PERFORMANCE DEGRADATION OF DIELECTIRIC RADOME COVERED ANTENNAS 1.

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1 PERFORMANCE DEGRADATION OF DIELECTIRIC RADOME COVERED ANTENNAS 1

2 INTRODUCTION -Near Field 에서의 Dielectric Radome 존재는 Radiation Pattern 의 왜곡을 가져옴 -Four Quadrant monopulse Antenna 의 Perfomance Degradation 의 이유는 1. Boresight Error( 주파수, 편파, Gimbal 각도에 의존 ) 2. Transmission loss, Reduced Polarization purity - 이 논문에서는 Radome Green’s Function 을 Asymptotic form 으로 만들 수 있는 Reciprocity 정리를 이용하여 분석 - 전기적으로 큰 Radome 의 경우에는 Ray-techniques 을 이용하여 계산될 수 있음 -Green 함수의 도입은 Antena 의 종류와 상관 없이 Radome 을 그 자체로 Characterize 할 수 있는 것이 장점임 - 특정한 Antenna 의 방사 필드는 등가전류를 상황에 맞는 Green 함수와 곱해 적분 하여 얻을 수 있음  Free space 에서 같은 방사 분포를 보여주는 수정된 전류 밀 도를 얻을 수 있음 -Metal strip 이 lightning 보호 목적으로 Radome 의 외부에 붙여 지는 경우가 있는데 이것또한 Antenna Performance 의 Degradation 을 불러 옴 1.Strip 의 존재는 Bare-Radome solution 에다가 Strip 에 가까운 Inner radome 표면의 적분에 대한 항을 포함하여 Perturbation effect 를 계산 할 수 있음 - 코딩하여 시뮬레이션 하는 방법으로 위에서 제시한 방법들을 분석할 것임 2

3 ANALYSIS 3 Geometry of Problem

4 ANALYSIS(2) 4

5 ANALYSIS(3) 5 위의 식을 살펴보면 첫번째 항은 Hardware(Metal Strip) 이 없을 때 의 전기장 두 번째 항은 Hardware 가 있음으로 해서 바뀌는 Correction Term 적분 면은 두항이 다르게 선택 될 수 있는데 예를들어 Hardware Correction Term 에서 적분면을 Radome 의 안쪽면으로 하는데

6 RESULTS 6 Radome 을 나타내는 새로운 좌 표 시스템 (a)Radome base with curve (b) Image of radome base in t, r-plane( P 와 Q 는 같은점 ) 여러 번 반사된 ray 의 효과를 반영하기 힘들기 때문 에 제한된 수가 반사된 ray 만 계산에 포함

7 RESULTS(2) 7 전기장 자기장에 대한 Dyadic 전송 계수를 이용하여 다시 쓰면 첫번째 항은 DIRECT RAY TRANSMISSION 을 나타내는 항이고 두번째 항은 RADOME 안 에서 여러 번 반사된 RAY 을 나타내는 항 Boresight direction 에서 sum mode 에서 Monopulse Radar Antenna 의 Degradation 을 나타내는 parameter 로 Transmittance 와 depolarization 을 사용 하고 Pitch and yaw difference mode 에서는 Boresight error 를 사용함

8 RESULTS(3) 8 Bore sight error 는 전의 수정된 전류 분포에 대한 식에서 봤다시피 보통 Radome 에 의한 incident phase front 의 왜곡으로 인해 발생함 다음과 같은 tangent 아치형 radome 을 가정했을 때 ( 높이 20 파장, 지름 16 파장, Thick layer 0.279 파장 ( ) ( 다음장의 그래프 참조 ) Bore sight error 는 Normalized modified aperture distribution 의 Phase slope 의 평균 기울기와 관계가 있음 Radome intruduces a taper in the aperture illumination  Aperture 의 중심부가 주변부보다 boresight error 에 더 많은 영향을 미친다는것을 의미 Amplitude plot 은 phase distribution 의 weighting function 으로 취급 Modified Aperture distribution 은 관측점에 따라 변함 측정한것과 이론값의 오차를 알아 보기 위해 아래와 같은 CONICAL 모양이고 의 격자로 정의된 radome 을 만들었음 높이는 95.84 파장, base 의 지름은 57.66 파장이고 radome wall 은 fiberglass( ) 두께는 radome 의 바깥 표면은 astrocoat( ) 타원 모양의 Four quadrant monopulse slot array X 방향으로 편파 되어 있고 Antenna 의 회전 중심은 Antenna 중심은 결과는 다음 그림에 나타나 있음

9 RESULTS(4) 9 Aperture Antenna covered by tangent ogive radome described in text Radome Antenna geometry on which meqsurement were carried out

10 RESULTS(4) 10 Normalized modified aperture distribution relative to boresight direction for configuration of Fig 3 Aperture Plane is r=(a)0 (b)5 (c)10 (d)15 Aperture coordinate are expressed in wavelength and phase at aperture is always fixed at 0 위의 그림은 Boresight direction 에 대한 Modified aperture distribution 의 y 성분에 대해 진폭과 위상을 나타낸 것으로 Uniform illumination monopulse Antenna 의 경우 Pitch boresight error 는 0, 5, 10,15 도에 대해 2.81 3.78 1.90 0.92mrad Yaw boresight error 는 Antenna 가 yz 평면에 대칭 구조를 가지므로 0 임

11 RESULTS(5) 11 6. Transmittance and boresight errors for radome antenna geometry of Fig 5 at elavation r=52 Boresight errors are expressed in milliradians Solid line: measured Dotted line: Computed 7. Same as Fig 6 at elevation angle r=82 Transmittance 는 gimbal 각과 거의 상관이 없음 Yaw error 는 기함수 Pinch error 는 우 함수의 형태를 띰

12 PITCH YAW AND ROLL 12 Yaw, pitch and roll angles for an aircraft. Fixed frame xyz has been moved back wards from center of gravity 1. Right-handed rotation ψ about the z-axis by t he yaw angle. 2. Right-handed rotation θ about the new (once -rotated) y-axis by the pitch angle. 3. Right-handed rotation φ about the new (twic e-rotated) x-axis by the roll angle. This rotation sequence can be represented mat hematically by the following equation R lhlv to XYZ = R x (roll) × R y (pitch) × R z (yaw)