Zaman modülasyonlu anten dizileri için dizi seyreltme, yanbant analizi ve darbe eniyilemesi
Array thinning, sideband analysis and pulse optimization for time modulated antenna arrays
Yazar: ERTUĞRUL AKSOY
Danışman: DOÇ. DR. ERKAN AFACAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Anten dizileri = Antenna arrays

Özet:
Zaman modülasyonlu anten dizileri konusu halihazırda sıcak bir araştırma konusudur. Zaman modülasyonunda, anahtarlamanın neden olduğu yanbantlar oluşmaktadır ve bu yanbantlar genellikle kayıp olarak görülmektedir. Genellikle boşa harcanan gücün bastırılması amaçlanmaktadır ve bu işlem yankulakçık hesabı gibi yapılmaktadır. Bu çalışmada zaman modülasyonlu dizilerin yanbantlarının bastırılması için kullanılabilecek bir eşitsizlik türetilmiştir ve bu eşitsizliğin kullanılmasıyla zaman alan hesapların kolaylaştırılması amaçlanmıştır. Işınan toplam zaman ortalama güç düşünüldüğünde simetrik darbe dağılımı altında yanbantlarda ışımaları literatüre incelenmiştir. Bu çalışmada simetrik darbe dağılımı için literatürde verilen ifadenin asimetrik durumlar için geçerli olmadığı gösterilmiştir. Bu ifade eski formlarını da kapsayacak şekilde, asimetrik darbe dağılımı altında, doğrusal ve rastgele bir ızgara üzerine yerleştirilmiş düzlemsel dizilere genelleştirilmiştir. Bu sayede hesaplanamaz durumdaki yanbantlarda ışınan zaman ortalama gücün asimetrik darbe dağılımı için de hesaplanabilirliği sağlanmıştır.Zaman modülasyonlu anten dizilerine yönelik bir dizi seyreltme yöntemi de önerilmiştir. İkili bir maske kullanılmaksızın doğrusal ve düzlemsel dizilerin sürekli bir eniyileme esnasında bir ceza fonksiyonu vasıtasıyla da seyreltilebileceği gösterilmiştir. Sürekli eniyileme aracı olarak Diferansiyel evrim algoritması seçilmiştir. Önerilen yöntem literatürde karşılaşılan ikili eniyileme ve seyreltme prosedürleri ile kıyaslaması yapılmıştır.Zaman modülasyonlu dizilerde örüntü sıfırlama incelenmiştir ve zaman modülasyonlu dizlerde yanbant ışımalarının da hesaba katılması gerektiği gösterilmiştir. İki basamaklı bir eniyileme prosedürü önerilmiş ve prosedürün kullanılabilirliği örnek ve benzetimlerle gösterilmiştir.Statik ana ışıma altında darbe bölümleme ile yanbant bastırımı incelenmiştir. Darbe bölümlemenin en iyi yanbant bastırım yöntemi olarak bilinen darbe kaydırmadan 3 dB daha iyi sonuçlar verdiği gösterilmiştir. Genellikle ilk yanbandın diğerlerine göre daha büyük olduğu kabul edilmektedir. Benzetimler darbe bölme için bu durumun herzaman doğru olmadığını göstermiştir. Darbe bölümlemenin bağımsız yanbant kontrolü sağladığı da gösterilmiştir.Anahtar Kelimeler : Anten dizileri, Zaman modülasyonu, Yanbant ışıması

Abstract:
The subject of time modulated antenna arrays is already a hot research topic. In time modulation, switching causes sidebands to occur and these sidebands are generally considered as loss. Usually this wasted power is aimed to be suppressed and these process is made via sidelobe-like calculations. In this study an inequality which can be used for the suppression of sidebands of time modulated arrays is derived and by using this inequality time consuming calculations are aimed to be simplified. Considering the radiated total time average power, sideband radiation under symmetric pulse distributions is examined in the literature. It is shown in this study that the expression given in the literature for symmetric pulse distributions is not valid for the asymmetric cases. This expression is generalized to linear and planar arrays placed on an arbitrary grid, under asymmetric pulse distributions, in a way to cover the older forms. By this way, the computability of time average total power radiated at sidebands, which was incalculable for asymmetric pulse distribution, is achieved.An array thinning method for time modulated arrays is proposed. It is shown that linear and planar arrays can be thinned directly by using a penalty function via a continuous optimization process without using a binary mask. Differential evolution algorithm is selected as the continuous optimization tool. The proposed method is compared with binary optimization methods and thinning procedures encountered in the literature.Pattern nulling in time modulated antenna arrays is examined and it is shown that sideband radiations must be taken into account for time modulated arrays. A two-step optimization procedure is proposed and the applicability of this procedure is shown by examples and simulations.Sideband suppression with pulse splitting under static fundamental radiation is investigated. It is shown that splitting the pulses produces 3 dB better results than pulse shifting, which is known as the best sideband suppression method. Generally it is accepted that the first sideband is always bigger than others. Simulations have shown that this idea is not always true for pulse splitting. Pulse splitting is also shown to provide independent sideband control.Key Words : Antenna arrays, Time modulation, Sideband radiation