Aktif ve pasif olarak uyarılmış periyodik yapılardan ışımanın incelenmesi ve uygulamaları

Abstract

AKTİF VE PASİF OLARAK UYARILMIŞ SİNUZOİDAL PERİYODİK YAPILARDAN IŞIMANIN İNCELENMESİ VE UYGULAMALARI Alp Oral Salman Anahtar Kelimeler: Modifiye veya ondüle edilmiş ince tel antenler, sinüzoidal periyodik yapılar, ilerleyen dalga antenleri, sızan dalga antenleri, Goubou hattı ve yüzey dalgası, moment metot, güvenlik radarları. Özet: Bazı güvenlik radarlarında noktasal tarama yerine geniş bir bölgenin, bir defada ısıtılması gerekir. Bu tezde böyle bir amaca hizmet eden yeni tipte birer ilerleyen dalga anteni olan aktif ve pasif olarak uyarılmış sinüzoidal modüleli ince tel antenlerden, milimetre dalga bölgesinde (Ka-bandı) gerçekleşen ışıma özellikleri, teorik ve deneysel olarak incelenmiştir. Özellikle pasif olarak uyarılmış anten tipi ilk kez ele alınmış ve bu yapının açıklanmasında aktif uyarmalı antenin davranışı temel teşkil etmiştir. Her iki yapı için de birer matematiksel model oluşturulmuş ve yapılardan olan ışımayı teorik olarak inceleyebilmek için bu modellere dayalı birer MATLAB kodu yazılmıştır. Deneysel ölçümler için ise her bir anten tipine ait üç farklı set oluşturulmuş ve tüm antenlerin ışıma paternleri ve S-parametreleri ölçülmüştür. Deneysel verilerin teorik sonuçlarla uygunlaştırılması sonucunda antenlerin ışıma paternleri, ışıma açısı ve genliği, huzme genişliği gibi ışıma özellikleri ile hız oranı, faz ve zayıflama sabitleri gibi yapı üzerinde ilerleyen dalgaya ait değişkenler de elde edilmiştir. Elde edilen bu değişkenlerin çalışma frekans ve dalga boyuna, ayrıca antenin fiziksel büyüklüklerine (genlik, periyot ve periyot sayısı) bağlı davranışları incelenmiştir. Her iki yapıya ait ölçülen S- parametrelerinden yapıda ilerleyen ve ısınan dalganın davranışı anlaşılmaya çalışılmıştır. Tüm bunlara ek olarak deneysel ve teorik ışıma paternleri, moment metodu (MM) kullanılarak çizdirilmiş paternlerle karşılaştırılmış ve MM ile çizdirilmiş alam dağılımları da ışıma kaybı mekanizması açıklanmasında kullanılmıştır. Bu çalışmayla milimetre dalga bölgesinde ışıma özellikleri incelenen pasif uyarmalı sinüzoidal ince tel antenler, TÜBİTAK MAM Uluslararası Yüksek Teknoloji Laboratuarı'nda (UYTL) geliştirilip yapımı gerçekleştirilen ve 1.25 GHz (L-bandı) frekansında çalışan `Güvenlik Çiti` radar sisteminde ölçeklendirilmiş temel ışıyıcı ve alıcı anten tipi olarak kullanılmıştır. II

INVESTIGATION OF THE RADIATION FROM ACTIVELY AND PASSIVELY EXCITED SINUSOIDAL PERIODIC STRUCTURES AND ITS APPLICATIONS Alp Oral Salman Keywords: Modified or undulated thin wire antennas, sinusoidal periodic structures, traveling wave antennas, leaky wave antennas, Goubou line and surface waves, moment method, security radars. Abstract: For some security radars, a wide area has to be irradiated at once instead of scanning locally. In this thesis, the radiation properties of actively and passively excited sinusoidal thin wire antennas, which are new kinds of modulated traveling- wave antennas, are investigated theoretically and experimentally in millimeter-wave frequency region (Ka-band) for this purpose. Especially, the passively excited antenna is discussed for the first time based on actively excited antenna behavior. Mathematical models were constructed for each structure and MATLAB codes based on improved mathematical models were written to observe radiation from those structures. For experimental measurements, three different sets for each antenna type are composed and corresponding radiation patterns and S-parameters were measured. The radiation properties such as radiation patterns, radiation angles and amplitudes, beam widths and some variables belong to the wave traveling on the structure such as phase velocity ratio, phase and attenuation constants were obtained by fitting experimental and theoretical results. The relations of those parameters obtained with the working frequency and wavelengths and additionally with the physical properties of the antenna (amplitude, period and number of periods) were investigated. The behavior of wave travels on the structure was tried to be understand from the measured S-parameters. Experimental and theoretical radiation patterns were compared with those obtained using moment method (MM). Also, the current distributions obtained by means of MM were used to explain radiation loss mechanism. Passively excited sinusoidal thin wire antennas investigated in millimeter wave band by this study is used as the scaled basic transmitter and receiver antenna type in the `Security Fence` radar system working at 1.25 GHz (L- band) developed and created by TUBITAK-MRC International Laboratory for High Technologies (TLHT). Ill