Radar uygulamalarında birden fazla hüzmeyle tarama yapan dizi anten ve rotman lens tasarımı
Array antenna and rotman lens design for multi-beam scanning in radar applications
Yazar: YASEMİN ESTEKİN
Danışman: PROF. DR. BİRSEN SAKA TANATAR
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Anten dizileri = Antenna arrays

Özet:
Bu tez çalışmasında, dizi anten hüzmesini farklı zamanlarda veya aynı anda yönlendirme ve şekillendirme kabiliyetine sahip analog hüzme şekillendirme tekniği olan Rotman lens tasarımı yapılmıştır. Lens, sırayla yedi hüzme portunun uyarılmasıyla, yükseliş ekseninde -41°, -26°, -13°, 0°, 13°, 26° ve 41°'ye hüzme yönlendirme yapabilmektedir. Lens hüzme portlarının aynı anda beslendiği durumda ise lens, kendine bağlanan dizi antenin hüzmesini -41°, -26°, -13°, 0°, 13°, 26° ve 41°'de aynı anda oluşturma yeteneğine sahiptir. Rotman lens, gerçek zaman gecikmesi prensibine göre çalıştığından, lens çalışma frekans bandı ideal koşulda sonsuz kabul edilmektedir. Ancak lense bağlanan dizi antenin bir çalışma frekans bandı olması, lens ve anten sisteminin verimli kullanılabileceği frekans bandını sınırlamaktadır. Dizi anten elemanları arasındaki mesafenin hem anten dizisi hem de lens tasarımında kullanılan bir parametre olması, sistemin verimli kullanılabileceği frekans bandını sınırlayan ana etkendir. 
Tez kapsamında,  iki farklı Rotman lens tasarımı yapılmıştır. İki lens için de simülasyon ve ölçüm sonucunda elde edilen lens verileri, anten dizi faktörlerinin çizdirilmesinde kullanılmıştır. Elde edilen anten dizi faktörü grafikleri kıyaslanmıştır. 
Rotman lens ile kullanılmak üzere X bantta çalışan üç farklı dizi anten tasarımı yapılmıştır. Farklı tür antenlerle birlikte lens performansını değerlendirebilmek adına, dizi anten, seri beslemeli Chebyshev dizi anten ve lotus dizi anten tasarımları yapılmıştır. Tasarlanan antenlerin lens bağlantısı yapılarak, anten ve lens sistemi performansı değerlendirilmiştir. Ölçülen ve simülasyonu yapılan verilerin tutarlı olduğu gözlemlenmiştir.

Abstract:
In this thesis, Rotman lens, which is an analog beamforming technique capable of directing and forming the array antenna beam at different times or simultaneously, has been designed. The lens, sequentially excited by the seven beam ports, can direct the beam in the elevation axis to -41°, -26°, -13°, 0°, 13°, 26°, and 41°. When the beam ports of the lens are fed simultaneously, the lens has the ability to simultaneously form beams at -41°, -26°, -13°, 0°, 13°, 26°, and 41° for the array antenna connected to it. Since the Rotman lens operates based on the true time delay principle, the operating frequency band of the lens is considered infinite under ideal conditions. However, the existence of an operating frequency band for the array antenna connected to the lens limits the frequency band in which the lens and antenna system can be efficiently utilized. The distance between array antenna elements is a parameter used in both the array antenna and lens design, and it is the main factor limiting the frequency band in which the system can be efficiently used.
Within the scope of the study, two different Rotman lens designs have been developed. The lens data obtained from simulation and measurement results for both lenses have been utilized in plotting antenna array factors. The obtained antenna array factor graphs have been compared.
Three different array antenna designs operating in the X-band were developed for use with a Rotman lens. To evaluate the lens performance with different types of antennas, array, series-fed Chebyshev array, and lotus array antenna designs were created. The designed antennas were connected to the lens, and the performance of the antenna and lens system was evaluated. It was observed that the measured and simulated data were consistent.