2-18 GHz yön kestirim amaçlı spiral anten dizisi tasarım ve gerçeklemesi

Abstract

Spiral anten, literatürde yaygın olarak bilinen bir anten tipidir. Geniş frekans bantlarına uygun tasarlanabilen bir topolojisinin olması, geniş huzme açı aralıklarında düşük eksenel oran parametresini sağlayabilmesi ve frekanstan bağımsız olarak tanımlanan antenler grubuna dâhil olmasından dolayı sivil ve askeri birçok uygulama alanı için vazgeçilmezdir. Spiral antenler, sinyal spektrumu takibi, elektronik istihbarat ve RF verici kaynakların yönünün tespitine yönelik askeri uygulamalarda yukarıda bahsedilen özelliklerinden dolayı en çok tercih edilen anten tiplerinden biridir. Ancak bazı uygulamalar vardır ki antenin sağlaması gereken performans parametrelerinin değer aralığı çok dardır ve bunu geniş bir frekans bandı için korumak oldukça zordur. RF verici kaynakların yön kestirimi uygulamalarında kullanılmak istenen spiral antenlerin tasarımlarında antenin frekans bandı boyunca ışıma diyagramının istikrarlı olması ve geniş huzme açı aralıklarında eksenel oran parametresinin dB cinsinden 3 ün altında olması hedefi bu türden bir zorluktur. Tez çalışmamda bu zor tasarım isterinin sağlanabilmesi amacıyla yön kestirim uygulamalarında kullanılan spiral antenlerin besleme ağında yaygın olarak

kullanılan Marchand balun devresinin performansından daha üstün bir performansa sahip olan Phelan balun devresi kullanılmıştır. Spiral anteni meydana getiren, anten kartı, soğurucu malzeme yüklü metal kavite ve besleme ağı alt bileşenlerinin tasarımları, detayları ile anlatılmış ve benzetimleri gerçekleştirilmiştir. Marchand ve Phelan balunlu iki adet spiral anten tasarlanmış, ürettirilmiş ve ölçülmüştür. Antenlerin performansları, anten kazancı, geniş huzme açı aralıklarındaki eksenel oranı değerleri ve ışıma diyagramının istikrarlılığı yönünden karşılaştırılmıştır. Phelan balunlu spiral anten modelinin üstünlükleri bu karşılaştırma ile tespit edilmiştir. Yön kestirim uygulamalarındaki performansının gösterilebilmesi amacıyla 2 elemanlı sektörel dizilimli anten dizisi tasarımı, üretimi ve ölçümü gerçekleştirilmiştir. Elde edilen ışıma diyagramı ölçüm sonuçları kullanılarak genlik ve faz karşılaştırmalı tekniklerin hibritlendiği bir yön kestirim uygulaması gerçekleştirilmiştir.