The Pattern Improvement of Leaky-wave Slot Array Antenna for Satellite Communications

위성통신용 슬롯배열 누설파 안테나의 패턴 개선

Small size and low profile antenna for mobile vehicular-top-mounted is needed in satellite communication services such as DBS, Satellite Internet and VSAT. In middle latitudes, the development of an array antenna which has the conformal, low profile and 45 degree beam tilted configuration, and has the high gain with sharp beamwidth, low sidelobe and low loss is required for Ka band satellite communication. In this paper, in order to meet with these performances, an array antenna consisting of the vertical polarized waveguide longitudinal slots based on the leaky-wave mode of traveling wave antenna is proposed. Especially, for the lower sidelobe level the radiation power control using a design method of the different slot width is proposed. An array antenna consisting of 32 leakywave elements is showing 34.4 dBi of gain, 3.6 degree of beamwidth, below than -25 dB of sidelobe level, 43 degree of beam tilt angle in center frequency 20.0 GHz. Feed network designed by waveguide cooperated feed shows good performance of wideband and low loss.

위성방송수신 및 위성 양방향 인터넷, VSAT 등의 위성통신서비스를 차량 이동시에도 이용할 수 있기 위해서는 차량에 탑재하기 용이하도록 소형이며 높이가 낮은 안테나 구조가 요구된다. 또한 중위도 지역에서 평면 안테나 상태로 45도 빔틸트 특성을 갖고, Ka 밴드의 위성통신용으로 충분한 고이득을 얻기 위해, 빔폭이 좁고 사이드로브가 적으며 저손실 구조의 배열안테나 개발이 필요하다. 본 논문에서는 이러한 성능을 만족시키기 위해, 진행파형 누설파 모드를 기초로 한 도파관 종방향 슬롯 배열안테나를 제안하였으며, 특히 슬롯 배열들 각각의 폭을 조절하여 복사 전력을 제어함으로써 복사 패턴의 사이드로브 레벨을 저감시켰다. 32개 누설파 소자의 배열안테나 이득은 34 dBi 였으며, 빔폭은 3.6도, 사이드로브 레벨은 -25 dB 이하로 기존의 경우보다 약 8 dB 의 저감 개선효과를 얻었다. 중심주파수 20.0 GHz에서 빔틸트 각도는 43도를 얻었다. 급전선로는 도파관의 코퍼레이트 급전방식으로 설계하여 광대역, 저손실 특성을 얻을 수 있었다.