Page 127 - bilgem-teknoloji-dergisi-4

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

9 SONUÇ
sahip olurlar ve akım dağılımları da aynı olur. Dizinin ışıma içerisindeki tüm elemanlar için yaklaşık olarak aynıdır.
diyagramı diyagram çarpım ilkesi kullanılarak Dalga boyuna göre büyük açıklıklara sahip bir düzlemsel Bu çalışmada faz dizili antenlerin genel mimari yapısı,
hesaplanabilir. çeşitleri ve çalışma prensipleri incelenmiştir. Dizi antenlerin
dizinin yönlendiricilik kazancı, dizinin elemanları eş genlikle
Dizi eleman faktörü g r ( ) , θφ ; dizi içerisindeki diğer beslendiğinde ve elemanlar ızgara kulakçıklar oluşmayacak tasarımında önemli olan konulardan bahsedilmiştir. Örnek
bütün elemanlar, elemanları besleyen iletim hattı ile uyumlu biçimde yerleştirildiğinde dizi açıklığının alanı ile ilişkilidir. bir düzlemsel dizi tasarımı yapılmış, yan kulakçık bastırma,
hüzme tarama teknikleri kullanılarak sonuçlar verilmiştir.
kaynak direnci ile sonlandırıldıklarında beslenen tek bir Bu kazanç
elemandan elde edilen güç ışıma diyagramı olarak 4 NA KAYNAKÇA
π
tanımlanır. Bu dizi eleman faktörü bütün kuplaj etkilerini d (G ) , θφ = λ 2 e A cosθ (28)
içermektedir. [1] D. K. Cheng, Field and Wave Electromagnetics, 2nd ed.
şeklinde ifade edilir. Burada A tek bir elemanın kapsadığı Reading, MA: Addison-Wesley, 1989.
Büyük bir dizi içerisinde bütün elemanların aynı ışıma alandır. e ise, “açıklık verimliliği” olarak tanımlanır. Bu [2] J. L. Volakis (ed.), Antenna Engineering Handbook, 4th
A
diyagramına sahip olduğu kabul edilir. Elemanlar eş ifadelerin sonucu olarak dizi eleman faktörü ed. New York: McGraw-Hill, 2007.
genlikle beslendiği zaman, dizinin bir ( ) , θφ doğrultusunda [3] R. J. Mailloux, Phased Array Antenna Handbook, 2nd ed.
π
gerçeklenen kazancı ( g θφ = ) , 4 A cosθ ⎡ Γ ( 1− ) , θφ 2 ⎤ (29)
r λ 2 ⎣ ⎦ Boston: Artech House, 2005.
( G θφ = ( Ng ) , θ φ (26) [4] R. C. Hansen, Phased Array Antennas. New York: John
) ,
r r
olacaktır. Şekil 8. Düzlemsel dizinin besleme genlik dağılımının değiştirilmesinin Wiley & Sons, 2001.
olarak ifade edilir. Burada g r ( ) , θφ aynı doğrultuda tek bir ardından elde edilen anten ışıma diyagramı.
eleman beslendiğinde gerçeklenen kazanç ifadesidir. N ise Dizi elemanları arasındaki kuplaj ve bunun anten kazancı [5] E. Brookner, Practical Phased-Array Antenna Systems.
Boston: Artech House, 1991.
eleman sayısıdır. ile aktif yansıma katsayısına olan etkileri dizi eleman faktörü Elde edilen ışıma diyagramından da görüleceği gibi en
içerisinde gömülüdür. Dizi eleman faktörü eleman sayısı [6] J. Colin, “Phased array radars in France: present and
Kayıplardan ve direnç uyumsuzluklarından dolayı yeteri kadar büyük olan bir dizinin merkezdeki yakın yan kulakçık düzeyi –29,4 dB olmuştur. Bununla future,” Proc. IEEE Intl. Symp. Phased Array Syst. Technol.,
antenin gerçeklenen kazancı yönlendiricilik kazancından elemanlardan biri beslenerek ölçülebilir veya bu değer, birlikte dizinin yarım güç hüzme genişliği artarak 21,6° Boston, Massachusetts, Oct. 1996, pp. 458–462.
daha az olacaktır. Eğer anten ile besleme ağı arasında kayıp dalga kılavuzu simülatörleri kullanarak, sınırlı tarama açıları olmuş ve kazancı ise 19,2 dB değerine düşmüştür. [7] D. Parker and D. C. Zimmermann, “Phased arrays—
olmadığını ve sadece uyumsuzluk kayıplarının olduğunu üzerinde aktif yansıma katsayısının ölçülmesi ile elde Düzlemsel dizi ile son olarak elektronik hüzme tarama part I: theory and architectures,” IEEE Trans. Microwave
kabul edersek, bu durumda gerçeklenen kazancın edilebilir. Aktif yansıma katsayısı dalga kılavuzu çalışması gerçekleştirilmiştir. Burada elemanların besleme Theory Tech., vol. 50, no. 3, pp. 678–687, Mar. 2002.
yönlendiricilik kazancına oranı simülatörlerinin bilgisayar modelleri kullanılarak da faz değerlerinin uygun bir şekilde ayarlanması ile hüzme 10° [8] G. W. Stimson, Introduction to Airborne Radar, 2nd ed.

