Geliştirilen transmisyon-hat ve rezonatör modelleri ile dikdörtgen mikroşerit antenleri analizi ve tasarımı

Abstract

-ııı- ÖZET Toprak düzlemi üzerinde aynı taban alanına sahip bir dielektrik taban ve onun üzerinde bulunan iletken yamadan meydana gelen antenler, mikroşerit antenlerdir. Mikroşerit antenlerin popülerliği gittikçe artmaktadır. Çünkü mikroşerit antenler uçakların ve uzay araçlarının aerodinamik yapısını bozmazlar, düşük üretim maliyetine sahiptirler, hafiftirler ve yapıları basittir. Bu avantajları yüzünden bu çalışmada, dikdörtgen mikroşerit antenlerin analizi geliştirilen transmisyon hat ve rezonatör modelleri ile yapılmıştır. Literatürde daha önce yapılan teorik ve deneysel çalışmaların çoğu, yalnız elektriksel olarak ince mikroşerit antenler için geçerlidir. Bu çalışmada geliştirilen modeller ise, hem elektriksel olarak ince hem de elektriksel olarak kalın dikdörtgen mikroşerit antenlerin analizi için kullanılabilir. Geliştirilen modellerde, effektif boyutlar kullanılmıştır. Anten parametreleri üzerinde yüzey dalga kayıplarının etkisi de belirlenmiştir. Ayrıca uzay dalga verimliliği, rezonans -frekansı ve ışıma kalite -faktörü için yeni kapalı form ifadeler elde edilmiştir. Birinci bölümde, mikroşerit antenlerin avantajları, dezavantajları ve yapısı verilmiştir. İkinci bölümde, elemental bir alandan ışıma analizi yapılarak dikdörtgen açıklık antenlerin analizi için, eşdeğerlik prensibi sunulmuştur. üçüncü bölümde, dikdörtgen mikroşerit antenlerin analizi için geliştirilen transmisyon hat modelleri verilmiş ve geniş bir frekans bandı üzerinde dikdörtgen mikroşerit antenlerin giriş karekteristiklerini belirlemek için transmisyon hat modeli kullanılarak bir metod geliştirilmiştir.-ıv- Dördüncü bölümde, geliştirilen rezonatör modellerinin temel özellikleri, dikdörtgen mikroşerit antenlerin karekterist ik parametrelerini belirlemek için verilmiştir. Beşinci bölümde, dikdörtgen mikroşerit antenler için basamak- basamak dizayn işlemleri ve belirsizlik analizi sunularak bu antenlerin CAD'nı geliştirilmiştir. Son bölümde ise, sonuçlar ve öneriler tartışılmıştır.

- v- SUMMARY Antennas made from patches o-f conducting material on a dielectric substrate above a ground plane are referred to as microstrip antennas. Use of microstrip antennas is becoming increasingly popular since they have been -found to be lightweight, simple, and inexpensive to -fabricate and can easily be flush mounted on air or spacecraft. Because of these advantages, in this study the rectangular microstrip antennas have been analyzed using the improved transmission line models and rezonatör models. Most of the previous theoretical and experimental work has been carried out only with electrically thin microstrip antennas. The models improved in this work can be used to analyze both electrically thick and thin rectangular microstrip antennas. Effective dimensions have been used in the improved models. Effects of surface wave losses on antenna parameters have been also determined. The new closed- form expressions have been obtained for the space wave efficiency, resonanant frequency, and radiation quality factor. In the first part, advantages, disadvantages and the structure of the microstrip antennas have been given. In the second part, the radiation from an elemental area has been analyzed and field equivalence principle has been introduced for analyzing of the rectangular aperture antennas. In the third chapter, the improved transmission line models were presented to analyze the rectangular microstrip antennas. A method has been devoloped using the transmission line model to predict the input characteristics of rectangular microstrip antennas over a wide band of frequencies.-vi- In the -fourth section, the main -features of the improved cavity models have been given -for the determination o-f the rectangular microstrip antenna characteristic parameters. In the fifth chapter, a step- by- step design procedure and uncertainity analyze for the rectangular microstrip antennas were presented. CAD o-f these antennas was devoloped. In the last part, results and suggestions have been discussed.