Antenas cornetas para o satélite CosmoGal

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrónica e Telecomunicações

A caracterização da emissão da nossa Galáxia na banda das microondas (1 GHz -100 GHz) é uma das questões mais importantes da próxima década, do ponto de vista da Cosmologia Observacional. O satélite da missão Cosmo Gal tem como objetivo o estudo da emissão da Galáxia em 3 bandas de frequências distintas, sendo estas [10.6-10.7] GHz, [15.35-15.4] GHz e [23.6-24] GHz. Nesta missão serão utilizados detectores do tipo radiómetro, que permitem a leitura da intensidade e polarização da radiação coletada. O tipo de corneta mais indicada, para recolher a radiação que será entregue ao radiómetro, é conhecida como corneta corrugada e permite a produção de modos híbridos na abertura da antena com grande eficiência. Esta família de cornetas é também designada cornetas corrugadas de perfil gaussiano, devido à capacidade destas produzirem feixes quase gaussianos, através da excitação do modo de propagação HE11. Nesta dissertação é apresentado um estudo, desenvolvido com o auxilio do software CST®, de diferentes tipos de cornetas de perfil gaussiano, onde se procura uma solução optimizada para operar nas bandas de frequência citadas anteriormente. Pretende-se que o resultado final represente, acima de tudo, cornetas compactas com boas características de radiação. Após a análise e optimização dos diversos modelos foi possível chegar a um modelo de apenas 7.43λ de comprimento, à frequência central de cada uma das bandas apresentadas anteriormente. Os modelos finais apresentam uma directividade de 23dBi, nível de lóbulos laterais inferior a -35dB e nível de polarização cruzada inferior a -45dB.

Abstract. The characterization of emissions from our Galaxy in the microwave band (1 GHz -30 GHz) is one of the most important issues of the next decade, from the observ ational cosmology point of view. The satellite mission CosmoGal aims to study the emissions from the Galaxy in 3 different frequency bands, being these [10.6-10.7] GHz, [15.35-15.4] GHz and [23.6-24] GHz. CosmoGal will use a radiometer as a detector, allowing for the reading of polarized component of the incoming radiation. The most suitable profile for this purpose is the corrugated horn profile, which allows for the production of hybrid modes at aperture with high efficiency. This family of horns is also known as gaussian profiled horns, because of their ability to pr oduce almost perfect gaussian beams through the use of HE11 propagation mode. The intent of this dissertation is to study, with CST® software, different type of horns to present an optimized choice to operate at the abovementioned frequency bands. It was intended that the final result represented, above all, compact horns with good radiation characteristics. After the analysis and optimization of the various models it was possible to achieve a model as short as 7.43λ, at the central frequency of the previously mentioned frequency bands. The final models feature directivity of 23dBi, side lobe levels lower than-35dB and cross polarization levels less than -45dB.