( G θ ) ,φ (/ G θ ) ,φ ( 1 φ ) , θ =− Γ 2 (27) hesaplanabilir. döndürülmüştür. Çalışma sonucunda elde edilen ışıma Mendham, NJ: SciTech Publishing, 1998.
r d diyagramı Şekil 9’da gösterilmiştir. [9] D. L. Harame et. al., “The revolution in SiGe: impact on
biçiminde olacaktır. Burada ( Γ ) , θφ aktif yansıma katsayısı 8 ÖRNEK UYGULAMA Oluşan hüzmenin yarım güç hüzme genişliği 17,4° devices electronics,” Applied Surface Science, vol. 224, no.
olarak tanımlanmaktadır. Aktif yansıma katsayısı dizi Çalışma kapsamında xy düzlemine yerleştirilmiş bir olmuştur. Bu değer (17) kullanılarak yapılan hesaplama ile 1–4, pp. 9–17, 15 Mar. 2004.
içerisindeki bütün elemanlar istenilen yönlendirme açısına düzlemsel dizi anten tasarımı gerçekleştirilmiştir. Düzlemsel aynıdır. Antenin kazancı 20,6 dB olarak kalmış, yan kulakçık [10] S. Panaretos et al., “A broadband, low-sidelobe, dynamic
uygun faz dağılımı ile beslendiğinde belirlenebilir ve bu dizide y eksenine paralel beş satır ve her bir satırda da beş düzeyi ise –12,3 dB olmuştur. weighting three-channel receive, X-band active array,”
değer bir elemandan yansıyan gücün ölçümüdür. Böylece, eleman olmak üzere toplamda 25 eleman bulunmaktadır. IEEE MTT-S Intl. Microwave Symp. Dig., San Francisco,
California, June 1996, vol. 3, pp. 1573–1576.
kuplaj etkileri eşdeğer bir aktif yansıma katsayısı ile ifade Bu düzlemsel dizi yapısı faz dizili antenin bir alt dizisi olarak
edilebilir. Bu aktif yansıma katsayısı da geniş bir dizi düşünülebilir. Diziyi oluşturan anten elemanları % 30 bant [11] R. Sturdivant, C. Ly, J. Benson, and M. Hauhe, “Design
and performance of a high density 3D microwave
genişliğine sahip olan yığın (stacked) yama anten yapısında module,” IEEE MTT-S Intl. Microwave Symp. Dig.,
3
olup, boyutları 44.5 1× × cm ’tür. Denver, Colorado, June 1997, vol. 2, pp. 501–504.
Gerçekleştirilen çalışmada düzlemsel dizinin yan kulakçık [12] S. J. Orfanidis, Electromagnetic Waves and Antennas. ECE
düzeylerinin bastırılması ve ana hüzmenin belirli bir açıya Dept., Rutgers University, 2008:
yönlendirilmesi amaçlanmıştır. http://www.ece.rutgers.edu/~orfanidi/ewa/.
[13] R. S. Elliott, Antenna Theory and Design. Englewood
Şekil 7’de düzlemsel dizinin eş genlik ve fazla beslendiği Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1981.
durumdaki ışıma diyagramı görülmektedir.
[14] E. T. Bayliss, “Design of monopulse antenna difference
Tasarlanan dizinin yarım güç hüzme genişliği 17,2°, en patterns with low side lobes,” Bell Syst. Tech. J., vol. 47,
yüksek yan kulakçık düzeyi –13 dB ve kazancı 20,6 dB’dir. pp. 623–650, May-June 1968.
-13 dB’lik yan kulakçık düzeyi birçok uygulama için uygun [15] L. Changyuan, D. Shuanyu and H. Guobao, “A limited
bir değer değildir ve azaltılması gerekmektedir. Bu nedenle scan phased array system in circular grid
dizi anten tasarım teknikleri kullanılarak anten configuration,” Proc. CIE Intl. Conf. Radar, Beijing, Oct.
2001, pp. 210–213.
elemanlarının besleme genlik dağılımları değiştirilmiş ve Şekil 9. Düzlemsel dizinin hüzme tarama sonrasında elde edilen
yan kulakçık düzeyleri uygun değerlere çekilmiştir. Bu ışıma diyagramı.
çalışma sonrasında elde edilen ışıma diyagramı Şekil 8’de
Şekil 7. Düzlemsel dizi anten ışıma diyagramı.
gösterilmektedir.

124 Sayı 03 Mayıs-Ağustos 2010 http://www.uekae.tubitak.gov.tr/ 125
·