Analysis of slotted sectoral waveguide antenna arrays embedded in cylindrically stratified media
Silindirik katmanlı ortamlarda sektörel yarıklı dalga kılavuzu dizi antenlerin analizi
- Tez No: 335619
- Danışmanlar: DOÇ. DR. VAKUR BEHÇET ERTÜRK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 110
Özet
Dielektrik kaplamalı yarıklı dalga kılavuzu anten dizileri, düşük pro lleri, yüksek güç dayanımları ve kullanılan platform üzerindeki eğik yüzeylere uyumlanabilmeleri sebebiyle askeri ve ticari uygulamalarda tercih edilmektedir. Eğik yüzey uyumluluğu özellikle aerodinamiğin ve radar kesit alanının (RKA) kritik olduğu hava platformlarında gerekli hale gelmektedir. Bir hava platformunda anteni aşırı uçuş şartlarından korumak için bir veya daha fazla dielektrik katman kullanılabilir. Eğik yüzeylere uyumlu yarıklı dalga kılavuzu anten dizilerin isabetli analizi ve tasarımı oldukça ilgi çeken bir konu olmasına rağmen literatürde bulunan analiz yöntemleri genellikle düşük etkinlikleri ve yüksek rastgele erişimli hafıza (RAM) gereksinimleri nedeniyle tercih edilmemektedir. Mevcut analiz yöntemleri içinde en yaygın kullanılanlar, Momentler Metodunu kullanan integral denklem çözümleyicilerdir. Ancak, integral denklem çözümleyiciler özellikle silindirik katmanlı ortamların bulunduğu problemlerde çok uzun matris oluşturma süreleri nedeniyle yaygın olarak kullanılmamaktadır. Bu çalışmada eşeksenel olarak dielektrik katmanlar ile kaplı bir yarıklı sektörel dalga kılavuzu anten, birleşik Momentler Metodu/Green'in fonksiyonu tekniği ile uzamsal uzayda çözümlenmiştir. Sektörel dalga kılavuzu içinde sadece temel modun (TE11) uyarıldığı varsayılmıştır. Sektörel dalga kılavuzunun geniş kenarına boylamasına açılan yarıklar dik yönde oldukça ince olduklarından sadece enine elektrik (TE) modların yayıldığı varsayılabilir. Dalga kılavuzunun metal duvarlarının kalınlıklarının olmadığı varsayılır. Çözümleme yapılan geometri denklik teoremi ve yarıklar üzerinde temsili manyetik akım kaynakları kullanılarak ikiye bölünür. Duvar kalınlığının hesaba katılması istendiğinde geometri üçe bölünerek üçüncü bölge olarak bir sektörel oyuk tanımlanabilir. Yarıklar üzerindeki temsili manyetik kaynaklar sonlu sayıda parçalı sinüzoit fonksiyon ile ifade edildikten sonra manyetik alan integral denklemini oluşturmak için yarıklar üzerinde teğet manyetik alanların devamlılığı uygulanır. Oluşturulan integral denklemi, Galerkin'in yöntemi kullanılarak matris denklemi haline getirilir. Karşılıklı geçiri matrisinin elemanlarının hesaplanması için problemin iki bölgesi için iki farklı Green'in fonksiyonuna ihtiyaç vardır. Sektörel dalga kılavuzunun iç bölgesi için, ikici Green'in fonksiyonunun boylamasına manyetik akımları boylamasına manyetik alanlara ilişkilendiren bileşeni detaylı şekilde türetilmiştir. Silindirik katmanlı ortam için ise manyetik akım modlarının kesiştiği veya üst üste olduğu durumlarda dahi kullanılabilen kapalı-form Green'in fonksiyonları türetilmiştir. Bu çalışmada sunulan çözümleme yöntemi silindirik katmanlı ortamlarda gömülü malzemeye entegre dalga kılavuzları, oyuk antenler ve benzeri açıklık tipi antenlerin analizi için de kullanılabilir. Bu çalışmada sunulan çözümleme yöntemi ile, örnek silindirik katmanlı yarıklı sektörel dalga kılavuzu yapıları için eşdeğer yarık akımları ve uzak-alan ışıma örüntüleri hesaplanmış, ve elde edilen sonuçlar tam dalga elektromanyetik çözümleyicilerin sonuçları ile kıyaslanmıştır.
