The Ku-band, defined as electromagnetic spectrum ranging from 12 GHz up to 18 GHz, is generally utilized for satellite communication, radio navigation, and earth exploration purposes. Recently, parts of the spectrum ranging from 13.4 GHz to 14 GHz has been listed as a possible candidate for future 5G communication system. In order to utilize the frequency band, an antenna capable of working in said frequency band must be designed. For this purpose, a slotted waveguide array antenna structure is chosen. A slotted array antenna has several distinct advantages, namely rugged structure, high gain, and high power handling capability.
For the antenna aperture distribution, a separable distribution is used. A Taylor Line Source distribution for low SLL level is combined with genetic algorithm to provide null filling capability. In order to suppress external mutual coupling between radiating slots, an open ended cavity structure is placed above each radiating slots. The dimensions of the radiating slots and coupling slots are determined by using Elliott`s design equation.
Two antennas are designed in this thesis. The first one utilizes $6\times 14$ elements array while the second one utilizes $6\times 16$ elements array. The antennas are designed to work from 13.75 GHz to 14 GHz. The antennas are first simulated using commercial CST Microwave Studio full wave simulation software. After the simulation shows satisfies the design specifications, the antennas are fabricated through milling process. The fabricated antennas are then measured inside an anechoic chamber to clarify their performance.
Measurement and simulation results show significant differences in term of return loss and gain. This is mainly due to imperfections in the antenna`s fabrication process. Solving these imperfections remain an issue for future works.
Ku-Band 주파수 대역, 특히 레이더의 원격감지 및 5세대 이동통신의 사용가능성에 대한 관점에서, 이 안테나는 Ku-Band의 일종인 13.75GHz에서 14GHz에서 작동하도록 설계되었다. 이 안테나는 높은 이득을 갖음과 동시에 낮은 SLL로써 간섭을 최소화해야한다. 또한 안테나는 넓은 빔폭을 갖음으로써 무선통신셀에서 한 섹터를 커버할수 있어야한다.
이 조건들을 만족하기 위해서, slooted waveguide antenna array가 사용되었다. 이 안테나 구조는 높은 이득, 높은 효율성, 러그형태의 구조 및 낮은 SLL을 갖을수 있다. 이 안테나는 open ended cavity를 양 슬랏에 위치함으로써 슬랏과의 뮤처얼 커플링을 최소화 할 수 있다. Aperture 에서의 분포도는 작은 aperture에서의 분포도를 따로 구한 후 합한 형식으로 구하였다. 낮은 SLL을 구현하기 위해서 Talyor line분포가 쓰였고 이때에 유전자 알고리즘을 사용하여서 메인 빔에서의 null을 제거하였다. 두가지 종류의 slot array antenna가 디자인 하였는데, 6x14 배열 안테나 와 6x16 배열 안테나이다. 이 두 안테나는 상용 EM simulator인 CST Microwave Studio를 사용하였고, 절삭공정을 통하여 제작하였다. 두 종류의 안테나는 모두 위의 조건들을 만족하였고 6x16 배열 안테나가 안테나의 갯수가 더 많기 때문에 더 좋은 안테나 이득을 갖느다.
그러나, 제작 공정상의 불일치로인해 시뮬레이션 결과와 측정 결과가 차이점을 갖는다. 이 문제의 가장 큰 원인은 안테나층간의 틈이다. 이 문제를 해소하는 것이 다음에 할일이다.
