Ultra geniş bantlı radar sistemleri için hibrit yöntemler kullanarak yüksek kazançlı anten tasarımı

Abstract

Son yıllarda ultra-geniş bantlı (UGB) kablosuz haberleşme ve radar sistemlerindeki gelişmelere paralel olarak düşük maliyetli mikrodalga devre elemanlarının tasarımı ve üretimi araştırmacılar tarafından ele alınan önemli konulardan biri haline gelmiştir. UGB antenler bu elemanların başında gelmektedir. UGB antenler, UGB radarlar ve yüksek veri hızlı kablosuz haberleşme sistemleri gibi birçok sivil ve askeri uygulamalarda kullanılmaktadır. Mikroşerit antenler, küçük boyutları, düşük maliyetleri ve üretim kolaylığı sebebiyle gerek sivil gerekse askeri uygulamalarda sıklıkla tercih edilen antenlerdir. Ancak mikroşerit antenlerin kazançlarının düşük ve bant genişliklerinin dar olması dezavantajdır.Bu tez çalışmasının amacı, UGB radar sistemlerinde kullanılan mikroşerit antenlerin kazancını artırmaya yönelik tasarım yapmak ve tasarlanan yüksek kazançlı antenlerin deneysel ölçümlerini gerçekleştirmektir. Çalışma üç aşamadan oluşmaktır. İlk aşamada anten kazancını artırmada kullanılacak Frekans Seçici Yüzey (FSY) tasarımı ve FSY'lerin çalışmasını etkileyen parametreler incelenmiştir. İkinci aşamada mikroşerit antenin yapısı üzerinde değişikler yapılarak kazancın artmasını sağlayan tasarım çalışmaları gerçekleştirilmiş ve yapısal parametrelerin değişiminin kazanç üzerindeki etkileri incelenmiştir. Üçüncü aşamada ilk iki bölümde gerçekleştirilen tasarımlar bir arada kullanılarak yüksek kazançlı, ultra geniş bantlı anten tasarımı gerçekleştirilmiştir. Son aşamada ise tasarlanan FSY'ler ve antenler üretilerek ölçümleri yapılmıştır.

In recent years, the design and production of low cost microwave circuit elements in parallel with the development of ultra-wideband (UGB) wireless communications and radar systems has become one of the important issues addressed by researchers. UGB antennas are at the top of these elements. UGB antennas, UGB radars, and high data rate wireless communication systems are used in many civil and military applications. Microstrip antennas are often preferred antennas in civilian and military applications due to their small size, low cost and ease of production. However, it is disadvantageous that the gain of microstrip antennas is low and the bandwidth is narrow.The aim of this thesis is to design the microstrip antennas used in UGB radar systems to enhance the gain and to make experimental measurements of the designed high gain antennas. The study consists of three stage. In the first stage, the frequency selective surface design to be used to increase antenna gain and the parameters affecting the operation of FSYs have been investigated. In the second stage, design studies were carried out to increase the gain of the microstrip antenna by making modifications on the ground plane structure and the effects on the antenna gain of the structural parameters change were examined. In the third stage, designs in the first two stage has been combined together to design a high-gain, ultra-wideband antenna. Finally, the designed FSYs and antennas were produced and measurements were made.