Eine selbstfilterende Hornantenne

In diesem Beispiel stellen wir eine selbstfilterende Hornantenne für die Satellitenkommunikation vor. Die Antenne verwendet einen WR-62-Strahler (15,8 x 7,9). Die Selbstfiltereigenschaften werden durch die Verwendung von kleinen Bi-Omega-Partikeln festgelegt, die sich in der Mitte des Wellenleiters der Antenne befinden. Diese Partikel bewirken, dass die Antenne mit einer sehr engen Bandbreite um 12,6 GHz arbeitet. In diesem Frequenzband weist die Antenne die gleiche Strahlungsleistung auf wie ein WR-62-Strahler. Die nächsten Abbildungen beschreiben den Aufbau der Antenne und der Platte.

Abbildung 1 - Die 3D-Ansicht der Struktur in SolidWorks

Abbildung 2 - Abmessungen der Struktur

Abbildung 3 - Die Struktur der Bi-Omega-Partikel

Simulation

In einem ersten Schritt können wir das Verhalten der Antenne ohne Partikel simulieren. Mit der SolidWorks Multi-Konfigurationsfunktion können Sie mehrere Konfigurationen erstellen: eine für die Antenne mit der Platte und eine andere ohne Antenne. Anschließend können wir für jede Konfiguration eine HFWorks-Studie erstellen und diese ausführen lassen.

Die Bi-Omega-Partikel werden einem Filter gleichgesetzt. Auf diese Weise können wir sie einfach im WR-62-Wellenleiter simulieren, um ihre Rolle zu beobachten und das Aufflackern der Antenne zu ignorieren. Dies reduziert die Simulationszeit und den Speicherbedarf.

Lasten/Fesseln

Die Antenne besteht aus einem 1 mm PEC-Metall. Der Anschluss ist an der seitlichen kleinen Fläche der Hornantenne angebracht. Die Omega-Partikel werden als PEC behandelt, das auf einen GML 2032-Körper gedruckt ist (Er=3,2; Tand=0,0029).

Der Antennenanschluss Der Leiter auf der Platte Die Platte durch den Schlitz des Bildschirms

Gittergewebe

Die Maschenelementgröße sollte ein Zehntel der Wellenlänge des freien Raums nicht überschreiten. Was den Leiter der Platte betrifft, sollten wir ein feineres Netz haben, da es eine geringe Dicke von 35 Mikrometern und gekrümmte Formen hat.

Ergebnisse

Die Rückflussdämpfung der Antenne weist eine scharfe Kurve um 12,6 GHz auf. Eine schnelle Wobbelsimulation kann einen ungefähren S11-Plot ergeben. Die folgende Abbildung zeigt den simulierten S11 eines HFWorks Discrete Sweep-Frequenzplans:

Abbildung 4 - Simulierte Rückflussdämpfung (HFWorks)

Mit der Funktion zum Abschneiden von Abschnitten in HFWorks können wir die Verteilung des elektrischen Feldes in den inneren Bereichen mit der beabsichtigten Frequenz anzeigen. Wir können das elektrische Feld auch an isolierten Teilen oder Körpern beobachten.

Abbildung 5 - Innere Verteilung des elektrischen Feldes

Die Ergebnisse wurden gesammelt und in einem einzigen Diagramm dargestellt, um die Simulation und Messungen von HFWorks zu vergleichen. Dieses Diagramm hebt die Filterfunktion der Bi-Omega-Partikel hervor.

Abbildung 6 - Simulierte und gemessene Rückflussdämpfung

Wie wir sehen können, stimmen die simulierten Ergebnisse gut mit den gemessenen überein [1]. Wir stellen fest, dass wir den Streuparameter-Löser zum Berechnen der Rückflussdämpfung verwendet haben und dass wir den Antennenlöser verwenden können, wenn wir Strahlungsmuster zeichnen oder die Antennenparameter wie die Verstärkung, das Axialverhältnis usw. berechnen möchten.

Verweise

[1] Self-Filtering Low-Noise Horn Antenna for Satellite Applications Filiberto Bilotti, Senior Member, IEEE, Luca Di Palma, Davide Ramaccia, and Alessandro Toscano, Senior Member, IEEE