طراحی و شبیه‏ سازی سامانه شبه‏ اپتیک عبوری جهت تصویربردار موج میلی‏متری

Abstract

در این مقاله یک آنتن شبه‏اپتیک تصویربردار موج میلی‏متری در فرکانس مرکزی 94 گیگاهرتز در باند W طراحی‌شده است. سامانه تصویربردار طراحی‌شده جهت تشخیص اشیای فلزی در فاصله 5 متری به تفکیک‏پذیری کمتر از 30 میلی‏متر نیاز دارد. این سامانه غیرفعال شامل ترکیبی از یک عدسی دی‏الکتریک (اپتیک اولیه) جهت کانونی کردن تابش و یک هورن هرمی (اپتیک ثانویه) با دیواره‏های فلزی بازشونده برای هدایت و تزویج مناسب تابش کانونی‌شده، به آشکارساز است. پارامترهای کلی این سامانه با استفاده از روش اپتیک هندسی محاسبه ‌شده است. در ادامه ترکیبی از روش باریکه گاوسی و ماتریس انتقال پرتو ABCD برای تجزیه‌وتحلیل آنتن عدسی جهت یافتن محل و اندازه هورن تغذیه استفاده شده است. از نرم‏افزار قدرتمند طراحی اپتیکی ZEMAX برای طراحی عدسی و تصدیق نتایج طراحی بر اساس ردیابی پرتو استفاده‏ شده است. در طراحی و شبیه‏سازی عدسی دی‏الکتریک، ماده پلی‏اتیلن بسیار چگال (HDPE) با قطر دهانه 650 میلی‏متر به­کار رفته است. سپس یک هورن هرمی بهینه با بهره 9/18 دسی‏بل در فرکانس مرکزی 94 گیگاهرتز طراحی ‏شده است. شبیه‏سازی هورن و بررسی نتایج آن با استفاده از نرم‏افزارهای تجاری FEKO و CST انجام شد. نتایج شبیه‏سازی آنتن‏ هورن هرمی نشان می‏دهد که ترکیب آن با عدسی دی‏الکتریک مناسب است و روش تلفیقی (اپتیک هندسی، باریکه گاوسی و ماتریس ABCD) برای طراحی سامانه شبه‏اپتیک شامل عدسی و هورن برای تصویربرداری با الزامات موردنظر دقیق، ساده و کارآمد است.