Antena tatasusun pantulan berlapisan tunggal untuk aplikasi radar ekadenyut

Abstract

Radar ekadenyut digunakan untuk menggantikan radar berasaskan teknik imbasan kon dan pensuisan cuping kerana ia lebih pantas dan mempunyai ralat sudut yang rendah. Kebanyakan antena dalam sistem radar ekadenyut ini adalah jenis antena pemantul parabola yang bersaiz besar, berat dan rumit untuk dipasang. Terdapat rangkaian pembanding dalam sistem ekadenyut yang berfungsi untuk menghasilkan mod Jumlah dan mod Perbezaan, yang mampu mengesan lokasi objek sasaran. Antena tatasusun pantulan makin menarik perhatian para penyelidik bagi menggantikan antena pemantul parabola kerana prinsip operasinya yang hampir serupa dengan antena pemantul parabola, serta mempunyai kelebihan seperti berprofil rata, bersaiz kecil, ringan, boleh dilipat dan mudah dipasang. Namun begitu, antena tatasusun pantulan juga mempunyai kekurangan seperti lebar jalur yang sempit. Kajian ini bertujuan untuk menghasilkan antena tatasusun pantulan ekadenyut yang lebih mudah tanpa penggunaan rangkaian pembanding yang kompleks dan beroperasi pada jalur-X. Kajian ini dimulai dengan proses rekabentuk serta simulasi bagi elemen dan tatasusun antena dengan menggunakan perisian CST Microwave Studio sebagai pelantar. Pembangunan antena dimulai dengan rekabentuk elemen (unit sel) bagi memperolehi prestasi yang optimum, sebelum beralih kepada proses rekabentuk tatasusun. Ini kerana prestasi antena tatasusun pantulan sangat bergantung kepada prestasi elemen yang diguna. Proses fabrikasi antena dilaksanakan kemudiannya untuk menentusahkan hasil simulasi. Elemen berbentuk bulat, cincin penuh dan cincin bersela telah dianalisa untuk mendapatkan prestasi kehilangan balikan dan fasa pantulan optimum. Didapati kewujudan sela pada sudut 0 dan 180 hanya mengubah frekuensi salunan sebanyak 2% berbanding sudut-sudut lain. Untuk tatasusun, elemen-elemen yang telah dioptimum prestasinya disusun bagi membentuk tatasusun matrik 8 × 8. Susunan untuk mod jumlah adalah gabungan bentuk C dan C-songsang, manakala mod perbezaan terhasil oleh gabungan bentuk C dan pelengkap C-songsang. Daripada hasil simulasi, didapati elemen cincin penuh beroperasi pada frekuensi 10.4 GHz, manakala elemen cincin bersela pula beroperasi pada dua frekuensi iaitu 8.10 GHz dan 11.70 GHz. Kehilangan balikan sebanyak -0.39 dB dan kecerunan fasa pantulan 0.54/μm juga direkodkan bagi elemen cincin penuh. Bagi antena tatasusun pantulan, ia beroperasi pada frekuensi 9.0 GHz dan 10.1 GHz. Untuk mod jumlah, gandaan 15.6 dB, prestasi lebar alur -3 dB sebanyak 31.1 dan aras cuping sisi -6.7 dB diperolehi. Prestasi untuk mod perbezaan pula menunjukkan gandaan 12.8 dB, kedalaman nol -17.2 dB, lebar alur -3 dB sebanyak 12.8 dan aras cuping sisi -12.0 dB yang mana ia memenuhi keperluan dalam aplikasi radar ekadenyut. Hasil pengukuran antena tatasusun pula menunjukkan corak isyarat terpantul yang hampir serupa dengan hasil simulasi. Antena tatasusun ini mempunyai kelebihan kerana ia tidak memerlukan rangkaian pembanding untuk mencapai dua mod ekadenyut berkenaan. Struktur antena tatasusun berlapisan tunggal yang lebih nipis dan bersaiz kecil berpotensi digunakan dalam sistem ketenteraan dan automotif.