Page 125 - bilgem-teknoloji-dergisi-4

Bahattin TÜRETKEN, Koray SÜRMELİ Radar Antenleri – IV: Faz Dizili Anten Kuramına Genel Bakış

5.2 Doğrusal Dizilerin Yönlendiriciliği ve Hüzme Büyük dizilerde hüzme düşey düzlemde belirli bir açıya artımlı faz farkları verildiği durumda, dizinin iki yarısı yine a nm = aa (24)
n m
Genişliği yönlendirildiğinde hüzme genişliği zıt fazla beslenirse bu durumda yönlendirilmiş bir fark ışıma olacaktır.
diyagramı elde edilir. Eş aralıklarla yerleştirilmiş 16
Anten yönlendiriciliği ana hüzme doğrultusunda birim θ θ 3 (yönlendirmenin olmadığı durum / cosθ ) 0 (17) elemandan oluşan ve eleman besleme genlikleri Bayliss Yukarıdaki ifadelerden de anlaşılacağı üzere akım
3
açı başına ışınan güç yoğunluğunun ortalama ışınan güç biçimindedir. dağılımına göre belirlenmiş doğrusal bir dizi anten için fark dağılımının çarpanlarına ayrılabildiği durumda, bir
yoğunluğuna oranı olarak ifade edilir. Eğer herhangi bir ışıma diyagramı Şekil 6’da gösterilmiştir. düzlemsel dizinin dizi faktörü iki doğrusal dizinin dizi
uyumsuzluk kaybı yoksa kazanç yönlendiriciliğe eşit Bu ifade φ açısından bağımsız olan tarama faktörlerinin çarpımı olarak elde edilir.
olacaktır. Bu tanımla birlikte ana hüzmesi θ açısında düzlemlerindeki diziler için geçerlidir. Toplam ve fark ışıma diyagramları hedefleri belirlemek
0
oluşan bir dizi için yönlendiricilik ve izlemek amacıyla kullanılırlar. Toplam ışıma diyagramı Eğer düzlemsel dizide hüzme tarama yapılmak
5.3 Izgara Kulakçıklar bir hedefi belirlemek için yararlıdır. Ancak hüzme hedefin isteniyorsa, doğrusal dizilerde olduğu gibi, elemanlara
( E θ ) 0 2 konumunu belirlemek için çok geniştir. Hedef toplam ışıma düzgün artımlı faz farklarının eklenmesi gerekir. Bu
( D θ ) 0 = (12) Eğer elemanlar arası uzaklık dalga boyu ile
1 2 cos d d diyagramı ile aydınlatılır. Hedef yeteri kadar yakın durumda dizi faktörü
θθφ
4π ∫ ( E θ ) 0 karşılaştırıldığında yeteri kadar büyük ise bu durumda ışıma olduğunda, alıcı durumda fark ışıma diyagramı kullanılarak
N
tümuzay diyagramı içerisinde ızgara kulakçık (grating lobes) dediğimiz ( A θφ = ⎡ ⎢∑ a e jn ( x sin cos − ψ 0x )kd ⎤ ×
φ
θ
) ,
biçiminde olacaktır. ikinci bir ana hüzme oluşur. Dizi faktöründe üstel kısım hedefin ışıma diyagramının iki ana hüzmesi içerisinde ⎣ n= 0 n ⎥ ⎦ (25)
tutulması sağlanır. Hedef iki ana hüzme arasındaki sıfır
2π ’nin katı olduğunda ızgara kulakçıklar oluşacaktır. ⎡ M ⎤
θ
φ
İzotropik (özellikleri doğrultudan bağımsız) Örneğin x eksenine dizilmiş bir dizi için düşey düzlemde noktasında olmadığı zaman radar alıcısı ile bir geri dönüş ⎢∑ ae jm ( y sin cos − ψ 0 y ) kd ⎥
elemanlardan oluşan ve elemanlar arası uzaklığın dalga ızgara kulakçıklar işareti tespit edilir. Bu işaret hüzmenin eğimi ile orantılıdır ⎣ m= 0 m ⎦
boyunun yarısı kadar olduğu bir doğrusal dizide ve hüzmenin konumuna son derece duyarlıdır. Böylece biçiminde olacaktır.
yönlendiricilik ifadesi ana hüzmenin doğrultusundan kd sinθ − kd sin θ 0 2p π = (18) hedefin açısal konumu doğru bir şekilde belirlenebilir.
ı
bağımsızdır. p =± ( )1,2,3,... Burada ψ 0x ve ψ 0y , (9) ve (10)’da verildiği gibidir.
6 DÜZLEMSEL DİZİLER
2
∑ a açılarında oluşur.
