Page 149 - bilgem-teknoloji-dergisi-6

Bahattin TÜRETKEN, Umut BULUŞ, Ömer YILMAZ Anten Ölçüm Sistemleri ve Hata Analizleri – I: Düzlemsel Yakın Alan Ölçüm Sistemi

değişmeyen anten kazancı ve yüksek bant genişliği probun Bu yöntem dizi antenlerde kullanılmakta ve dizi Dikey olarak hareket ettirildiğinde ise, tavan ve zeminden diyagramı hem de VSWR grafiklerinde, UEKAE probunun
en önemli özelliklerindendir. Probun ön tarafındaki yarım elemanlarından çalışmayanlar olduğunda, bunlar tespit gelen yansımalar görülür. sonuçlarının piyasadan alınan probun sonuçlarıyla örtüştüğü
kürede ”sıfır” (null) noktalarının bulunmaması istenilen edilebilmektedir. Devre çözümleyicisinin duyarlığı, dinamik aralıkları, görülmektedir.
diğer bir özelliktir. İstisnai olarak Grimm, sıfır noktalarının Yakın alan ölçüm hataları, diğer mikrodalga kapılara bağlı konnektörlerden sızan akımlar vb. de diğer
bulunmasının istenmeyen işaretlerin yok edilmesi için ölçümlerinden çok daha fazla dikkat çekmiştir. (Hataların hata kaynaklarıdır. UEKAE

kullanılabileceğini belirtmiştir [3]. Anten ölçümlerinde birçok kaynağı bulunabilir, ancak bunların her birinin NSI
genellikle ana hüzme kadar yan hüzmeler de önem etkilediği anten parametreleri bilindiğinde, ölçüm sırasında 4.3.4 Tipik Ölçüm Hataları
içermektedir. Bu durumda probun ana hüzme tarafından karşılaşılan hataların kaynakları saptanabilir).
aldığı alan değeri, yan hüzmelerin bulunduğu taraftakinden Prob konumlandırma, prob yeri, prob titreşimi, prob
daha büyük olduğu için istenilen yönde bir ”sıfır”’ı olan prob 4.3.1 Prob Konumlandırma Hatası yöneltme hatası, prob ışıma diyagramı, prob saçılması,
kullanılması daha uygundur. Bu sıfır sayesinde ana hüzme tarama sınırlandırma, oda saçılması, kaçak ve örtüşme
bastırılırken, yan lobtan gelen alan değeri alınır. Böylece yan Antenin hizalanmasından kaynaklanan hata, antenin hataları yan lobları etkileyen hatalardır (Şekil 8).
hüzmeler daha net görülebilir. kazancının en yüksek olduğu noktanın kaymasına neden
olur. Buna yöneltme hatası (boresighting error) denir. Prob
Prob, aynı zamanda, düşük saçılma kesitine ve yansıma konum hataları, anten dizilerinde eleman konumu
katsayısına sahip olmalıdır. Probun konumundaki sapmalara hatalarına benzerlik gösterir. Eğer hüzme (beam) antene dik Cihazdan θ Tarama
sınırlandırma
karşı duyarlığı azaltmak ve soğuruculardan gelen ışıyor ise, sadece z yönünde hatalara yol açar; hüzme kaynaklanan hatalar
yansımalardan az etkilenmek için probun ön/arka oranının yönündeki hata bileşeni tahmin edilebilen bir faz hatası Doğrusallık
(front-to-back ratio) iyi olması gerekmektedir. Geniş hüzme doğurur. Sıcaklık, kablo uzunluğu değişimi ve prob sarkması Frekans Kayması D
genişliği probun sağlaması gereken diğer bir koşuldur. faz hatalarına neden olan diğer etkenlerdir. Bu hatalar ana Kaynak Alıcı Kablo
uzunluğu
Yakın alan probları genelde silindirik dalga kılavuzu, hüzmeyi ve ilk sıfırları etkiler. Antenden L kadar uzaklıkta Kuplaj Şekil 9. Prob geriye dönüş kaybı.
dikdörtgen dalga kılavuzu, tırtıklı huni anten (corrugated θ açısı kadar bir sapma, hüzmede θλ /2 L kadar döndürme Bilgisayar Ortam
π
horn antenna) veya piramit huni anten biçimindedir hatasına neden olur. Faz hatalarından kaynaklanan Algoritma sıcaklığı
Duvar
(pyramidal horn antenna) [6] (Şekil 7). parabolik faz dağılım eğrisi, hüzmede omuzların (skirt) yansıması 4.4 Prob Doğrulama Hataları
oluşmasına neden olur. Hesaplamadan Prob doğrulama hatası, yakın alan ölçüm sistemlerindeki
kaynaklanan hatalar
hatalardan biridir. Probun ışıma diyagramı kadar, eş genlik
4.3.2 Prob Işıma Diyagramı ve faz yüzeylerinin oluşturulması da önemlidir. Bu durumu
Probun ışıma diyagramından kaynaklanan hatalar, anten Prob test etmek amacıyla, Küresel Yakın Alan Ölçüm Sistemi’nde
ölçümünde kazanç ve yan lob düzeyini etkiler. Probun saçılması prob doğrulama verisi kullanılarak ve kullanılmadan, iki
y farklı ölçüm yapılmıştır. Sonuçlar, küresel yakın alan
yansıma saçılmalarını kestirmenin en iyi yollarından biri,
prob ile anten arasındaki uzaklığın (z yönünde) Prob ışıma z sisteminde prob doğrulama (probe correction) hatasının çok az
değiştirilerek, doğrudan ve yansımalarla gelen işaretlerin örüntüsü x etki ettiğini göstermektedir. Şekil 11’de alınan ölçüm
toplamını gösteren sonuçlardaki dalgalanmanın (ripple) Ön-arka Pozisyon sonuçları görülmektedir.

