شکل‌دهی هموار آنتن بازتابنده با استفاده از توابع پایة شعاعی به‌منظور 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 اتحادیة جهانی مخابرات، شکل­دهی آنتن بازتابنده به‌منظور پوشش­دهی ناحیة مشخصی از زمین توسط ماهواره در مدار زمین ثابت امری اجتناب­ناپذیر است. در این مقاله، استفاده از توابع پایة شعاعی به‌منظور شکل­دهی سطح آنتن بازتابنده پیشنهاد شده است. ویژگی کلیدی روش پیشنهادی این است که اعوجاج ایجاد شده بر روی سطح آنتن توسط توابع پایة 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. به‌منظور نشان‌دادن کارایی توابع پایة شعاعی در شکل­دهی هموار سطح آنتن بازتابنده، پوشش­دهی کشور استرالیا با استفاده از آنتن بازتابندة نصب شده بر روی ماهواره مستقر در مدار زمین ثابت شبیه­سازی شده است و نتایج آن با توابع پایة دیگری نظیر توابع زرنیک و بی - اسپلاین مقایسه شده است. این مقایسه نشان می­دهد که توابع پایة شعاعی، سطح هموارتری را برای آنتن فراهم کرده به‌گونه‌ای که تحقق آنتن را ساده­تر می­سازد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Smooth Shaping of Reflector Antennas Using Radial Basis Functions 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 the standards of the International Telecommunication Union, shaping a reflector antenna to cover a specific area of the Earth from a satellite in geostationary orbit (GEO) is essential. In this paper, we propose using radial basis functions to shape the reflector antenna surface. The key feature of the proposed method is that the distortion created on the surface of the antenna using radial basis functions is smoother than that created by other basis functions introduced so far. As a result, this method simplifies the antenna manufacturing process. Additionally, by employing radial basis functions, there is no need for constrained optimization to control the distortion of the antenna surface. To demonstrate the effectiveness of radial basis functions in achieving a smooth shape for the reflector antenna, we simulate coverage of Australia by a reflector antenna mounted on a satellite in GEO orbit and compare the results with those obtained using other basis functions, such as Zernike and B-spline basis functions. This comparison shows that radial basis functions produce a smoother antenna surface, facilitating the realization of the antenna design.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Reflector antenna
  • Basis B-spline functions
  • Basis functions produce
  • Basis Zernike functions

Smiley face

مراجع

[1]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, https://doi.org/10.1080/02726340500486476.
[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, https://doi.org/10.1109/8.366348.
[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, https://doi.org/10.1049/cp:19970200.
[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, https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1674-4527/18/7/79.
[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, https://doi.org/10.1109/TMAG.2004.825313.
[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, https://doi.org/10.1109/LMWC.2004.829268.
[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, https://doi.org/10.1109/TAP.2007.891567.
[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, https://doi.org/10.1109/LAWP.2004.837504.
[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, https://dorl.net/dor/20.1001.1.23454024.1400.9.1.2.4.
[10]B. Saka and E. Yazgan, “Pattern optimization of a reflector antenna with planar-array feeds and cluster feeds,” IEEE Trans. Antennas Propagat., vol. 45, pp. 93–978, Jan. 1997, https://doi.org/10.1109/8.554245.
[11]S. A. Hadadi and A. Ghorbani, “Surface distortion compensation in reflector antennas using a shaped sub-reflector,” Scientific Journal of radar, vol. 5, no. 1, 2017, https://dorl.net/dor/20.1001.1.23454024.1396.5.1.1.5.
[12]S. Mirhadi and I. Aryanian, “Reflector antenna shaping by regularized B-spline in conjunction with one-sided least square optimization,” Microw Opt Technol Lett. vol. 63, pp. 2640-2645, 2021, https://doi.org/10.1002/mop.32956.
[13]G. Greiner, “Variational design and fairing of slinne surfaces,” Computer Graphics, vol. 13, no. 3, pp. 143-154, 1994, https://doi.org/10.1111/1467-8659.1330143.
[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, https://doi.org/10.1002/mmce.20832.
[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, http://dx.doi.org/10.2528/PIER09041902.
[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, http://dx.doi.org/10.52547/jiaeee.18.3.21.
رادار
دوره 11، شماره 1
شماره پیاپی 29، فصلنامه بهار و تابستان
شهریور 1402
صفحه 15-22

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 01 اردیبهشت 1402
  • تاریخ بازنگری: 20 تیر 1402
  • تاریخ پذیرش: 13 مرداد 1402
  • تاریخ انتشار: 02 شهریور 1402

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار