An x-band phased array conformal antenna system for cylindrical surfaces
Silindirik yüzeyler için x-bantta çalışan faz dizili yüzey uyumlu anten sistemi
- Tez No: 979985
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HÜSEYİN ŞERİF SAVCI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Medipol Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Faz dizili anten sistemleri, hızlı ışın yönlendirme kabiliyetleri sayesinde modern iletişim ve radar teknolojilerinin temel taşlarından biri haline gelmiştir. Konformal anten sistemleri, uçaklar, füzeler, insansız hava araçları ve giyilebilir teknolojiler gibi karmaşık veya kavisli yüzeylere sahip platformlarla düşük toleranslı entegrasyon avantajı sunar. Düzlemsel antenlerin aksine, konformal antenler düzlemsel olmayan yüzeylere uyum sağlayacak şekilde tasarlanmıştır ve aerodinamik bütünlük ve elektromanyetik performanstan ödün vermeden çalışmayı mümkün kılar. Bu çalışmada, X bandında çalışan ve tüm silindirik yüzeyi saran konformal bir faz dizili anten tasarlanmış ve performansı kapsamlı bir şekilde analiz edilmiştir. Silindirik yüzeye konformal, tümyönlü- fan-ışın radyasyonunu korumak için seri beslemeli anten dizileri geliştirilmiştir. Daha sonra bu dizi elemanları, ortogonal eksen boyunca ışın yönlendirmeyi sağlamak için faz dizili bir yapıya dönüştürülmüştür. Anten dizisi, seri beslemeli dizi elemanları arasında uygun faz kaydırmaları uygulanarak ışını belirli açılara elektronik olarak yönlendirecek şekilde modellenmiştir. Bu çalışma, anten eğriliğinin, dielektrik alt tabaka esnekliğinin ve besleme mekanizmalarının; kazanç, bant genişliği ve radyasyon paterni gibi kritik performans metrikleri üzerindeki etkilerini incelemektedir. Ayrıca, konformal anten sistemlerinin uygulanmasının pratik uygulanabilirliğini değerlendirmek için esnek ve baskı devre kartları ile ilgili son gelişmeler incelenmiştir. Tasarım süreci, dizi yönlülüğünü, kazanç özelliklerini, yan lob seviyelerini ve yarı güçlü ışıma genişliğini değerlendirmek için elektromanyetik analiz yazılımı kullanılarak yapılan ayrıntılı simülasyonları içermektedir. Sonuçlar, anten sisteminin hedeflenen performans kriterlerini karşıladığını ve güvenilir bir şekilde çalıştığını doğrulamaktadır. Uygulama açısından, bu tür konformal faz dizi anten sistemleri, özellikle savunma, radar ve uydu iletişim alanlarında; yüksek frekanslı ve yönlü iletişim gereksinimleri için etkili bir çözüm sunmaktadır. Bu çalışma, elektronik ışın yönlendirme tekniklerinin pratik uygulanabilirliğini göstermekte ve bu alanda gelecekteki araştırmalar için hem teorik içgörü hem de deneysel temel sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Phased array antenna systems have become a cornerstone of modern communication and radar technologies due to their rapid beam-steering capabilities. Conformal antenna systems offer the advantage of seamless integration with platforms featuring complex or curved surfaces, such as aircraft, ammunition, unmanned aerial vehicles, and wearable technologies. Unlike planar antennas, conformal antennas are designed to adapt to curved surfaces, allowing operation without compromising aerodynamic integrity or electromagnetic performance. In this study, a conformal phased array antenna operating in the X-band and wrapping the entire cylindrical surface was designed, and its performance was comprehensively analyzed. Series-fed antenna arrays were developed to maintain omnidirectional fan-beam radiation conformal to the cylindrical surface. Then, these array elements were configured into a phased array to enable beam steering along the orthogonal axis. The array elements were modeled to electronically steer the beam toward specific angles by applying appropriate phase shifts between the series-fed array elements. This study examines the impact of antenna curvature, dielectric substrate flexibility, and feeding mechanisms on key performance metrics, including gain, bandwidth, and radiation pattern. In addition, recent advances in flexible and printed circuit boards have been reviewed to assess the practical feasibility of implementing conformal antenna systems. The design process involved detailed simulations using electromagnetic analysis software to evaluate array directivity, gain characteristics, sidelobe levels, and half-power beamwidth. The results confirm that the proposed antenna system meets the targeted performance criteria and operates reliably. From an application standpoint, such conformal phased array antenna systems provide an effective solution for high-frequency and directional communication requirements, particularly in defense, radar, and satellite communication areas. This study demonstrates the practical viability of electronic beam-steering techniques offering both theoretical insights and experimental groundwork for future research in the field.
Benzer Tezler
- A low-profile wideband antenna array with wide-scan ability
Düşük profilli geniş bant geniş tarama özelliğine sahip anten dizisi
TUTKU BAKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LALE ALATAN
- Reflectarray antenna for X-band application using MATLAB and CST software
MATLAB ve CST yazılımı kullanılan X-band uygulaması için reflectarray anteni
BASMA ABDULLAH GHAFIL SULTANI
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAltınbaş ÜniversitesiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MESUT ÇEVIK
- 7-bit phase shifter using SiGe BiCMOS technology for X-band phased array applications
X-band faz dizinleri için SiGe BiCMOS 7-bit faz kaydırıcı
ABDURRAHMAN BURAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAŞAR GÜRBÜZ
- A Low Phase Error Current-Steering X-Band Variable Gain Amplifier with 0.5-dB Resolution for Phased-Array Systems in SiGe BiCMOS Technology
SiGe BiCMOS Teknolojisinde Faz Dizili Sistemler için 0.5 dB Çözünürlüğe Sahip Düşük Faz hatalı Akım Yönlendirmeli X-Bant Değişken Kazançlı Yükselteç
GÖRKEM KESKİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYeditepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERKAN TOPALOĞLU
- Doğrusal anten dizileri için ölçeklenebilir örtüşen alt-dizi mimarisi ile X-bant hüzme yönlendirme sistemi
A scalable X-band overlapped subarray beamformer for linear phased array antennas
YASİN ÖZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELÇUK PAKER