Computing the effect of antenna locations on the radiation pattern on board complex platforms
Kompleks platformların üzerindeki antenlerin yerleşimlerinin ışıma paternlerine etkisi
- Tez No: 150527
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ARİF ERGİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2004
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Deniz Harp Okulu Komutanlığı
- Enstitü: Deniz Bilimleri ve Mühendisliği Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 63
Özet
ABSTRACT (TURKISH) KOMPLEKS PLATFORMLARIN ÜZERİNDEKİ ANTENLERİN YERLEŞİMLERİNİN IŞIMA PATERNLERİNE ETKİSİ Anahtar Kelimeler : Antenler, fiziksel optik yaklaşıklığı, ışınım paterni, yüzey akımları, saçılma, saçılma alanları, radar kesit alanı Modern uçaklar ve gemiler gibi karmaşık platformlar pek çok muhabere sistemiyle donatılmıştır. Bu sistemlerin performansını sadece antenlerin tip ve yapıları belirlemez. Bu antenlerin gemi üst yapısıyla olan etkileşimleri de performansı etkiler. Temel olarak anten ile üst yapı etkileşimi kör bölgeler yaratabilir. îdeal olarak, sonuçta ortaya çıkan performans gerçek platform etrafında yapılan ölçümlerle belirlenebilir. Ancak bu yüksek maliyet ve teknoloji gerektiren bir yöntemdir. Alternatif olarak, anten performansı bilgisayar yazılımları aracılığı ile analiz edilebilmektedir. Bir antenin, gemi gibi karmaşık bir platformun üzerine yerleştirildiğindeki ışınım performansı; antenin boşluktaki ışınımı ve anten ile platformun etkileşimi sonucunda platform üzerinde indüklenen yüzey akımlarının neden olduğu ışınım (saçılma) bir arada düşünülerek hesaplanmalıdır. Sadece platform üzerinde indüklenen akımların neden olduğu saçılmanın hesaplandığı radar kesit alanı (RKA), ışınım paterninin özel bir durumudur. Saçılan alanlar, tam olarak sadece bazı basit geometrik cisimler için analitik olarak hesaplanabilmektedirler. Uçak ya da gemi gibi karmaşık yapıdaki platformlar için saçılan alan hesabı analitik olarak yapılamadığından, bu hesaplama nümerik yöntemler kullanılarak yapılmaktadır. Saçılan alanların hesabında kullanılan ışınım integrali yüzeyde indüklenen akımların bilinmesi ile hesaplanabilir. Bu tezde, platform yüzeyinde fiziksel optik kuralları dahilinde indüklenmiş akımların oluşturduğu saçılan alanların hızlı ve tam şekilde hesaplanmasını sağlayacak analitik bir teknik geliştirilmiştir. Sadece uzak alan şartı altında geçerli olan bu tekniğin antenin platformun çok yakınında olduğu ııı
Özet (Çeviri)
gerçekçi bir durum için de etkin şekilde kullanılmasını sağlayan bir karma yöntem de geliştirilmiştir. Böylece anten-platform etkileşimi ve anten ışınımı belirlenerek, karmaşık bir platform üzerine yerleştirilmiş bir antenin ışınım performansını minimum işlem maliyeti ile hesaplayacak ve kullanıcı ara birimi sayesinde sonuçları görselleştirebilecek bir yazılım tasarlanmıştır. Ayrıca, hazırlanan yazılıma RKA hesabı yapabilme ve görüntüleyebilme özelliği de kazandırılmıştır. Üzerinde akım indüklenen platformdan saçılan alanları bulabilmek için, platformu geometrik şekillere bölerek modellemek gerekir. Bu modellemede yaygın olarak, her tür yapıyı modellenıeye uyması ve geometrik tanımlarının kolay olması nedeniyle üçgenler kullanılır. Platform üzerinde indüklenen akımların neden olduğu saçılan alanlar, platformu modelleyen her bir üçgen üzerinde indüklenmiş yüzey akımları belirlenip üçgenler üzerinden yüzey integralleri alınarak hesaplanır. Bu integrallerin alınmasında standart olarak kullanılan nümerik integrasyon (7 noktalı Gauss formülü), büyük yüzeyler üzerinden integrallerin alınması esnasında çok yüksek hesap yükü getirir. Bu tezde geliştirilen analitik yöntemle saçılan alan integrallerinin her tür yüzey (büyük yada küçük) için hızlı ve doğru alınabilmesi sağlanmıştır. Tez kapsamında teorik olarak açıklanan bu yeni yöntemin doğruluğu ve nümerik integrasyona olan üstünlüğü uygulamalar ile gösterilmiştir. Karmaşık platformlar üzerine yerleştirilmiş antenlerin ışınım performansları, anten yerleşimlerinin ışınım paternine etkisi ve uygun anten yerinin seçilmesinin önemi, hazırlanan yazılım ve geliştirilen analitik formül marifetiyle hızlı ve doğru olarak hesaplanmış ve görselleştirilmiştir. ivABSTRACT (ENGLISH) COMPUTING THE EFFECT OF ANTENNA LOCATIONS ON THE RADIATION PATTERN ON BOARD COMPLEX PLATFORMS Key Words : Antenna, physical optics approximation, radiation pattern, surface currents, scattering, scattered fields, radar cross section Complex platforms such as modern aircraft and ships, are equipped with many sensors and communication