이터 전송, 자동차, 레이더의 사이드 로브 제거기, 의료 센싱, 위성 수신, 이동 통신 등 다양한 응용 분야에 사용되고 있습니다1,2,3,4,5,6, 7. 원추형 빔 방사 패턴은 위성 추적 시스템4,8과 같이 최고의 성능 대 비용 비율을 제공하기 위해 수평 전방향 방사 패턴과 독립적인 애플리케이션에 유용합니다. 최근 일부 연구는 고주파 통신 시스템9을 위한 Ku-대역 주파수 범위에 집중되었습니다. 2개의 브로드사이드 및 원추형 빔을 갖춘 시스템이 동시10 또는 전환 가능한 피드11 안테나로 개발되었습니다. 통신 시스템의 신뢰성을 높이기 위해 트랜시버에서 패턴 다이버시티 안테나를 고려할 수 있습니다.

최근에는 평면형 모노폴14,15,16, 기판 절단형 마이크로스트립 원형 패치17, 개방형 동축 도파관18, 원형 도파관19의 모드 변환, 방사형 등 광대역 원추형 패턴 안테나를 설계하기 위한 다양한 방법이 제안되었습니다. 배열된 슬롯 안테나10,20. 원형 패치 안테나의 다양한 공진 모드는 여기되어 넓은 면과 원추형 패턴을 방출할 수 있습니다. 단일 패치 안테나에 대해 서로 다른 방사 모드를 갖는 두 개의 별도 포트를 채택하는 것은 패턴 다양성을 갖는 또 다른 방법입니다.

광대역 및 높은 지향성 방사선 빔을 갖는 안테나를 갖는 방법에는 여러 가지가 있습니다. FSS(주파수 선택 표면)24,25 또는 동질26 및 비균질27 유전체를 기반으로 설계된 평면 송신 어레이 및 반사 어레이는 고이득 방사 패턴을 달성하기 위한 몇 가지 방법입니다. 구성의 복잡성, 제한된 대역폭 및 여러 개별 레이어의 구현은 메타물질 기반 방법의 주요 단점 중 일부입니다. 최근 몇 년 동안 메타물질 구조의 성능을 향상시키기 위해 여러 가지 방법이 도입되었습니다. 최적의 성능과 제조 공정의 단순성은 메타물질 구조의 장점 중 일부입니다. 두 개의 원형 편광 보존 채널에 별도의 위상 프로파일을 도입하여 전파 거리가 다른 두 개의 편광 보존 필드에서 별도의 홀로그램 이미지를 허용합니다. 4개의 유전층으로 분리된 5개의 금속층으로 설계되었으며 수동적이고 무손실이며 상호적입니다. 유전체 렌즈는 공급원의 빔을 전면 방향으로 시준하거나 원하는 방사 패턴을 형성하는 데 적합한 또 다른 옵션입니다.