آنتن حلزوني ارشميدسي چهاربازويي در باند فركانسي 2 تا 4 گيگاهرتز براي سيستمهاي ردگيري مونوپالس اهداف هوايي

Four-Arm Archimedean Spiral Antenna at 2-4 GHz Frequency Band for Airborne Targets Mono-pulse Tracking Systems

در اين مقاله، يك آنتن حلزوني چهاربازويي در باند فركانسي 2 تا GHz 4 با ويژگي‌هاي تشعشعي مطلوب براي استفاده در سيستم‌هاي جهت‌يابي و ردگيري مونوپالس اهداف هوايي ارائه شده است. آنتن طراحي‌شده، از سه بخش اصلي تشعشع‌كننده حلزوني ارشميدسي چهاربازويي، بالن چهاربازويي و محفظه فلزي استوانه‌اي تشكيل شده است. بالن چهاربازويي شامل چهار خط ريزنوار با باريك‌شوندگي خطي است و امپدانس ورودي تشعشع‌كننده حلزوني را به‌صورت خطي به امپدانس استاندارد Ω 50 در پورت‌هاي تغذيه آنتن تبديل مي‌كند. نقش محفظه فلزي استوانه‌اي، تك‌جهته نمودن پرتو تشعشعي و درنتيجه افزايش بهره آنتن است. نتايج حاصل از شبيه‌سازي آنتن با نرم‌افزارهاي HFSS و CST نشان مي‌دهند كه با استفاده از امواج دريافتي از چهار پورت اين آنتن، الگوهاي تشعشعي مجموع و تفاضل بسيار مناسب با قطبي‌شدگي دايروي ايجاد مي‌شوند. مقدار متوسط ايزولاسيون بين پورت‌هاي مختلف آنتن تقريباً dB 28 و ميزان تلفات بازگشتي هر چهار پورت ورودي در كل باند فركانسي كم‌تر از dB 10 است. همچنين بهره آنتن در حالت مجموع و عمق صفر ايجادشده در حالت تفاضل در فركانس مركزي GHz 3، به‌ترتيب dB 6.58 و dB 35.18 است.

In this paper, a four-arm spiral antenna at 2-4 GHz frequency band with desirable radiation characteristics for use in direction finder and airborne targets mono-pulse tracking systems is presented. The designed antenna consists of three main parts, four-arm Archimedean spiral radiator, four-arm balun, and cylindrical metallic cavity. The four-arm balun contains four microstrip lines with linear tapering, and convert the input impedance of the spiral radiator to the 50Ω standard impedance at the antenna feeding ports, linearly. Role of the cylindrical metallic cavity is uni-directing, and consequently increasing the antenna gain. The simulation results of the antenna obtained via HFSS and CST software packages show that by using the received waves from the four ports of this antenna, much appropriate sum and difference radiation patterns with circular polarization are achieved. The average value of the isolation between the different ports of the antenna is nearly 28dB and the return loss of the four input ports at the entire frequency band is lower than 10dB. Also, the antenna gain of sum mode and null depth of difference mode at the center frequency, 3GHz, are 6.58 and 35.18dB, respectively.