Meteoroloji uydularından veri alma kapasitesine sahip yönlü ve dairesel kutuplanmalı anten sistemlerinin tasarımı
Design of directional and circular polarized antenna systems capable of receiving data from meteorology satellites
Yazar: İREM ÇETİN
Danışman: DOÇ. DR. SUAD BAŞBUĞ
Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında ilk olarak çapraz şekilli iki yönlendiriciye sahip dairesel kutuplanmış bir mikroşerit yama anten sunulmaktadır. Yama anten ilk olarak geleneksel doğrusal kutuplanmış anten şeklinde tasarlanmıştır. Daha sonra antene dairesel bir kutuplanma özelliği kazandırmak için yamanın karşılıklı iki köşesi kırpılmıştır. Tasarım aşamasında farklı frekans değerlerinde grafikler elde edilmiştir. Anten tasarımı Comsol programı aracılığıyla gerçekleştirilmiştir. Son tasarım aşamasında mikroşerit antenin yama yüzeyinin önüne kazancını artırmak için iki adet çapraz şekilli yönlendirici eklenmiştir. Antenin ayarlanabilir tüm geometrik özellikleri, her tasarım aşaması için parametre tarama yöntemiyle optimize edilmiştir. Yönlendiricilerin yardımıyla anten kazancı 3.99 dBi'dan 4.402 dBi'ya çıkarılmıştır. Önerilen antenin kazanç iyileştirmesinden sonra S11 ve eksenel oran özellikleri istenen aralıkta kalmaya devam etmiştir. Antenin rezonans frekansı 1700 MHz'den 1705 MHz'e hafifçe kayarken, AR başarılı bir şekilde 3dB seviyesinin altında kalmıştır. Bu tez çalışmasında ayrıca 137 MHz merkez frekansında çalışan bir çift V-dipol anten ve çubuk yönlendiricisinden oluşan dairesel kutuplamalı bir anten sistemi tasarımı da sunulmaktadır. Söz konusu anten tasarımında öncelikle tekli bir V-dipol anten yapısı değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçların başarılı olduğu görüldükten sonra çapraz şekilde ve çeyrek dalga mesafe ile ikinci bir V-dipol anten ve yansıtıcı çubuklar tasarıma dahil edilmiştir. Bu yeni tasarımda ile 137 MHz'te 4.82 dBi maksimum mutlak kazanç ve 0.51 dB eksenel oran başarı ile elde edilmiştir.

Abstract:
In this thesis, a circularly polarized microstrip patch antenna with two cross-shaped directors is firstly proposed. The patch antenna is first designed in the form of a traditional linear polarized antenna. Then, two opposed corners of the patch are truncated to give a circular polarization property to the antenna. Graphics with different frequency values have been obtained in the design phase. The antenna design was accomplished through the Comsol program. In the last design phase, two cross-shaped directors are added in front of the patch surface of the microstrip antenna to increase its gain. All adjustable geometrical properties of the antenna are optimized by parameter sweep method for each design phase. The antenna gain is increased from 3.99 dBi to 4.402 dBi with the help of the directors. After the gain improvement of the proposed antenna, its S11 and axial ratio characteristics are still in the desired range. The resonance frequency of the antenna is slightly shifted from 1700 MHz to 1705 MHz whereas AR remains below 3dB level successfully. This thesis also presents the design of a circularly polarized antenna system consisting of a pair of V-dipole antennas and a rod director operating at a center frequency of 137 MHz. For this design, firstly a single V-dipole antenna structure was evaluated. After the results were seen to be successful, a second V-dipole antenna in diagonal position with a quarter wave distance and reflective rods were included in the design. With this new design, 4.82 dBi maximum absolute gain and 0.51 dB axial ratio at 137 MHz were successfully achieved.