Özet (Çeviri)
Slotted waveguide antenna arrays with dielectric covers are widely used in both military and civil applications due to their low-pro le, high power handling capacity, and the ability to conform to the host platform. Conformity is especially required for air platforms where aerodynamics and radar cross section (RCS) of the vehicle are of utmost importance. For an air platform, one or more dielectric layers (monolithic or sandwich radomes) can be used to protect the antenna from the extreme flight conditions. Although accurate and ecient design and analysis of low-pro le conformal slotted waveguide arrays is of great interest, available solution methods in the literature usually suff er in terms of efficiency and memory requirements. Among the available solution methods, integral equation (IE)based ones that utilize the Method of Moments (MoM) are widely used. However, the IE solvers suff er from long matrix fi ll times, especially when cylindrically stratifi ed media are considered.In this study, a slotted sectoral waveguide antenna, coaxially covered by multiple dielectric layers is analyzed with a hybrid MoM/Green's function technique in the space domain. Only the fundamental mode of propagation (TE11) is assumed to be excited inside the sectoral waveguide. The longitudinal slots are on the broadside wall of the sectoral waveguide and are very thin in the transverse direction; therefore, only the TE modes are assumed to propagate. The solution domain is divided into two by using the equivalence theorem and fi ctitious magnetic current sources on the waveguide slots. Note that for the purposes of this study, the waveguide wall thickness is assumed to be zero. However, it can be incorporated into the problem by adding a third region which would be a sectoral cavity. The magnetic sources on the slots are expanded by piecewise sinusoid basis functions, and the continuity of the tangential magnetic elds across the slots is enforced to construct the integral equation. The integral equation is then converted into a matrix equation using Galerkin's procedure. To compute the elements of the mutual admittance matrix, two Green's function representations for the two solution regions are used. For the sectoral waveguide interior, the dyadic Green's function components for a sectoral waveguide corresponding to longitudinal magnetic currents are rigorously derived. For the cylindrically stratifi ed dielectric region, closed-form Green's function representations for magnetic currents are developed, which are valid for all source and observation points, including the source region, where two magnetic current modes fully or partially overlap with each other. The proposed analysis method can be easily extended to include: slotted substrate integrated waveguides, slotted cavity antennas, and similar aperture type antennas embedded in cylindrically strati ed media. Numerical results in the form of equivalent slot currents and far-zone radiation patterns for a generic slotted sectoral waveguide are presented, and compared to the results obtained from the commercially available full-wave electromagnetic solvers.
Benzer Tezler
- Analysis of circular waveguides coupled by axially uniform slots
Eksensel olarak eş oyuklarla kuple edilmiş dairesel dalga kılavuzlarının analizi
MENSUR ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATİH CANATAN
- Method of moments analysis of slotted waveguide antenna arrays
Yarıklı dalga kılavuzu dizi antenlerinin momentler yöntemiyle analizi
ABDÜLKERİM ALTUNTAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LALE ALATAN
- Slotlanmış optik çoğuşma ve paket anahtarlama tekniklerinin karşılaştırmalı performans analizi
Comparative performance analysis of slotted optical burst and packet switching techniques
CAN EYÜPOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUHAMMED ALİ AYDIN
- Design and analysis of radar antenna structures for optimum dynamic behavior
En iyi dinamık davranışa sahip radar anten yapılarının tasarımı ve analizi
ENVER SUN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. GÖKHAN OSMAN ÖZGEN
PROF. DR. YAVUZ YAMAN
- Çok disiplinli yaklaşımla katı yakıtlı roket motoru yapısal dayanım ve iç balistik performans optimizasyonu
A multidisciplinary approach in optimization of a solid rocket motor for structural strength and internal ballistic performance
CEYHUN TOLA
Doktora
Türkçe
2017
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELİKE NİKBAY