A low-profile wideband antenna array with wide-scan ability
Düşük profilli geniş bant geniş tarama özelliğine sahip anten dizisi
- Tez No: 797645
- Danışmanlar: DOÇ. DR. LALE ALATAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Mikroşerit antenler, Microstrip antennas
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezde, düzlemsel, geniş bantlı, geniş tarama aralığına sahip, mikroşerit yama anten dizisi sunulmaktadır. Antenin profilini yükseltmeden bant genişliğini arttırabilmek için toprak düzlemine bir oyuk yerleştirilmiştir. Çok düşük profilli, 45°'ye kadar tarama özelliğine sahip, doğrusal polarizasyonlu bir anten dizisi tasarlanmıştır. Bu dizi, aktif VSWR 2'nin altında iken 21,5% bant genişliğine sahiptir. Konnektörler (50 Ohm SMP) ve dielektrik katmanlar (epsilon_r=3) kurulum ve baskı devre kartı üretim sürecine uygun olarak seçilmiştir. Dizinin birim hücresinin boyutları en yüksek çalışma frekansına göre (11.1 GHz) 0.5lambda_0 x 0.5lambda_0 x 0.13lambda_0 olarak tasarlanmıştır. 16x16 elemanlı dizi anteni imal edilmiş ve konnektörleri takılmıştır. S parametreleri Vektör Ağ Analizörü kullanılarak ölçülmüştür ve birim hücre simülasyon sonuçları ile yakın sonuçlar elde edilmiştir. Anten, 2'nin altında VSWR ile 8.92-11.1 GHz bandında çalışır ve E-, H- ve D-düzlemlerinde ± 45 ° tarama kapasitesine sahiptir. Beklendiği gibi, dizi ölçümündeki eleman sayısı arttıkça, sonuçlar birim hücre simülasyon sonuçlarına daha çok benzer hale gelmiştir. Eleman ışıma örüntüleri ve yönlülüğü, hem düzlemsel hem de küresel ölçümler kullanılarak yakın alan sistemlerinde ölçülmüştür. Bu tezde, genişletilmiş bir çalışma olarak, düzlemsel fazlı dizi uygulamaları için yeni bir hibrit beslemeli, düşük profilli, çift polarizasyonlu anten elemanı da önerilmektedir. Önerilen anten elemanı, her polarizasyon kanalı için, aktif VSWR 2.5:1'in altında olmak üzere 8.8-11.1 GHz geniş bir frekans bandı üzerinde E-, H- ve D-düzlemlerinde sırasıyla ±50°, ±50° ve ±75° geniş bir tarama aralığını desteklemektedir. Anten, dört Astra MT77 katmanı ve beslemeler için daha yüksek dereceli mod yayılımını azaltmaya hizmet eden bir dizi kaplamalı delik içeren düşük bir karmaşıklığa sahiptir. Kullanılan hibrit besleme yöntemi, 10 dB'den daha yüksek olan portlar arası izolasyonu artırmaya yardımcı olur. Geliştirilen anten elemanının düşük profili, konformal fazlı dizi uygulamalarına olanak tanımaktadır.
Özet (Çeviri)
An innovative planar wideband array of antennas with wide scan capability and microstrip patches as elements is presented in this thesis. A cavity is positioned on the ground plane to attain wideband operation without increasing the antenna profile. The array is linearly polarized antenna array. It has a very low profile and it is capable of scanning up to 45° at principal planes. The array's active VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) is under 2, and its bandwidth is 21.5%. The connectors and substrate used for the antenna have been selected for ease of measurement and fabrication of the printed circuit board. Specifically, 50 Ohm SMP (Sub-Miniature Push-on) connectors are used and the substrate has a relative permittivity of 3 at 10 GHz. At the highest frequency of operation (11.1 GHz), the dimensions of the unit cell are 0.5lambda_0 x 0.5lambda_0 x 0.13lambda_0. The 16x16 element array antenna is fabricated and connectorized. The S-parameters are measured using a Vector Network Analyzer. Close results with the unit cell simulation results are obtained. The antenna operates in 8.92-11.1 GHz band with VSWR below 2 and has a scan capability of ±45° at E-, H- and D-planes. As expected, as the number of elements in the measured array increases, the results become more similar to the unit cell simulation results. The element radiation patterns and the directivity are measured in near-field systems by employing both planar and spherical measurements. \par In addition to the main focus of the thesis, a novel dual-polarized, low-profile, hybrid-fed antenna element is also presented for planar phased arrays. Hybrid feed consists of an aperture coupled feed for one polarization and a probe feed for the other polarization. The bandwidth of aperture coupled feed is extended by splitting the feed line into two lines and the bandwidth of the probe feed is increased by utilizing a matching network. This element has a low active VSWR, below 2.5:1, for each polarization port and allows for a wide operation band of 8.8-11.1 GHz with scanning capabilities of 50°, 50° and 75° in its E-, H- and D-planes for both ports. The design of this element is simple and efficient, composed of a set of vias that reduce high-order mode propagation and four Astra MT77 layers. The hybrid feeding approach improves the isolation between the ports, better than 10 dB when the array scans to 0°. The low-profile design of this element makes it suitable for conformal phased array applications.
Benzer Tezler
- GNSS sistemleri için küçük boyutlu yama anteni ve kompakt anten dizisi tasarımı
Design of a compact patch antenna and antenna array for GNSS systems
MUHAMMED YUSUF ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MESUT KARTAL
- Zaman alanı terahertz fiber üstü radyo uygulamaları için yonga üstü fotonik bileşenlerin ileri tasarım yöntemleri ile geliştirilmesi
Development of novel on-chip optical components via advanced design methods for time-domain terahertz radio-on-fiber applications
AHMET OĞUZ SAKIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiTobb Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ÜNLÜ
- Compact triple band circularly polarized GNSS antenna design
Transfer öğrenmeyı kullanarak yüz ifadeleri tanıma ve veri büyütme
KHOBAIB ALDULAIMI
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBahçeşehir ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SAEID KARAMZADEH
- Radar uygulamalarında vivaldi anten tasarımı ve optimizasyonu
Vivaldi antenna design and optimization in radar applications
ERDEM BARLİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEBAHATTİN EKER
- GENİŞ AÇILI HUZME TARAMASI YAPABİLEN TM21 KİPİNDE ÇALIŞAN MİKROŞERİT ANTEN TABANLI DOĞRUSAL DİZİ ANTEN TASARIMI VE DENEYSEL DOĞRULAMASI
A LINEAR ARRAY ANTENNA DESIGN WITH WIDE-ANGLE BEAM SCANNING CAPABILITY BASED ON A TM21 MODE MICROSTRIP ANTEN AND EXPERIMENTAL VALIDATION
BURAK ŞEVİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KAMİL KARAÇUHA
DR. GALİP ORKUN ARICAN