Frequency scanning folded slot antenna array

Abstract

The design and development of a folded slot antenna array operating at 9.5 GHz frequency is presented in this thesis. A series fed antenna array conformed by 16 elements is designed on a substrate with a permittivity of 6.15 and a thickness of 0.635mm, and fed with a coplanar wave guide transmission line. The process to obtain a broadside position of the beam and excitation of the elements in order to get a desired Taylor distribution is presented. The radiation and impedance characteristics of this array are examined. The array presents a scan range in elevation of 15o in a scan frequency range from 9.00 GHz to 9.5 GHZ (500 MHz), and the VSWR for the design is less than 2.4, with an average gain of 14 dB through the frequency range. The beam position changes from -14o to 1o as the frequency is swept. The 3 dB beamwidth is almost constant, starting from about 7.5o to 7.0o. The beamwidth decreases slightly as the frequency increases and the mainbeam moves toward the broadside position; these results are based on a linear array positioned on the X axis and the broadside direction is located a 0o.

El diseño e implementación de un arreglo de antenas de ranura operando a la frecuencia central de 9.5 GHz es presentado en esta tesis. El arreglo de antenas está conformado por 16 elementos alimentados en serie por medio de una guía de onda coplanar, es diseñado sobre un substrato cuya permitividad es de 6.15 y tiene un grosor de 0.635mm. El proceso de diseño por el cual se logró orientar el lóbulo principal en la dirección “broadside” y las excitaciones de los elementos para conseguir la distribución Taylor deseada es presentado. Las características de impedancia y radiación son examinadas. El arreglo provee un rastreo en elevación de 15o en un rango de frecuencia de 9.00 GHz a 9.5 GHZ (500 MHz), una razón de onda estacionaria de voltaje (VSWR) de menos de 2.4 y una ganancia promedio de 14 dB a lo largo del rango de frecuencias. La posición del lóbulo principal cambia de -14o a 1o a medida que se efectúa el barrido en frecuencia, con un ancho de lóbulo de -3 dB que se mantiene casi constante entre los valores de 7.5o a 7.0. El ancho del lóbulo decrece a medida que este se mueve hacia la posición de “broadside”. Estos resultados son basados en que el arreglo se encuentra posicionado sobre el eje x y la posición “broadside” esta localizada en 0o.