systems. The performances of these systems are not determined only by the types and structures of the antennas. The interactions between the antennas and superstructures of the complex platforms also influence the performance. Basically, the interaction between the antenna and the superstructure of a platform may cause blind sectors. Ideally, the exact results for a real platform can be determined by measurements. However, this is an expensive method incurring high costs as well as technology. Analysis of the antenna performance by software is an alternate method. While evaluating the radiation performance of an antenna on board a complex platform, the radiation of the antenna should be considered together with the platform-induced radiation (scattered electromagnetic field), which is the result of the interaction between the antenna and the platform. The radar cross section (RCS), is a special situation for the radiation pattern in which only the scattered electromagnetic field, caused by surface currents on the platform, is evaluated. The scattered electromagnetic fields can be evaluated exactly by analytical formulas only for a few simple geometric objects. Therefore, for the complex platforms, such as ships and aircraft, the scattered electromagnetic fields are evaluated by numerical quadrature. The radiation integrals need to be evaluated for computation of scattered fields, when the surface currents induced on the platform are resolved. In this thesis, an analytical technique for accurate and rapid computation of electromagnetic fields, whose sources are the inducedcurrents obtained with the physical optics approximation, is developed. Since the developed analytical technique is valid only in the far-field, a hybrid method that is applicable when the antenna is in the vicinity of the platform is also proposed. Finally, a software which evaluates the radiation performance of an antenna on board a complex platform with minimum cost and visualizes the results, is designed. An RCS evaluation and plotting opportunity is added to the software as an option. In order to compute the scattered fields caused by the induced currents, the platform has to be modeled by polygons. Triangles are used commonly because of their conformity for modeling any kind of composite shape and simplicity of geometric definition. The surface currents, induced on each triangle which model the platform, has to be determined and while computing the platform-induced radiation (scattered fields), the surface integrals should be evaluated by these surface currents. While evaluating these surface integrals, the cost of evaluation by standard numerical quadrature (7-point Gussian formula) becomes very excessive especially for large scaled surfaces. By this thesis, a novel analytical formula is developed which is exact, rapid and free from the size of the platform. The accuracy, speed, performance and gains of the new approach are shown by sample applications in the thesis. In addition, the radiation performance of the antennas placed on the complex platforms, the effect of the antenna location on the radiation pattern and the importance of the proper location for an antenna are evaluated and visualized by the software based on the novel analytical formula. VI
Benzer Tezler
- Cep telefonları ve cep telefonu antenleri
Başlık çevirisi yok
ÖNDER TÜRKOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEVDET IŞIK
- İstanbul Çatalca bölgesinde uzaktan algılama yöntemleri ile metropoliten analizi
Başlık çevirisi yok
F.ZEHRA ALKAN
- Amaca uygun olarak yansıma ve iletim karakteristikleri değiştirilebilen yapısal yüzey malzemesi
Design for the structural surface material at which reflection and transmission characteristics can be controlled
BORA DÖKEN
Doktora
Türkçe
2017
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MESUT KARTAL
- Milimetrik dalga radarı için polarizasyon çevirmeli dalga kılavuzu yarıklı dizi anten tasarımı
Polarization converted waveguide slot array antenna design for milimeter wave radar
ONUR CUMURCU
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET SERDAR TÜRK
- GPS-WGS 84 koordinatlarının 2 ve 3 boyutlu transformasyonlarında ölçek faktörünün etkisi ve düşey transformasyon yöntemleri
effects of scale factor on GPS-WGS 84 coordinate transformations in 2-d & 3-d and methods for vertical transformations the navstar gps
A.ŞULE ERDEM
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiJeodezi ve Fotogrametri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUHAMMED ŞAHİN