D = n (13) Düzlemsel diziler diziyi oluşturan anten elemanlarının
0
∑ a n 2 Bir dizi herhangi bir açıya yönlendiğinde ızgara tamamının bir düzlem üzerinde yer aldığı dizi yapısıdır.
kulakçıkların görünür bölge içerisinde yer almamasını
Bu ifadenin en büyük değeri eş genlikli besleme sağlayacak bir kriter söz konusudur. Bu kriter Doğrusal diziler için daha önce sözü edilen hüzme
durumunda oluşur ve bu değer eleman sayısına eşittir. biçimlendirme ve yönlendirme işlemlerinin temel ilkeleri
d 1 düzlemsel dizilere genişletilebilir. Ancak, bazı pratik
İzotropik olmayan elemanlardan oluşan bir dizi için λ ≤ 1sinθ 0 (19) uygulamalarda düzlemsel dizilere özgü teknikler
+
yönlendiricilik ifadesini hesaplamanın basit bir formülü kullanılmaktadır.
yoktur. Bu durumda yönlendiricilik sadece integral biçimindedir.
ifadesinin çözülmesi ile elde edilebilir. Ancak yönsüz anten Izgara kulakçıkların bastırmak amacıyla kullanılan çeşitli Bir dikdörtgen ızgara üzerine ve xy düzleminde
elemanlarından oluşan bir dizi için yönlendiriciliğin kapalı yaklaşımlar mevcuttur. Bu yaklaşımlar aşağıdaki gibi yerleştirilmiş bir düzlemsel dizi için dizi faktörü
formda integrali alınabilir. z eksenine yerleştirilmiş bu sıralanabilir: N − 1M − 1 jnkd sin cosφ jm kd y sin sinφ
θ
θ
θφ
tipteki bir dizi antenin yönlendiricilik ifadesi A (, ) = ∑∑ a nm e x e (20)
• Antenlerin periyodik bir şekilde dizilmesi yerine n= 0 m = 0
∑ a 2 periyodik olmayan bir diziliş kullanılması; Şekil 6. Bayliss dizi fark ışıma diyagramı.
D = n (14) biçiminde ifade edilir. Burada x doğrultusundaki
a a m exp⎡ ∑∑ ⎣ jkd ( − − )n m cosθ 0 ⎤ ⎦ ⎣ ( sin c kd n m ⎤ ) −⎡ ⎦ • Izgara kulakçıkları bastırmak için daha geniş eleman elemanlar arası uzaklık d , y doğrultusundaki elemanlar
n
x
açıklığının ve eleman faktörünün kullanılması; arası uzaklık da d ’dir. N , y eksenine paralel olan satır
biçimindedir. y 7 ÖZDİRENÇ VE KUPLAJ
• Dizi ışıma diyagramının ızgara kulakçıklarında eleman sayısını, M ise her bir satırdaki eleman sayısını
Dizi antenlerin yarım güç hüzme genişliği, anten ışıma diyagramını en küçük değerine ulaştırmak amacıyla göstermektedir. a ise ilgili elemanın besleme genlik Bir dizi içerisindeki bir anten elemanının yapmış olduğu
nm
elemanlarının besleme genlik dağılımı ile değişmektedir. çoklu durum tekniğinin kullanılması; katsayını ifade etmektedir. ışıma, anten tek başına iken yapmış olduğu ışımadan
Örneğin yan kulakçık düzeylerini azaltmak için bir genlik farklıdır; çünkü dizi içerisindeki elemanlar arasında kuplaj
dağılımı seçildiğinde bu dağılım hüzme genişliğini • Dizi anten içerisinde farklı açıklığa sahip elemanların Eğer her bir satır, akım düzeyleri farklı bile olsa aynı söz konusudur. Bu da antenin ışıma yapısını değiştirebilir.
artıracaktır. Bir doğrusal dizinin ışıma diyagramının yarım kullanılması ve bunların yerleşimlerinin keyfi bir şekilde akım dağılımına sahipse bu durumda akım dağılımı Dizi kuramı incelenirken akım dağılımlarının tüm antenler
güç hüzme genişliği radyan cinsinden yapılması; “çarpanlarına ayrılabilir”. Bu durumda dizi faktörü için aynı olduğu ve sadece genlik ve faz olarak farklı
• Büyük dizilerin alt dizilere ayrılması [15]. (21) olabileceği söylenmişti. Sonlu dizilerde elemanlar arasındaki
) ,
θ 3 0,866B λ = b / L (15) ( A θφ = x ( A θ ) ,φ y ( A ) , θ φ kuplajdan dolayı akım dağılımları değişmektedir. Dizinin
L = Nd (16) 5.4 Dizi Fark Işıma Diyagramları olarak yazılabilir. Burada merkezindeki ve kenarlarındaki anten elemanları frekansın
N
biçiminde ifade edilir. Eğer eş aralıklarla yerleştirilmiş elemanlardan oluşan ( A θφ = ∑ a e jnkd x sin cos φ (22) ve tarama açısının fonksiyonu olan farklı akım dağılımlarına
θ
) ,
doğrusal bir dizi içerisindeki eleman sayısı çift ise, iki ana x n sahip olurlar. Bu koşullar altında kuplajın hesaba katıldığı
Burada L dizi açıklığıdır veB hüzme genişletme n = 0 dizi eleman faktörünün tanımlanması gerekmektedir.
b
faktörüdür. Bu faktör eş genlik besleme durumu için bire hüzmeden oluşan simetrik bir fark ışıma diyagramı elde M jmkd y sin sin φ
θ
∑
etmek mümkündür. Fark ışıma diyagramları dizinin iki
) ,
m
eşittir. Farklı besleme genlik dağılımları için ise 1’den büyük yarısının zıt fazla beslenmesi ile elde edilir. Elemanlara y ( A θφ = m = 0 a e (23) Toplam eleman sayısının kenar eleman sayısından çok
olacaktır. daha fazla olduğu büyük diziler sonsuz dizi olarak
hüzmeyi belirli bir açıya yönlendirecek şekilde doğrusal ve düşünülebilir. Bu durumda tüm antenler aynı çevre yapısına
122 Sayı 03 Mayıs-Ağustos 2010 http://www.uekae.tubitak.gov.tr/ 123
·