Fraktal yapıda yansıtıcı yüzeye sahip boyutu küçültülmüş arşimet spiral anten tasarımı
Low-profile, archimedean spiral antenna with hexagonal fractal reflector surface
- Tez No: 830505
- Danışmanlar: PROF. DR. NURHAN TÜRKER TOKAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Haberleşme Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Radar ve kablosuz haberleşme sistemlerinde geniş bantlı anten ihtiyacı bulunmaktadır. Spiral antenler, teoride 1:30 oranında bant genişliğine sahip olabilmektedir. Düzlemsel geometrileri sayesinde konformal yüzeylere uyumlu olarak çalışabilmektedir. Tez kapsamında, spiral anten çeşitlerinden 2 kollu ve 4 kollu Arşimet spirali, log periyodik spiral ve dörtgensel spiral antenler karşılaştırmalı olarak tanıtılmış, tasarım parametreleri incelenmiştir. Yeraltı görüntüleme benzeri radar sistemlerinde, elektromanyetik dalganın derine nüfuz edebilmesi, yüksek anten kazançlarına sahip olmayı ve düşük frekanslarda çalışmayı gerektirmektedir. Spiral antenin alt çalışma frekansı spiralin dış çap uzunluğu tarafından belirlenmektedir. Bu sebeple spiral antenin düşük frekanslardaki boyutu büyük olmaktadır. Anten boyut küçültme tekniklerinden spiral etrafına halka ekleme, spiral kollarını yontma, spiral kollarını direnç ile sonlandırma ve spiral kollarına menderes ekleme teknikleri incelenmiş, sonuçlar karşılaştırmalı olarak verilmiştir. Boyut küçültme tekniklerinden en iyi sonucu veren spiral kollarını yontma işlemi, tasarlanan 2 kollu Arşimet spiral anteninde uygulanmıştır. Uygulanan teknik sonucunda, antenin fiziksel alanında %13,14 oranında küçültme sağlanmıştır. Tasarlanan ve üretilen 2 kollu Arşimet spiral anteni 150 MHz-2000 MHz frekans aralığında (1:13,3) çalışmaktadır. Spiral anten, 150 MHz-1050 MHz frekansları arasında 3 dB eksenel oran bant genişliğine (1:7) sahiptir. Tasarlanan antenin tek yöne ışıma yapması beklendiği için yansıtıcı toprak düzlemine ihtiyaç bulunmaktadır. Piyasada çoğunlukla silindirik kavite şeklinde olan yansıtıcı yüzey yapıları kullanım ve maliyet etkin değildir. Bu sebeple altıgen fraktal yapıda olan ve dairesel polarizasyona olumlu etkiler sağlayan yansıtıcı yüzey tasarımı yapılmıştır. 2 kollu Arşimet spiral anteni ve empedans dönüştürücü balun tasarımları, 1,6 mm kalınlığa sahip FR-4 tabanlı malzeme üzerinde üretilmiştir. Fraktal yapıdaki alüminyum malzemeye sahip yansıtıcı yüzey in üretiminde CNC cihazı kullanılmıştır. Üretimi ve montajı tamamlanan anten sisteminin ölçümleri yapılmış ve üretim sonuçları, ölçüm sonuçlarıyla karşılaştırmalı olarak verilmiştir.
Özet (Çeviri)
Radar and wireless communication systems require antennas with a broad bandwidth. Theoretically, spiral antennas are frequency-independent, and its bandwidth could be 1:30. It has a planar geometry and is compatible with conforming surfaces. In this thesis, 2-arm, and 4-arm Archimedean spiral antennas, log periodic spiral antennas, and rectangular spiral antennas are compared, and their design parameters are analyzed. Radar systems, such as ground penetrating radar, require high antenna gains and operation at low frequencies for electromagnetic radiation to penetrate deeply. The outer diameter of the spiral determines the lower operating frequency of the spiral antenna. At low frequencies, the spiral antenna has a large antenna size for this purpose. Numerous methods for minimizing the size of spiral antennas, such as adding a ring to the spiral, tapering the spiral arms, terminating the spiral arms with a resistor, and adding a meander line to the spiral arms, have been investigated. The outcomes are compared. The 2-arm Archimedean spiral antenna was reduced using a method that yields the optimal size reduction outcomes. This reduced the spiral antenna's surface area by 13.14 percent. The 2-arm Archimedean spiral antenna developed and manufactured has an impedance bandwidth of 1:13.3 and operates between 150 MHz and 2000 MHz. Between 150 MHz and 1050 MHz, the spiral antenna has a 3 dB axial ratio bandwidth (1:7). Given that the antenna designed for the project must radiate in a single direction, a reflective ground plane is necessary. Commonly shaped as cylindrical cavities, reflective surfaces are ineffective and costly. Because of this, a reflecting surface with a hexagonal fractal pattern that has positive effects on circular polarization has been developed. FR-4 material with a thickness of 1.6 mm was utilized to design the 2-arm Archimedean spiral antenna and impedance-matching balun, and a CNC machine was used to construct the reflective surface with a fractal structure. The fabrication and simulation results of the fabricated and assembled antenna system are presented comparatively.
Benzer Tezler
- Chaotic dynamic analysis of a vehicle model over road irregularities
Başlık çevirisi yok
LEVENT İLERİ
Yüksek Lisans
İngilizce
1990
Mühendislik BilimleriOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ENGİN KARAESMEN
- Yüzey dokusunun ve fraktal cisimlerin bilgisayarla üretimi
Başlık çevirisi yok
CEMAL KÖSE
Yüksek Lisans
Türkçe
1990
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolKaradeniz Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. RIFAT YAZICI
- Markov ve Gibbs rastlantı alan modelleri ile doku sentezleme ve sınıflandırma
Texture synthesis and classification using Markov and Gibbs random field models
ERDOĞAN CAMCIOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1990
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF. DR. ERDAL PANAYIRCI
- Image compression and texture analysis by fractal geometry
Kırılca geometrisiyle görüntü sıkıştırma ve doku analizi
ŞİRİN TEKİNAY
Yüksek Lisans
İngilizce
1991
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiDOÇ.DR. EMİN ANARIM
- Fraktal geometri ve hidrolik pürüzlülük
The Fractal geometry and the hydraulic roughness
SAİT ALANSATAN