شکل‌دهی هموار آنتن بازتابنده با استفاده از توابع پایه‌ی شعاعی به منظور کاربرد در مدار ماهواره GEO

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشگاه فنی و حرفه‌ای، تهران، ایران

2 استادیار، دانشگاه جامع امام حسین(ع)، تهران، ایران

3 پژوهشگر، دانشگاه بین المللی امام خمینی، قزوین، ایران

چکیده

مطابق با استانداردهای اتحادیه‌ی جهانی مخابرات، شکل‌دهی آنتن بازتابنده به منظور پوشش‌دهی ناحیه‌ی مشخصی از زمین توسط ماهواره در مدار زمین ثابت امری اجتناب‌ناپذیر است. در این مقاله، استفاده از توابع پایه‌ی شعاعی به منظور شکل‌دهی سطح آنتن بازتابنده پیشنهاد شده است. ویژگی کلیدی روش پیشنهادی این است که اعوجاج ایجاد شده بر روی سطح آنتن توسط توابع پایه‌ی شعاعی نسبت به توابع پایه‌ای که تا کنون معرفی شده، هموارتر است. در نتیجه، این روش فرآیند ساخت آنتن را ساده‌تر می‌کند. همچنین با استفاده از توابع پایه شعاعی نیاز به بهینه‌سازی مقید برای کنترل میزان ناهمواری سطح آنتن نیست. به منظور نشان دادن کارایی توابع پایه‌ی شعاعی در شکل‌دهی هموار سطح آنتن بازتابنده، پوشش‌دهی کشور استرالیا با استفاده از آنتن بازتابنده‌ی نصب شده بر روی ماهواره مستقر در مدار زمین ثابت شبیه‌سازی شده است و نتایج آن با توابع پایه‌ی دیگری نظیر توابع زرنیک و بی-اسپلاین مقایسه شده است. این مقایسه نشان می‌دهد که توابع پایه‌ی شعاعی، سطح هموارتری را برای آنتن فراهم کرده به گونه‌ای که تحقق آنتن را ساده‌تر می‌سازد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Smooth Shaping of Reflector Antenna Using Radial Basis Function for Use in GEO Satellite Orbit

نویسندگان [English]

  • Salma Mirhadi 1
  • ali hasani 2
  • Ehsan Koohkan 3
1 Assistant Professor, Technical and Vocational University, Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Imam Hossein University, Tehran, Iran
3 Researcher, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran
چکیده [English]

According to standards of International Telecommunication Union, reflector antenna shaping for covering a certain area of the earth by a satellite in the geostationary orbit (GEO) is inevitable. In this paper, the use of radial basis functions is proposed to shape the reflector antenna surface. The key feature of the proposed method is that the distortion created on the surface of the antenna by radial basis functions is smoother than the other basis functions that have been introduced so far. As a result, this method makes the manufacturing antenna process easier. In addition, by using radial basis functions, there is no need for constrained optimization to control the distortion of the antenna surface. To show effectiveness of radial basis functions in smooth shaping of the reflector antenna, covering the country of Australia by a reflector antenna mounted on a satellite in GEO orbit is simulated and its results are compared with other basis functions such as Zernike and B-spline basis functions. This comparison shows that the radial basis functions provide smoother surface of the antenna in a way that makes the realization of the antenna is easier.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Reflector antenna
  • B-spline basis functions
  • radial basis functions
  • Zernike basis functions
  • antenna surface shaping

Smiley face

S. Landeros, R. Neri, and R. Samano “A Tutorial on the
Synthesis of Single Shaped Reflectors in C, Ku and Ka
Bands”, Electromagnetics, Vol. 26, pp.131-154, 2006.
[2] D. W. Duan and Y. Rahmat-Samii, “A generalized diffraction
synthesis technique for high performance reflector antennas,”
IEEE Transaction Antennas and Propagation, Vol. 43, No. 1,
pp. 27–39, 1995.
[3] B. Pinsard, D. Renaud, and H. Diez, “New surface expansion
for fast PO synthesis of shaped reflector antennas,” 10th Int.
Conf. on Antenna and Propag., UK, 1997.
[4] Y. Ban, Y., Wang, C. S, Feng, S. F., Wang W., Duan, B. Y.
“B-spline Surface Fitting and Simplified GO/PO Analysis of
Subreflector Correction for Large Cassegrain Antenna
Distortion Compensation”, Research in Astronomy and
Astrophysics, Vol. 18, No. 7, 2018.
[5] S. L. Avila, Jr. Crapes, and J. A. Vasconcelos, “Optimization
of an Offset Reflector Antenna Using Genetic Algorithms,”
IEEE Transactions on Magnetics, Vol.40, No.2, pp. 1256-
1259, 2004.
[6] Y. X. Zhang, J.M. Fu, W.B. Wang, “Frequency-Domain
Principle of Pattern Multiplication for Array-Fed Reflector or
Lens Antennas”, IEEE Microw. & Wirel. Comp. Lett., Vol.
14, No.7, pp. 328–330, 2004.
[7] F. Vipiana, G. Vecchi, and M. Sabbadini, “A multiresolution
approach to contoured-beam antennas”, IEEE Trans.
Antennas Propag., Vol. 55, No. 3, pp. 684–697, 2007.
[8] H. T. Chou, Y. T. Hsaio, P. H. Pathak, P. Nepa, and P.
Janpugdee, “A fast DFT planar array synthesis tool for
generating contourd beams”, IEEE Antennas Wirel. Propag.
Lett., Vol. 3, pp. 287–290, 2004.
[9] I. Aryanian and M.H. Amini, “The flat-Topped pattern
synthesis of the multi-feed reflector antenna,” Scientific
Journal of radar, Vol. 9, No. 1, 2021.
[10] B. Saka and E. Yazgan, “Pattern optimization of a reflector
antenna with plannar-array feeds and cluster feed,” IEEE
Trans. Antennas Propagat., Vol. 45, pp. 93–978, Jan. 1997.
[11] S. A. Hadadi and A. Ghorbani, “Surface distortion
compensation in reflector antennas using a shaped sub-
reflector,” Journal of Radar, Vol. 5, No. 1, 2017.
[12] S. Mirhadi and I. Aryanian, “Reflector antenna shaping by
regularized B-spline in conjunction with one-sided laest
square optimization”, Microw Opt Technol Lett. Vol. 63, pp.
2640-2645, 2021,
[13] G. Greiner, “Variational design and fairing of slpine
surfaces,” Computer Graphics, Vol. 13, No. 3, pp. 143-154,
1994.
[14] A. Dastran, H. Abiri, A. Mallahzadeh, “Two-dimensional
Synthesis and Optimization of a Broadband Shaped Beam
Reflector Antenna Using IWO and PSO Algorithms,”
International Journal of RF and Microwave Computer-Aided
Engineering, Vol. 25, No. 2, pp. 129-140, 2015.
[15] H. H. Chou “Fast SDM for shaped reflector antenna synthesis
via patch decompositions in PO integrals,” Progress in
electromagnetics research, PIER 92, pp. 361-375, 2009.
[16] S. Mirhadi, I. Aryanian, and A. Hassani, “Design of shaped
dual reflector antenna using Minimax optimization,” Journal
of Iranian Association of Electrical and Electronics
Engineers, Vol. 18, No. 3, 2021
دوره 11، شماره 1
شماره پیاپی 29، فصلنامه بهار و تابستان
شهریور 1402
  • تاریخ دریافت: 01 اردیبهشت 1402
  • تاریخ بازنگری: 20 تیر 1402
  • تاریخ پذیرش: 13 مرداد 1402
  • تاریخ انتشار: 02 شهریور 1402