ANÁLISE ASSINTÓTICA DE ANTENAS REFLETORAS MODELADAS

Abstract

Este trabalho apresenta uma nova técnica para aproximação de uma superfície refletora definida numericamente, i.e., por pontos fornecidos pelo processo de síntese da antena. As limitações inerentes às técnicas usuais são aqui eliminadas pela utilização de Pseudo-Splines Quínticas que interpolam uma distribuição arbitrária de pontos por uma superfície suave, com derivadas primeiras e segundas contínuas, assegurando uma representação única para o domínio de interesse. O procedimento é, então, aplicado ao subrefletor modelado de uma antena Cassegrain, com subseqüente cálculo do campo eletromagnético espalhado, permitindo uma análise detalhada de sua aplicabilidade. Uma teoria assintótica uniforme de difração é, também, aqui desenvolvida de modo a acomodar o espalhamento de feixes Gaussianos, descritivos, em freqüências altas, do diagrama de irradiação de alimentadores comumente empregados em sistemas refletores, por superfícies condutoras, através do rastreamento do campo eletromagnético ao longo de raios no espaço complexo. A análise do problema canônico (difração por semi-plano) estabelece as particularidades do método e a comparação com a solução rigorosa existente comprova sua acurácia, permitindo a extensão a problemas tridimensionais vetorais. A teoria Complexa da Difração, assim formulada, é, então aplicada ao cálculo do campo espalhado por diferentes geometrias de antenas refletoras, ilustrando a versatilidade do método bem como suas limitações.In order to evaluate the electromagnetic field scattered by shaped reflector antennas, one has to fit a surface to a set of points furnished by a synthesis technique. A new method, capable of interpolating arbitrarily located data points by a smooth surface is here presented. The interpolating function, called Quintic Pseudo-Spline, has continuous first and seconde order derivatives and yields a unique representation for the entire domain. The method is tested on the shaped subreflector of a Cassegrain antenna providing a thorough investigation of its applicability. Also, an uniform asymptotic theory of diffraction is derived in order to analyse the scattering of Gaussin beams, descriptive of the high-frequency radiation pattern of feed horns commonly employed in reflector systems, by conducting surfaces with edges. The constraints inherent to usual methods of analysis are hereby avoided by tracking these beam-type fields along straight rays in a complex coordinate space. Investigation of the canonical problem of scattering of a Gaussian beam by a conducting half-plane establishes the characteristics of the complex ray diffraction process. Comparison of the results thus obtained with the rigorous solution reveals the accuracy of the proposed theory and permits its extension to the three-dimensional vector problem. The resulting Complex Theory of Diffraction is then applied to the evaluation of the scattered field for several reflector antenna geometries, illustrating the versatility of the method as well as its limitation