وقتی آنتنی که قرار است به عنوان فید رفلکتورها، هدایتگر پرتو، مخابرات نقطه به نقطه بی سیم با نرخ داده بالا و کنترل از راه دور عمل کند و نیاز به پوشش کامل باند فرکانسی x باشد، باید هم زمان آنتنی باند پهن با بهره بالا طراحی شود، که پرتو تشعشعی آن در راستای آنتن قوی بوده و در سایر جهات حداقل ممکن باشد و در پترن تشعشعی آنتن لوب فرعی و grating lobe قابل توجهی دیده نشود. این آنتن در واقع هدف از انجام این پروژه است. دستیابی هم زمان به این خواست ها با روش های معمول طراحی آنتن های فوق باند پهن یا آنتن های سوپر گین یا سوپر دایرکتیو مقدور نمی باشد. در واقع با این روش ها دستیابی به هر کدام از پارامترهای بیان شده، سایر پارامترها را تحت تاثیر شدید قرار می دهد و طراح را از هدف به کلی دور می کند. اولین نمونه شناخته شده کاربری آنتن های دی الکتریک، شبکیه چشم انسان است که شامل بیش از صد میلیون آنتن دی الکتریک است. اما در مورد ساخته های دست بشر، ایده استفاده از آنتن های میله ای دی الکتریک جهت داشتن لوب قوی در راستای آنتن و لوب های فرعی ضعیف، سال هاست مورد استفاده است ولی با مطالعه در مورد روش های ساخت آنتن های فوق باند پهن در می یابیم تقریبا هیچ یک از این آنتن ها ساختار میله ای دی الکتریک ندارند. پس جهت افزایش باند فرکانسی روش دیگری لازم است. روشی که در این پروژه به کار رفته است، استفاده از یک ساختار دولایه برای آنتن فعال مرکزی است. بهره این ساختار تک المانی دو لایه، کمتر از انتظار ما است. با به کار گیری این آنتن فعال دو لایه در کنار دو آنتن پارازیتیک در یک آرایه، در باند فرکانسی x بهره آنتن تا حد قابل قبولی )حدود 2.5 db)، بالا برده می شود و به ویژگی های مورد نظر می رسیم. تحریک مناسب آنتن فعال وابسته به انتخاب مناسب شعاع آنتن فعال است و عدم تحریک مدهای مرتبه بالاتر به این پارامتر وابستگی زیادی دارد. آنتن طراحی شده در این پروژه، برای مخابرات پالسی، به عنوان فید برای رفلکتورها و همچنین مواردی که گیرنده خاصی باید حداکثر توان موج را دریافت کند (در کنار گیرنده های مزاحمی که نباید امواج قوی به آنها برسد)، کاربرد دارد.

در این پایان نامه، جزئیات طراحی آرایه ای از ترکیب آنتن های میله ای دی الکتریک و نوعی از آنتن های شکافی به نام ویوالدی در باند فرکانسی x بررسی و تحلیل می شود. آرایه آنتن طراحی شده با استفاده از نرم افزار cst mws شبیه سازی شده و پارامترهای مختلف آنتن برای بهبود عملکرد آرایه بهینه سازی می شوند. مقسم توان برای تغذیه این آرایه آنتن با استفاده از تکنولوژی siw ساخته شده و برای دستیابی به پهنای باند وسیع و مشخصات تلفاتی پایین بهینه می شود. این مقسم توان به ترتیب دارای 0.9db± و 4?± تغییرات در دامنه و فاز سیگنالهای خروجی و بیشتر از 10db افت برگشتی در ورودی در پهنای باند 4ghz است. همچنین افت عبوری این ساختار 1.05db اندازه گیری شده است. این مقسم توان دارای اندازه کوچک، تلفات پایین و پهنای باند وسیع است و به راحتی با سیستم های مایکروویوی و موج- میلیمتری تجمیع می شود. آرایه آنتن 8 المانی با استفاده از مقسم توان ساخته شده و آنتن ویوالدی ساخته شد. برای بهبود تزویج متقابل بین المانهای آرایه و در نتیجه افزایش پهنای باند آنتن و کاهش سطح لوبهای فرعی، از میله های عایق دولایه استفاده شده است. این آنتن کل پهنای باند x را پوشش می دهد و نتایج اندازه گیری شده گین 12.6-16.5 db، نسبت لوب اصلی به لوب عقبی آنتن 29 db، sll زیر -14db، hpbw در صفحه e برابر 13? و در صفحه h برابر 50? و افت برگشتی حداقل 10 db در باند فرکانسی 8-12 ghz را نشان می دهد. آرایه قبلی ساخته شده از آنتن های ویوالدی به همراه میله های استوانه ای دی الکتریکِ یک لایه دارای پهنای باند کمتر از1ghz ، گین حدود 13.5-16db و اندازه 10.16×16.2 cm2 بود که در ساختار جدید اندازه آرایه سه برابر کوچکتر و پهنای باند بیشتر از 6 برابر بهبود یافته است. به عنوان یکی از کاربردهای این آنتن، عملکرد آرایه به عنوان آنتن گیرنده در یک سیستم تصویربرداری راداری تست شد و نتایج بدست آمده بهبود قابل توجهی در کیفیت تصویر بدست آمده در مقایسه با تصویر حاصل از آنتن مشابه که توسط مقسم توان مایکرواستریپ تغذیه شده، نشان می دهد. تلاش ما منجر به دستیابی به آنتنی با اندازه کوچک، عرض باند وسیع و تلفات پایین در مقایسه با نمونه های ساخته شده قبلی و در نتیجه آرایه ای با گین بالا شده است. این آرایه به عنوان فید آنتن های رفلکتوری در مخابرات ماهواره ای، سیستم مخابراتی uwb، سیستم های تصویربرداری uwb، سیستم رادار، سنجش از راه دور، تلسکوپ های رادیویی، gpr، پزشکی و اندازه گیری کاربرد دارد.