自己フィルタリングホーンアンテナ

この例では、衛星通信用の自己フィルタリング ホーン アンテナを示します。アンテナは WR-62 (15.8 x 7.9) 放射器を使用します。自己フィルタリング特性は、アンテナの導波路の中間に配置された2個のオメガ（ω）状の小構造を使用することによって確立されます。これらの構造により、アンテナは 12.6 GHz 付近の非常に狭い帯域幅で動作します。この周波数帯域では、アンテナは WR-62 ラジエーターと同程度の放射性能を示します。次の図は、アンテナとスラブの構造を示しています。

図 1 - SolidWorks での構造の 3D ビュー

図 2 -構造の寸法

図 3 -バイオメガ粒子の構造

シミュレーション

最初のステップでは、粒子なしでアンテナの動作をシミュレートできます。 SolidWorks のマルチ構成機能を使用すると、複数の構成を作成できます。たとえば、スラブ付きのアンテナ用とスラブなしのアンテナ用などです。次に、構成ごとに HFWorks スタディを作成し、そのまま実行します。

2個のオメガ（ω）状の小構造はフィルターに同化されます。したがって、WR-62 導波管でそれらを単純にシミュレートして、それらの役割を観察し、アンテナのフレアを無視することができます。これにより、シミュレーション時間とメモリ要件が削減されます。

負荷/制約

アンテナは 1 mm の PEC 金属でできています。ポートはホーンアンテナの側面の小面に施されています。オメガ（ω）状の小構造は、GML 2032 本体 (Er=3.2; Tand= 0.0029) に印刷された PEC として扱われます。

アンテナのポート スラブの導体 スクリーンのスリットを通るスラブ

メッシュ

メッシュ要素のサイズは、自由空間波長の 10 分の 1 を超えてはなりません。スラブの導体については、厚みが35ミクロンと薄く曲面形状であるため、メッシュを細かくする必要があります。

結果

アンテナのリターン ロスは、12.6 GHz 付近で急峻なカーブを示します。高速スイープ シミュレーションでは、おおよその S11 プロットを得ることができます。次の図は、HFWorks 離散スイープ周波数計画のシミュレートされた S11 を示しています。

図 4 -シミュレートされたリターン ロス (HFWorks)

HFWorks のセクション クリッピング機能を使用すると、目的の周波数で内部領域の電界分布を表示できます。孤立した部品や物体の電場も見ることができます。

図 5 -電界の内部分布

結果は収集され、HFWorks のシミュレーションと測定値を比較するために 1 つのプロットに示されました。このプロットは、バイオオメガ粒子のフィルタリングの役割を強調しています。

図 6 -シミュレーションおよび測定されたリターン ロス

ご覧のとおり、シミュレーション結果は測定結果とよく一致しています [1]。散乱パラメーター ソルバーを使用してリターン ロスを計算したこと、および放射パターンをプロットしたり、ゲインや軸比などのアンテナのパラメーターを計算したい場合は、アンテナ ソルバーを使用できることに注意してください。

参考文献

[1] Self-Filtering Low-Noise Horn Antenna for Satellite Applications Filiberto Bilotti, Senior Member, IEEE, Luca Di Palma, Davide Ramaccia, and Alessandro Toscano, Senior Member, IEEE