Odak dışı beslemeli reflektör antenler
Offset fed parabolic reflector antennas
Yazar: BURAK SERTKAYA
Danışman: DOÇ. DR. NURHAN TÜRKER TOKAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Haberleşme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Parabolik anten, radyo, televizyon, uydu haberleşmesi ve radarlar için kullanılan yüksek kazançlı reflektör antendir. Elektromagnetik spektrumun yüksek frekans bölgelerinde çalışabilirler. Reflektör antenlerin geniş bir kullanım alanı vardır. Uydu sistemleri, uzay uygulamaları, radar uygulamaları, baz istasyonları uygulamaları, karasal mikrodalga sistemleri kulanım alanlarına örnek olarak verilebilir. Parabolik reflektör antenler aktif ve pasif kısım olmak üzere iki kısımdan oluşur. Antenin pasif kısmı yansıtıcı olarak kullanılan yüzeydir. Parabolik reflektör antenin beslemesi reflektör antenin aktif kısmını oluşturur.
Horn antenler, en temel mikrodalga antenlerinden birisidir. Hem yerde hem de uzayda mikrodalga haberleşmesinde kullanılmaktadır. Geometrik yapısından dolayı iyi bir yönlendiricilik sağlar. Boyutlarının artmasıyla yönlendiriciliği ve dolayısıyla kazancı artar. Düşük kayıp nedeniyle yönlendiriciliği kazançla neredeyse eş değerdir. Askeri alanda, radar sistemlerinde düşman uçaklarını yakalamada, uçaklarda ve uzay araçlarında, uzay araştırma projelerinde, sağlık alanında vücut taramasında ve astronomide kullanılmaktadır. Kayıpları azaltmak ve verimi artırmak için çeşitli konfigurasyonlar türetilmiştir. Bunlara örnek olarak E düzlem, H düzlem, konik, piramit, oluklu horn antenler örnek olarak verilebilir. Horn antenler, reflektör ve lens antenlerin besleme anteni olarak da kullanılmakdadır.
Bu çalışmada Ku bandında çalışan odak ve odak dışından horn anten ile beslenen reflektör anten tasarımı gerçeklenmiştir. Tasarımda empedans uyumsuzluğunu ve saçılma kayıplarını azaltmak için normal horn yerine oluklu horn konfigurasyonu kullanılmıştır. Ayrıca "septum polarizor" adı verilen yapı kullanılarak polarizasyonu dairesel polarizasyona dönüştürmek amaçlanmıştır. Dairesel polarizasyonun, lineer polarizasyon karşısında faraday etkisi, atmosferik etkilere karşı dirençli olmak, kurulumda kolaylık, bağlantı güvenilirliği gibi çeşitli avantajları vardır. Septum polarizor sayesinde eksensel oranı 1'e yaklaşmıştır. Tasarlanan bu horn anten ile 50cm yarıçaplı parabolik reflektör anten odak dışından ve odaktan beslenerek iki farklı konfigurasyon gerçeklenmiştir, performansları karşılaştırılmıştır. Odak dışı beslemenin, odakdan beslemeye göre duran dalga oranının düşük olması, düşük çapraz polarizasyon, besleme anteni ile reflektör anten arasında yüksek izolasyon gibi avantajları vardır.

Abstract:
Parabolic antennas are the antennas that are used in radio, television, satellite communications and radar applications. They have high gain. They can be operated at the high frequency band of electromagnetic spectrum. They are widely used. Satellite systems, space applications, radar applications, base station applications and ground microwave systems are examples that parabolic reflector antennas are used. They have two parts as active part and passive part. The passive part of the antenna is the surface used as reflector. Active part is feeding antenna.
Horn antennas are the one of the simplest microwave antennas. It ıs used both at ground and space in microwave communication. Because of its geometrical structure, it provides high directivity. So it has high gain as well. Because of low loss, its directivity is almost same with its gain. They are used in military applications, friend or foe detection radar systems, aircrafts and space vehicles, satellite research projects, health applications for scanning the body and astronomy. Horn antennas are configured in different forms such as E plane, H plane, conical, pyramidal and also in corrugated form for decreasing the losses and increasing the efficiency of antenna.
In this thesis, off-axis and on-axis fed parabolic reflector antena operating at Ku and X band is designed. To decrease impedance dismatching and scattering loses, corrugated horn antenna configuration is used instead of classical horn configuration. Besides septum polarizer was used to convert polarization to circular polarization. Circular polarization has some advantages over lineer polarization which can be  summarized as Faraday effect, resistance to atmospheric conditions, easy set-up and secure connection. Septum polarizer provides lower inverse axial ratio, close to 1. Parabolic reflector antenna that has 50 cm radius is fed on axis and off axis using corrugated horn antenna. Their performance is compared as well. Off-axis fed reflector has some advantages over on-axis fed such as lower standing wave ratio, lower cross polarization, isolation between feed antenna and reflector surface.