Use of Gaussian beams to compute antenna pattern

Abstract

The radiation pattern of the primary feed is developed in a set of elliptical gaussian beams (Egb). Each of them has a limited spatial intersection with the reflector. Under several conditions, any incidentEgb creates a reflected beam which is also anEgb and its parameters can be computed directly. The antenna pattern is achieved by summing all the reflectedEgbS. Such operations require shortCpu time (100 seconds typically on aHa Pa 9000/735 workstation).

In the proposed paper, we expose the basic principles and key elements of this method in four points. The first one describes the decomposition of the incident field on a set ofEgb. The second point is the use of improvedEgbS with respect to the paraxial approximation to get stabilized radiation pattern in the far field. The third chapter is related to the interaction of an elementary beam with the reflector. Lastly the radiated field is calculated, at any point of space, as the vectorial superposition of the reflectedEgb. This method allows to obtain the radiated field from the near zone to the remote zone with a similar accuracy in a very short time.

Résumé

Le champ incident sur le réflecteur est décomposé en une famille de faisceaux gaussiens elliptiques (Fge). Chacun d’entre eux présente une intersection spatiale limitée avec le réflecteur. Sous certaines conditions, chaque faisceau incident produit un unique faisceau réfléchi, qui est lui aussi un fge. Ses paramètres sont alors calculés analytiquement. Le diagramme de rayonnement de l’antenne s’obtient par sommation de tous les faisceaux réfléchis produits. Le calcul d’un tel diagramme nécessite que peu de temps de calcul (typiquement il faut 100 secondes sous une station de travailHa Pa 9000/735).

Dans le développement proposé, nous exposons les principes de base et les éléments clés de la méthode qui se décompose en quatre points. Le premier décrit la décomposition du champ incident en une famille de fge. Le second point traite d’un nouveau formalisme des fge, toujours soumis à l’approximation paraxiale, pour obtenir la stabilisation du diagramme de rayonnement. Le troisième propose le calcul analytique d’un fge avec un réflecteur. Enfin le diagramme de rayonnement est obtenu par sommation vectorielle des champs réfléchis en tout point de l’espace. Cette méthode permet d’obtenir rapidement le champ réfléchi de la zone proche à la zone lointaine avec la même précision.