In this paper, we propose a beam forming approach capable of synthesizing versatile, pre-specified beam shapes using concentric excitations satisfying multiple weighted sinc or Bessel function distribution. We show by both theoretical calculation and full wave simulation that by tuning different weights of a sinc or Bessel function distribution, not only radiation beams with pencil, flat-topped and bimodal shapes can be synthesized, but also the beam-width and the side lobe level can be independently adjusted. An example is provided to demonstrate how an isoflux beam aiming at a better coverage of the earth surface is synthesized, and how an optimized continuous distribution is properly discretized for a physical realization of a satellite aperture array antenna. The approach proposed in this paper can be applied to a wide range of applications that require performance optimization of concentric ring array antennas

چکیده

یک روش شکل دهی پرتو در این مقاله ارائه می کنیم که قادر به سنتز اشکال چندسویه و از پیش تعیین شدۀ پرتو با استفاده از تحریک های هم مرکز برای توزیع تابع سینک یا بسل چند وزنی می باشد. از طریق محاسبات تئوری و شبیه سازی تمام موج نشان می دهیم که با تنظیم وزن های مختلف در توزیع تابع سینک یا بسل نه تنها می توان پرتوهای تابشی با اشکال مدادی، سر-تخت و دونمایی را سنتز کرد، بلکه پهنای پرتو و سطح لوب جانبی را نیز می توان به طور مستقل تنظیم نمود. مثالی ارائه شده است تا نشان داده شود که چگونه می توان پرتوی ایزوفلویی را با هدف پوشش بهتر سطح زمین سنتز کرد، و چگونه می توان توزیع پیوستۀ بهینه ای را برای تحقق فیزیکی آنتن آرایۀ دهانه ای در ماهواره به درستی گسسته کرد.

1- مقدمه

آنتن های آرایه ای با تحریک های هم مرکز (AACE) کاربرد های مهمی در سیستم های رادار و ارتباطی دارند، به ویژه هنگامی که عملکرد بسیار خوب پلاریزاسیون دایره ای و پایداری مرکز فاز مورد نیاز است [1] - [10]. AACE ها در مقایسه با آنتن های دهانه ای متقارن دایره ای متعارفی مانند آنتن های بازتابندۀ فلزی می توانند مزایای برجسته ای مانند دهانۀ مسطح، پروفایل پایین تر، وزن سبک، و اشکال قابل شکل دهی پرتوی با استفاده از شبکه های تغذیۀ قابل تنظیم داشته باشند. این مشخصات باعث می شوند تا AACE ها در کاربردهای فضایی از جمله آنتن های ماهواره ای ارتباطی و ناوبری بسیار مفید باشند. آخرین نمونه، آنتن آرایه ای مسطح مورد استفاده در ماهواره های ناوبری گالیله است. این AACE که متشکل از ده ها عنصر پچ و شبکه های تغذیۀ نامتعادلی می باشد، دارای پرتوی ایزوفلوی کامل و پروفایل بسیار پایینی است...