Mechanical investigation of a multi-layer reflectarray for Ku-band space antennas

A multi layer sandwich panel of printed reflectarray (RA) is a complex composition of many different materials enabling a required performance with exceptional properties. The major properties of a multilayer RA include the following: the use of array layers of reflective patches forming the flat structure gives the possibility to focus the electromagnetic waves; the use of more than one reflecting layer is widening the RF bandwidth; the possibility of having two different polarisations and two different contours of the beams.To achieve the mentioned properties, analytical and experimental investigations have been carried out. A sandwich panel for a three-layer printed reflectarray for dual polarisation with a different coverage in each polarisation has been designed, manufactured and tested. The measured radiation patterns of the RA show that gain requirements are fulfilled in a 10% bandwidth. Thickness and flatness accuracy requirements are also fulfilled. Low dissipative electric losses (0.35 dB) have been achieved, as a result of an appropriate mechanical design and selection of low-loss materials for the RA panel.

ZusammenfassungEine mehrschichtige Sandwichplatte einer gedruckten Reflect-Array-Antenne ist eine komplexe Konstruktion mehrere verschiedener Werkstoffe, die vorteilhafte Eigenschaften für die geforderten elektrischen und mechanischen Anforderungen ermöglicht. Die Haupteigenschaften einer mehrschichtigen Reflekt-Array-Antenne sind: die Verwendung von mehreren Schichten mit einem Muster reflektierender Punkte versehener Folie, die die flache Struktur bilden, ermöglicht es, die elektromagnetischen Wellen zu bündeln; der Gebrauch von mehr als einer reflektierenden Schicht ermöglich die Ausweitung der RF Bandbreite ebenso wie die Möglichkeit, zwei unterschiedliche Polarisierungen und zwei unterschiedliche Strahlformen zu haben.Um die erwähnten Eigenschaften zu erreichen, wurden numerische und experimentelle Untersuchungen durchgeführt. Eine Sandwichplatte einer drei-Schicht Reflectarray-Antenne für zweifache Polarisation mit jeweils unterschiedlichem Übertragungsgebiet wurde entworfen, gefertigt und getestet. Das gemessene Strahlungsdiagramm des Reflektors zeigt, dass die gewonnenen Erfordernisse in einer 10 prozentigen Bandbreite erreicht sind. Die Anforderungen an die Genauigkeit für Dicke und Ebenheit der Oberfläche sind ebenso erfüllt. Geringe Strahlungsverluste (0.35 dB) wurden erreicht als Ergebnis eines geeigneten mechanischen Entwurfs und der Auswahl von strahlungsverlustarmen Werkstoffen für die Reflectarray-Sandwichplatte.