Spline-Profile Horn for Array Applications in Radio Astronomy

Abstract

In this paper the properties of an optimized compact smooth-walled spline-profile horn for the 30 ÷38 GHz frequency band is described. The measured 3 dB beamwidths are 40° in the H-plane, 37° in the E-plane, and 38° in the 45° -plane. The measured sidelobe levels are less than –30 dB in H-plane, –23 dB in E-plane, and –25 dB in 45° -plane. The maximum gain is 13.8 dBi. The measured crosspolarization level is less than –20 dB at the top of the band. The antenna measurement and test results are in good agreement with simulation. The results of the trial observations at the RATAN-600 radio telescope with the horn are given. We consider using such a horn as an efficient element in a multi-beam receiving array for a radio telescope.

В роботі описано оптимізований компактний гладкостінний рупор зі сплайн-профілем для діапазону частот 30 ÷38 ГГц. Виміряна ширина діаграми спрямованості на рівні –3 дБ була 40° у H-площині, 37° у E-площині, 38° у 45° -площині. Виміряний рівень бокових пелюсток –30 дБ в H-площині, –23 дБ в E-площині, –25 дБ у 45° -площині. Максимальний рівень коефіцієнтa підсилювання був 13.8 дБ. У верхній частині діапа- зону виміряний рівень кросс-поляризації був нижчим –20 дБ. Результати чисельного моделювання добре співвідносяться з результатами експериментального дослідження. Наведено результати тестових вимірювань на радіотелескопі РАТАН-600 з розглянутим рупором. Ми вважаємо, що описаний рупор може бути використаний у якості ефективного елементу в багатопроменевих приймальних решітках радіотелескопа.

В работе описаны свойства оптимизированного компактного гладкостенного рупора со сплайн-профилем для диапазона частот 30 ÷38 ГГц. Измеренная ширина диаграммы направленности на уровне –3дБ равна 40° в H-плоскости, 37° в E-плоскости, и 38° в 45° -плоскости. Измеренный уровень боковых лепестков меньше чем –30 дБ в H-плоскости, –23 дБ в E-плоскости и –25 дБ в 45° -плоскости. Максимальный уровень коэффициента усиления равен 13.8 дБ. В верхней части диапазона измеренный уровень кросс-поляризации меньше –20 дБ. Результаты численного моделирования хорошо соответствуют результатам экспериментального исследования. Приведены результаты тестовых измерений на радиотелескопе РАТАН-600 с предложенным рупором. Мы считаем, что представленный рупор может быть использован как эффективный элемент в многолучевых приемных решетках радиотелескопа.