Omnidirectional antennas for satellite communication systems
Uydu haberleşme sistemleri için yönsüz antenler
- Tez No: 457944
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MUSTAFA SEÇMEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yaşar Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 106
Özet
Bu tezde, uydu haberleşme uygulamalarında alıcı ya da verici olarak kullanılabilecek yönsüz, dairesel polarize, Ku-Band antenlerinin tasarımı, üretimi ve ölçümleri anlatılmaktadır. Ku-Bandı uydu haberleşme uygulamalarında yaygın olarak frekans bandı olarak kullanılmaktadır. Bu antenler dairesel dalga kılavuzu üzerine dairesel simetri ile yerleştirilmiş eğimli yarıklardan (yarıklı anten dizisi) oluşmaktadır. Anten yapıları, Ku- Bant uygulamalarında sıklıkla kullanılan, standart bir dikdörtgen dalga kılavuzu olan WR75 dikdörtgen dalga kılavuzundan dairesel dalga kılavuzuna özel bir geçiş yapısı tarafından beslenmektedir. Dairesel dalga kılavuzu içerisindeki elektromanyetik dalga ikinci yüksek mertebeli mod olan TM01 modu ile ilerlerken, dikdörtgen dalga kılavuzu içerisinde yalnızca TE10 baskın modu ile ilerlemektedir. TM01 modu dairesel dalga kılavuzu için baskın olmayan bir modtur, ancak yönsüz ışıma diyagramını sağlayan anten dizindeki yarıkların uyarılmasında dairesel simetriye sahiptir. Bahsedilen özel geçiş, dairesel dalga kılavuzu içerisinde ışıma diyagramındaki simetriyi (yönsüzlük) bozan dominant TE11 modunu ve TE21 gibi diğer yüksek mertebeli modları etkili bir şekilde batırır. Antenleri dairesel polarize yapmak için yarık anten dizisi elemanları eğimli olarak tasarlanmıştır ve yarık anten dizisi etrafına paralel metalik plakalar yerleştirilmiştir. Önerilen antenin üç farklı sürümü tasarlanmış, simüle edilmiş ve uygulanmıştır. Bunlardan ilki yalnızca uydudan yeryüzüne verici olması amacıyla tasarlanmıştır ve 11.75 GHz frekansı etrafında çalışmaktadır. Benzer şekilde, ikinci anten Yalnızca yer segmentinden uyduya bir alıcı amacıyla gerçekleştirilmiştir. Bu anten 14.00 GHz frekansı etrafında çalışmaktadır. Son anten tasarımı 11.75 GHz frekansında verici ve 14.00 GHz frekansında alıcı olarak çalışan bir dönüştürücü (alıcı/verici) anteni olmasıyla diğer antenlerden çok daha karmaşık bir yapıdadır. İlk iki tasarımdan elde edilen sonuçlara göre, -10 dB den daha iyi olan geri dönüş kaybı verici (11.75 GHz) ve alıcı (14.00 GHz) frekans bölgelerinde yaklaşık yüzde 3 frekans bant genişliği sağlamaktadır. Ek olarak, merkez frekanslarda eksensel oran azimut ekseninde 1 dB den daha düşük iken elevasyon ekseninde geniş hüzme genişliği ile 4 dB den daha düşüktür. Azimut ekseninde yönsüz ışıma diyagramı sağlanmıştır. Bu eksendeki kazanç değişimi yaklaşık 0.7 dBi kadardır. Tasarımın dönüştürücü sürümü 11.75 GHz ve 14.00 GHz merkez frekanslarında sırasıyla yaklaşık 350 MHz ve 500 MHz 10 dB geri yansıma kaybı bant genişliği değerlerine sahiptir. Eksensel oran değerleri her iki merkez frekans için azimut ekseninde iyi dairesel polarizasyon performansına karşılık gelecek şekilde 2 dB den daha düşük bulunmuştur. Aynı düzlemde ışıma diyagramı değerlerindeki maksimum değişim en fazla 3 dB kadardır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the design, production and measurements of Ku-Band, omnidirectional and circularly polarized antennas, which can be used in satellite communication applications as receiver and/or transmitter, are explained. Ku-Band is a commonly used frequency band in satellite communication applications. These antennas consist of inclined slots (slotted array) placed with a circular symmetry on a circular waveguide. The antenna structures are fed by a special transition from standard rectangular waveguide to this circular waveguide, where the rectangular waveguide is the standard WR75 used frequently in Ku-Band applications. The electromagnetic wave propagates in only dominant TE10 mode inside the rectangular waveguide (main feed of the antenna), while propagating in the second higher order mode of TM01 inside circular waveguide. This TM01 mode is nondominant for circular waveguide; but has circular symmetry in the excitation of the slots on the antenna array, which provides omnidirectional pattern. The mentioned special transition effectively suppresses the dominant TE11 mode and other higher order modes such as TE21 in the circular waveguide, which disturbs symmetry (omnidirectionality) in the radiation pattern. In order to make the antennas circularly polarized, the slotted array elements are designed as inclined way, and parallel metallic plates (disks) are placed around the slotted arrays. Three different versions of the proposed antenna are designed, simulated and implemented. The first one is designed just for transmitting purpose from the satellite to earth, and operates at the frequency about 11.75 GHz. Similarly, the second antenna is realized just for the receiving purpose from the ground segment to satellite. This antenna operates at the frequency about 14.00 GHz. The last antenna design is more sophisticated than the other ones such that it works as a transceiver carrying out transmission at 11.75 GHz and reception at 14.00 GHz simultaneously. According to results obtained for the first two designs, the return loss, which is better than 10 dB, is provided around the frequency regions of both transmitter (11.75 GHz) and receiver (14.00 GHz) within approximately 3 percent frequency bandwidth. In addition, axial ratio is lower than 1 dB in the azimuth plane and lower than 4 dB in a wide beamwidth of elevation plane at the center frequencies. Omnidirectional radiation pattern is provided at azimuth plane such that the variation of gain is about 0.7 dBi at this plane. The transceiver version of the design has frequency bandwidth of about 350 MHz and 500 MHz for the maximum 10 dB return loss around the center frequencies of 11.75 GHz and 14.00 GHz, respectively. The axial ratio values are found to be lower than 2 dB in the azimuth plane for both center frequencies, which corresponds to good circular polarization performance. The values in the radiation patterns change at most 3 dB at the same plane.
Benzer Tezler
- Kişisel mobil uydu haberleşme sistemleri için anten tasarımı
Antenna desing for personal mobile satellite communication systems
BURAK BAYRAKCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. SELÇUK PAKER
- Large scale wireless propagation channel characterization of air-to-air and air-to-ground drone communications
Hava-hava ve hava-yer drone haberleşmesi için büyük ölçekli kablosuz yayılım kanalı karakterizasyonu
UBEYDULLAH ERDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ALİ ÇIRPAN
- Geniş bantlı yama anten tasarımı
Wideband microstrip patch antenna
ULAŞ KESKİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik Üniversitesiİletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MESUT KARTAL
- GPU üzerinde yazılım tabanlı anten gerçeklenmesi
Realization of software-defined antenna on GPU
ABDULLAH BAKIRTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELÇUK PAKER
- Bölge tanımlı kapalı alanlar için düşük güçlü bluetooth konumlama sistemi
Bluetooth low energy based zone-defined indoor positioning system
MUSTAFA GÜLERYÜZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
ÖĞR. GÖR. HASAN BÜLENT YAĞCI