Çift polarizasyonlu yansıtıcı dizi antenler
Dual polarized reflectarray antennas
Yazar: SELDA YILMAZ
Danışman: PROF. DR. NURHAN TÜRKER TOKAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Haberleşme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Yüksek kazançlı antenler, uzun mesafe haberleşme sistemlerinde ve radar uygulamalarında fazlasıyla kullanılırlar. Yüksek kazanç gerektiren uygulamalarda parabolik yansıtıcı antenler kullanılmaktadır. Parabolik yansıtıcı antenlerin kavisli yüzeyleri nedeniyle özellikle milimetrik dalga frekanslarında pürüzsüz üretimleri zordur ve bu antenler hantal yapılardır. Aktif faz dizilerinin elektronik huzme tarama sistemleri çok sayıda kuvvetlendirici ve faz kaydırma modülü içermesi nedeniyle yapıları son derece karmaşıktır. Yansıtıcı dizi antenler, parabolik antenler ile aktif faz dizilerin avantajlarını birleştirmektedir. Yansıtıcı dizi antenler düzlemsel yapıdadır ve parabolik antenlere göre daha hafiftirler ve üretimi kolaydır. 5G uydu haberleşme sistemleri ile başka haberleşme araçlarına ihtiyaç duyulmadan haberleşmenin kurulması hedeflenmektedir. Böylece daha hızlı, daha güvenilir ve esnek iletişim sağlanacaktır. 5G milimetre dalga spektrumunda Ka bandındaki uyduların kullanılması ile yüksek veri hızları elde edilmesi beklenmektedir. Son yıllarda Ka-bandı, artan kapasite talebini karşılamak ve yeni geniş bant hizmetleri sağlamak amacıyla uydu sistemleri için önemli bir alternatif haline gelmiştir. Ka bant uyduları, iletim için 19.2-20.2 GHz frekans bandını (downlink frekans bandı) ve alım için 29-30 GHz frekans bandını (uplink frekans bandı) kullanmaktadır. Çok noktalı kapsamayı oluşturmak için kullanılan reflektör anten sayısının azaltılması, Ka-bandında çalışan iletişim uydularında maliyet, ağırlık ve anten hacmi hususlarında da önemli avantajlar sağlayacaktır. Bu tezin amacı, yansıtıcı dizi anten teknolojisini tanıtmak ve bu konuda uluslararası düzeyde çalışma yapmaktır. Bu tezde Ka-bandında çalışan kompakt, düşük maliyetli yeni bir birim hücreden oluşan yansıtıcı dizi anten tasarımı hedeflenmektedir. Dizi anten ve birim hücre tasarımında CST Microwave programı kullanılmıştır. Tasarlanan özgün çift polarize birim hücreden oluşan yansıtıcı dizi antenin beslemesi için horn anten kullanılmıştır. Tasarlanan yansıtıcı dizi antenin üretimi yapılarak gerçek ortamdaki sonuçları ile kullanılabilirliği gösterilmiştir.

Abstract:
High gain antennas are widely used in long distance communication systems and radar applications. Parabolic reflector antennas are used in applications that require high gain. Due to the curved surfaces of parabolic reflector antennas smooth production is difficult, especially at millimeter wave frequencies, and these antennas are bulky structures Electronic beam scanning systems of active phase arrays are extremely complex because they contain a large number of amplifiers and phase shift modules. Reflective array antennas combine the advantages of parabolic antennas and active phased arrays. Reflective array antennas are planar and lighter and are easier to manufacture than parabolic antennas. It is aimed to establish communication with 5G satellite communication systems without the need for other communication tools. Thus, faster, more reliable and flexible communication will be provided. High data rates are expected to be achieved with the use of satellites in the Ka band in the 5G millimeter wave spectrum. In recent years, Ka-band has become an important alternative for satellite systems to meet the increasing capacity demand and provide new broadband services. Ka band satellites use the 19.2-20.2 GHz frequency band (downlink frequency band) for transmission and the 29-30 GHz frequency band (uplink frequency band) for reception. Reducing the number of reflector antennas used to create multi-point coverage will also provide significant advantages in terms of cost, weight and antenna volume for communication satellites operating in Ka-band. The aim of this thesis is to introduce the reflective array antenna technology and to work on this issue at an international level. In this thesis, it is aimed to design a reflective array antenna consisting of a compact, low-cost new unit cell operating in Ka-band. CST Microwave program was used for array antenna and unit cell design. A horn antenna is used to feed the designed reflectarray antenna consisting of a unique dual polarised unit cell. The designed reflective array antenna has been produced and its usability has been demonstrated with its results in the real environment.