Otomotiv uygulamaları için dielektrik lens anten tasarımı
Dielectric lens antenna design for automotive applications
Yazar: NURDAN TÜRKER
Danışman: YRD. DOÇ. DR. NURHAN TÜRKER TOKAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Haberleşme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Günümüzde otomotiv radarları ile hız kontrolü, çarpışma uyarı, çarpışma hafifletme, şerit takip, mesafe koruma ve kör nokta algılama gibi sistemler yapılabilmektedir. Bu tip sistemlerin performansı anten performansı ile doğrudan ilişkilidir. Günümüzde "Uyarlanabilir Seyir Kontrolü (USK)" amacıyla kullanılan en gelişmiş anten çözümleri milimetre dalgaboylarında (77 GHz) çalışmaktadır.
Yeni nesil milimetre-dalga otomotiv radarları, 77/79 GHz merkez frekansında çalışan 4-GHz band genişliğine sahip kısa mesafe radarları olacaktır. Bu yapılar çoklu huzme veya huzme tarama şemaları, 80°' ye kadar görüş açısı, 25 dB' nin altında çapraz polarizasyon seviyesine sahip olacaklardır. Elde edilmesi zor niteliklerinden dolayı yeni anten mimarileri için geliştirme yapılması gerekmektedir. Bu tezde yeni nesil milimetre-dalga otomotiv radarının ihtiyaçları göz önünde bulundurularak, yeni bir lens anten yapısı tasarlamak hedeflenmiştir.
Bu tez çalışmasında, bilinen dielektrik lens anten yapıları karşılaştırmalı olarak incelenmiş, yeni nesil milimetre-dalga otomotiv radarının ihtiyaçlarına ve en iyi sonuçları üreten ikili lens anten mimarisi üzerine çalışılmıştır. İkili lens anten, yarıküresel lens ve planoküresel lensten oluşmaktadır. Lenslerde kullanılan malzemelerin dielektrik sabitlerinin ve yüksek dielektrik sabitine sahip lenslere uygulanan uydurma katmanlarının etkisi incelenmiştir. Karşılaştırma için GO/PO (Geometrik Optik/Fizik Optik) metodu, CST simulasyonları ve ışın takip algoritması kullanılmıştır.

Abstract:
Today, with automotive radars, it is possible to have speed control, collision warning, collision mitigation, lane change assist, headway alert, blind spot detection systems. The performance of such systems is directly related with the performance of the antenna front end. At millimeter waves, the most advanced antenna solutions available today are for adaptive cruise control (ACC) applications at 77 GHz frequency.
The next generation of millimeter-wave automotive radars will consist of short range radars operating over a 4-GHz bandwidth centered at 77/79 GHz frequency band and they will have specifications like multiple beam or beam scanning schemes, field of view up to 80°, cross-polarization level below 25 dB, etc. Due to the very stringent specifications, new antenna solutions need to be invented. A new lens antenna design is aimed with considering the needs of the next generation milimetre-wave automotive radar.
In this thesis, the known lens antenna configurations are considered both numerically and experimentally. The best solution for the next generation millimeter-wave automotive radar needs is chosen. The dual lens antenna consists of a planospherical and a hemispherical lens antenna. The effects of dielectrical constants of antenna ingredients and matching layers in high dielectric constats lenses are examined. Antenna configurations are benchmarked by comparison with GO/PO algorithm, CST simulations and ray tracing algrotihm.