Capitolo 5:
Antenna Azimuth con riflettore non sagomato
5.1
Generalità
Le specifiche dell’antenna da realizzare sono riportate nel capitolo 3. Visto l’elevato guadagno, la frequenza di funzionamento e la banda richiesta anche in questo caso si è pensato di soddisfare le specifiche utilizzando un’antenna a riflettore.
Inoltre, come visto in precedenza, l’andamento del guadagno sul piano di elevazione deve essere di tipo a cosec² per la parte sopra l’orizzonte mentre per la parte sotto l’orizzonte deve decrescere di 3 dB ogni grado, questo comporta che sarà necessario sagomare opportunamente la superficie del riflettore.
Quindi inizialmente cercheremo di soddisfare le specifiche per quanto riguarda il guadagno max e l’andamento del lobo principale, utilizzando un riflettore non sagomato.
In seguito sagomando la superficie del riflettore cercheremo di ottenere l’andamento richiesto sul piano di elevazione.
Di conseguenza adesso dobbiamo determinare la configurazione dell’antenna a riflettore che ci permette di soddisfare le specifiche sul guadagno e sul lobo principale.
5.2 Geometria dell’antenna
Visto l’andamento non simmetrico che deve avere il diagramma di irradiazione dell’antenna sul piano di elevazione, si è pensato di soddisfare le specifiche richieste utilizzando un’antenna a riflettore in
Come possiamo notare abbiamo considerato un riflettore che è un paraboloide con un bordo ellittico.
5.3 Analisi del feed utilizzato
Per massimizzare il rendimento dell’antenna e ridurre lo spillover, il riflettore viene illuminato con un feed il cui guadagno ha un andamento gaussiano con un edge-taper (ET) di -10 dB sul bordo del riflettore.
Data la forma fortemente ellittica del bordo del riflettore, anche in questo caso si è dovuto utilizzare un feed avente un andamento del guadagno opportunamente sagomato sul bordo del riflettore in modo da ridurre lo spillover.
E’ stato quindi necessario realizzare un file di nome feed.txt, il quale contiene quei valori del campo che poi danno luogo ad un andamento del guadagno del feed opportunamente sagomato sul bordo del riflettore. Anche in questo caso per generare il file feed.txt si è utilizzato il codice fortran “Program Feed” descritto nel capitolo 4.
Abbiamo quindi impostato, come per l’Antenna Elevazione, l’andamento del guadagno del feed su 6 piani α=0°,30°,60°,90°,120°,150° come illustrato in figura 5.2.
Le figure 5.3, 5.4, 5.5 e 5.6 riportano l’andamento del guadagno del feed sui piani precedenti.
Per quanto riguarda il diagramma 5.3 è stato evidenziato:
• il guadagno nella direzione di max irradiazione, che è di 16 dB • l’ampiezza del fascio del feed sul bordo del riflettore per il taglio
α=0°, che è di 14,8°
• il valore dell’edge-taper (ET) che come detto in precedenza deve valere -10 dB
Stesso discorso vale per le altre figure.
Andamento Guadagno Feed, alfa=0°
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 -30 -26 -22 -18 -14 -10 -6 -2 2 6 10 14 18 22 26 30 teta(gradi) gu adag no(dB ) copolare 14,8° 10 dB 16 dB
Andamento Guadagno Feed ,alfa=30°/150° 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 teta(gradi) guadagno(dB ) copolare 16 dB 10 dB 71°
Figura 5.4: Andamento Guadagno Feed sul piano α=30°/150°
Andamento Guadagno Feed ,alfa=60°/120°
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 teta(gradi) guadagno(dB ) copolare 16 dB 115,2° 10 dB
Andamento Guadagno Feed ,alfa=90° 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 teta(gradi) guadagno(dB) copolare 16 dB 10 dB 128,4°
4.4 Risultati
Nelle figure 5.7, 5.8 e 5.9 riportiamo l’andamento del guadagno dell’Antenna Azimuth precedentemente descritta ottenuto senza avere sagomato il riflettore.
Come possiamo notare per quanto riguarda l’andamento del guadagno della componente copolare sul piano di Azimuth (Piano H), abbiamo ottenuto:
• un guadagno nella direzione di max irradiazione di 37,8 dB • una larghezza del fascio a -3 dB di 0,64°
• una larghezza del fascio a -10 dB di 1,2°
quindi abbiamo soddisfatto le richieste sul valore del guadagno e sull’andamento del lobo principale.
L’andamento ottenuto è molto soddisfacente in quanto oltre ad aver soddisfatto le richieste sul lobo principale, abbiamo ottenuto dei lobi secondari che si trovano al di sotto della maschera come richiesto dalle specifiche.
Per quanto riguarda invece l’andamento del guadagno della componente copolare sul piano di Elevazione (Piano E), abbiamo ottenuto:
• un guadagno nella direzione di max irradiazione di 38,9 dB • una larghezza del fascio a -3 dB di 5,5°
quindi abbiamo soddisfatto le richieste sul valore del guadagno e sull’andamento del lobo principale.
In questo caso invece mentre risultano soddisfatte le richieste sul lobo principale, l’andamento del guadagno si discosta sensibilmente dall’avere un andamento richiesto (cosec² sopra l’orizzonte e
principale.
Infatti come abbiamo già detto per ottenere l’andamento richiesto sarà necessario sagomare la forma del riflettore.
Andamento del guadagno sul piano di Elevazione
-40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 teta(gradi) gua d a gno (d B ) copolare maschera -3 dB 38,9 dB 35,9 dB ----> amp. fascio 5,5° 1,75°
Figura 5.7: Andamento del guadagno della componente copolare sul piano di Elevazione per l’antenna con riflettore non sagomato.
Andamento del guadagno sul piano di Azimuth -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 teta(gradi) gua d a gn o( dB ) copolare maschera -3 dB -10 dB 37,8 dB 34,8 dB ----> amp. fascio 0,64° 27,8 dB ----> amp. fascio 1,2°
Figura 5.8: Andamento del guadagno della componente copolare sul piano di Azimuth per l’antenna con riflettore non sagomato.
