X-band deniz radarı tasarımı
X-band marine radar design
Yazar: MUSTAFA PEHLİVAN
Danışman: PROF. DR. KORKUT YEĞİN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Anten dizileri = Antenna arrays ; Mikroşerit antenler = Microstrip antennas

Özet:
Deniz taşıtlarında çevredeki deniz trafiğini, navigasyonu ve kısmen de olsa hava koşullarını belirlemek için kısa ve orta mesafelerde X-bandı radarlar kullanılmaktadır. Yüksek güçlerde darbe gönderen veya orta güçlerde sürekli olarak elektromanyetik sinyal yayılımı yapan bu radarlar enerji açısından verimsizdir. Düşük güç seviyelerinde çalışan, hafif ve iyi çözünürlüğe sahip X-bandı deniz radarı tasarımı oldukça zordur. Bu tezde amaç düşük güç seviyelerinde FM modülasyonu tekniği ile çalışan X-bant radarın RF ön-uç elektroniği ve antenini tasarlamaktır.
Frekans modülasyonlu sürekli dalga (FMSD) radarları geniş bir uygulama alanına sahiptir. Menzil çözünürlüğü diğer radarlarda olduğu gibi FMSD radarlarında da oldukça önemlidir. Ancak göndericiden alıcıya sinyal kaçması, frekanstaki lineer olmayan değişimler, frekansa bağlı genlik bozulmaları ve ölçüm hataları menzil çözünürlüğünü kısıtlamaktadır. Bu problemler donanımsal olarak olabildiğince engellendikten sonra sinyal işleme kısmında iyileştirme yapılabilmektedir. X bandı radarlar Ku-bandı radarlarından daha uzak mesafede ve S bandı radarlardan da daha iyi çözünürlüğe sahiptir. Bu durumda küçük gemiler, tekneler ve yatlar için en uygun frekans bandı olmaktadır
Çalışmanın başlıca amacı tekneler ve gemilerde kullanılmak üzere kısa mesafede (3 km ye kadar) konum ve hız tespiti yapabilen, 9.3 - 9.5 GHz aralığında çalışan deniz radarı dizi anteni tasarlamaktır. Anten benzetim programı (CST Studio Microwave Suite) ile yüksek kazançlı (24 dBi) ve düşük yan huzme seviyeli (-20 dB'den daha iyi) bir mikroşerit dizi anten yapısı tasarlanmıştır. Yapının bir örneği üretilmiş ve benzetim sonuçları ölçümlerle doğrulanmıştır. Radarın alıcı ve gönderici kısmı için yükselteç, süzgeç, bağlaştırıcı gibi parçalar tasarlanmıştır.

Abstract:
X-band radars are utilized for marine vessels in short and medium distances to determine the surrounding sea traffic, navigation, and in part, weather conditions. These radars, which transmit pulses at high powers or continuously emit electromagnetic signals at medium powers, are energy inefficient. X-band marine radar with low power levels and good resolution is very difficult to design The aim of this thesis is to design several componnets of the RF front-end and radar antenna of the radar working with the FM modulation technique at low power levels.
Frequency modulated continuous wave (FMCW) radars have a wide range of applications. Range resolution is very important for FMCW radar as for other radars. However, transmitter leakage to the receiver, non-linear changes in frequency, frequency dependent amplitude distortions and measurement instabilities limit range resolution. If these problems are resolved as much as possible at the hardware, the signal processing part can be improved. X-band radars provide better range than Ku-band radars and have better resolution than S-band radars. Because of this, it is the most appropriate frequency band for detection of small ships, boats, and yachts.
The main purpose of this study is to design a marine radar antenna which operates at 9.3-9.5 GHz that can detect position and velocity at short distances (up to 3 km) for boats and sea vessels. Antenna simulation program (CST Studio Suite) is used in the design of a microstrip array antenna with high gain (24 dBi) and low sidelobe level (less than -20 dB). Prototypes are built and measurements are performed to corroborate simulation results. For the frontend part of the radar, low noise amplifier, bandpass filter, and coupler are designed.