Şekil 7. ATAM Laboratuvarı’nda kullanılan bazı problar. gözlemlenmesidir. α, dB olarak tepeden tepeye dalgalanma oranı
ve R = 10 α 20 olmak üzere, yansıyan işaret doğrudan gelen

işaretten 20log [(R − 1) (R + 1) ] dB kadar düşüktür. NSI UEKAE
Probtan yayılan dalgaların bir kısmı antenin yüzeyinden
yansıyarak proba ulaşır ve probun üzerinden yansıyarak Şekil 8. Yakın alan ölçüm hataları.
tekrar antene döner. Bu durum ölçümde hataların olmasına 4.3.3 Tarama Sınırlandırma ve Oda Kaynaklı Yansımalar
neden olur; bu yüzden probun küçük boyutlu olması istenir. Anten yüzeyini prob ile tarayarak ölçüm alınabilecek Fazda ve genlikte meydana gelen rastlantısal hatalar da
Prob genel olarak ölçümü yapılan antenden birkaç dalga aralık sınırlı olduğundan antenin yaydığı tüm alan yine yan lobları etkiler. Test edilen antenin hizalama hatası
L
boyu uzaklığa yerleştirilir. Böylece, probtan yayılan ölçülememektedir. Antenin etrafındaki D + 2tanθ kadar ölçülen ışıma diyagramında kayıklığa neden olur. Prob GENL?K [dB]
yansımalardan daha az etkilenilmiş olur. Yansımaların alanda alınan veriler matematiksel işlemlerle uzak alan kazancı hatası, genlikte doğrusal olmayan hatalar ve
azaltılması için probun arkasına soğurucular yerleştirilmiştir. ifadesine dönüştürülmekte, fakat alınamayan verilerin dinamik aralık, ölçümde kazanç sonucunu etkileyen
Şekil 8’de yansımalardan ve probun ön/arka oranından getirdiği bir hata her zaman bulunmaktadır. İşte bu hatalara faktörlerdir [3].
kaynaklanan saçılmalar gösterilmektedir. “tarama sınırlandırma hatası” (scan truncation) adı verilir. Prob kaynaklı hataların bir kısmı, iyi tasarlanmış ve
Oda kaynaklı yansımalar, odanın içinde anten ve prob doğrulama faktörleri düzgün çıkarılmış problar yardımıyla
4.3 Performans ve Hatalar en düşük düzeye indirilebilir. Bu amaçla, 12,4–18 ve 18–
dışında kalan kısımdan kaynaklanan yansımalardır. Bu

Yakın alan ölçümünün önemli avantajlarından biri, test yansımalar, antenin oda içinde λ / 4 kadar hareket 26,5 GHz frekans aralıklarında çalışan 2 adet prob AÇI [°]
edilen antenin hatalarını tanımlayabilme yeteneğidir. Bu ettirilmesiyle meydana gelen değişimler ve bilinen soğurucu tasarlanmış ve gerçekleştirilmiştir. Daha sonra UEKAE’de bu Şekil 10. X bandında çalışan bir antenin elevasyon ışıma diyagramının
durum, uzak alan ışıma diyagramının matematiksel olarak yansıtma oranı kullanılarak saptanır. Eğer yanlamasına problar, düzeltme faktörleri bulunan, kalibre edilmiş diğer farklı problar ile küresel yakın alan ölçüm sistemi
anten yüzeyindeki yakın alana dönüştürülmesiyle elde edilir. kaydırılırsa, oda kaynaklı dalgalanmaların kayması beklenir. problarla karşılaştırılmıştır. VSWR ve ışıma diyagramı olarak kullanılarak elde edilmesi.
iki farklı grafik Şekil 9 ve Şekil 10’da verilmiştir. Hem ışıma

146 Sayı 06 Mayıs-Ağustos 2011 http://www.bilgem.tubitak.gov.tr/ 147
·