Design of high gain wideband quad-ridged horn antenna for emc testing

Abstract

This thesis presents a design and simulation of high gain wideband quad-ridged circular horn antenna for Electromagnetic Compatibility (EMC) testing. The selected operating frequency range of the antenna is from 1 GHz to 6 GHz, which is implemented for radiated emission and radiated immunity tests. The antenna is designed as a quad-ridged which is desired to be used in the horizontal and vertical polarization measurements simultaneously. To determine the antenna gain parameter, Vestel test systems are considered as well as actual needs. The gain of the horn antenna currently used in laboratories is not enough for the 3 meters testing. Therefore, 1 meter testing window method is used for radiated, radio-frequency, electromagnetic eld immunity tests which are in the scope of EN61000-4-3 standard. Hence, the designed horn antenna gain is aimed to be have approximately 14 dBi. CST Microwave Studio is used in the design of the horn antenna and simulation results. The simulation results show that the antenna gain is approximately 14 dBi, also at least about 10 dB return loss (S11 and S22) separately for each port providing horizontal and vertical polarization and the isolation of the ports is more than -27 dB.

Bu tezde, Elektromanyetik Uyumluluk (EMU) testlerinde kullanılmak uzere tasarlanan geniş bantlı ve yüksek kazançlı quad-ridged dairesel horn anten anlatılacaktır. Anten çalışma frekans bandı 1 GHz - 6 GHz aralığında olup, ışınımla yayınım ve bağışıklık testlerinde kullanılabilmesi hedeflenmiştir. Antenin Quad-Ridged olarak tasarlanma nedeni, yayınım testlerinde aynı anda yatay ve dikey polarizasyonda ölçüm alınabilme isteğidir. Anten kazanç hede fi belirlenirken, kullanılması planlanan test sistemlerindeki gereklilikler temel alınmıştır. EN 55024 standardı kapsamında olan ışınımla Bağışıklık testinde horn antenin kazancı 3 metrede test yapılabilmesi için yeterli olmadığından dolayı pencere metodu ile 1 metrede test yapılabilmektedir. Bu nedenle tasarlanan antenin kazancı, 3 metrede test yapabilmek için 14 dBi olarak hedefkenmiştir. Bu amaçla tasarlanan Quad-Ridged Horn antenin simülasyonları, CST Microwave Studio programı ile gerçekleştirilmiştir. Bu simülasyonlar sonucunda, tasarlanan antenin bant boyunca kazancının 14 dBi civarında, yatay ve dikey polarizasyonu sağlayan her iki port için ayrı ayrı geri dönüş kayıplarının en az 10 dB civarında (S11 ve S22 saçılım parametrelerinin en fazla -10 dB civarında) ve portlar arası girişimin (bağlaşımın) ise 25 dBden fazla olduğu (S21 parametresinin -27 dBden az olduğu) görülmüştür.