A Study on the Ku-band Corrugated Horn Antenna for Satellite Payload by using the Modal Expansion Method

모드 확장법을 이용한 Ku 밴드 위성탑재용 코루게이트 혼 안테나에 관한 연구

In this paper, the corrugated horn antenna used in the reflector feed horn of satellite is analyzed using the modal expansion method. The modal expansion method is represented by the summations of modals at each point so the exact prediction of field and phase patterns can be obtained. The least number of iterations to compute field patterns is proposed. By using this number. calculation of accurate near and far field patterns without comsuming a lot of computational effort is available. Three kinds of corrugated horn antenna is designed to verify the method and experimented. The VSWR of designed frequency is from 1.04 to 1.1. The input impedance is nearly matched to $50\Omega$.

본 논문에서는 위성반사판 안테나로 사용되는 Ku-밴드 코루게이트 혼 안테나를 모드확장방법을 이용하여 해석 및 실험하였다. 모드확장법은 안테나의 복사 전자계가 각지점에서 모드의 합으로 주어지므로 임의의 위치에서 전자계 분포를 정확하게 예측할 수 있다. 모드확장법을 이용하여 전자계를 계산하는데 필요한 최소한의 항수를 제시했으며, 이를 이용하면 계산시간을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 전자계에 대한 계산이 원거리 및 근거리에서 0.5% 이내의 오차를 가질 수 있다. 본 논문의 이론적인 타당성을 확인하기 위해서 크기가 서로 다른 3가지 형태의 안테나를 설계 제작하여 측정한 결과 설계 주파수대에서 정재파비는 평균 1.04-1.1, 입력 임피던스는 $46{\cdot}48{\Omega}$으로 50$\Omega$에 근사한 값을 가졌다.