Havacılık uygulamaları için Ka bant faz dizinli anten tasarımı ve jeosenkron uydularla performans analizi
Design of a Ka band phased array satcom antenna for aeronautical applications and performance analysis with geosynchronous satellites
Yazar: BATUHAN KOYUNCU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGÜR DÜNDAR
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Günümüzde havacılık endüstrisi, teknolojik gelişmeler sayesinde büyük bir dönüşüm geçirmektedir. Bu dönüşümde, yolcu uçaklarındaki iletişim sistemlerinin güçlendirilmesi ve uçuş sırasında internet erişimi sağlanması önemli bir rol oynamaktadır. İnternet, hayatın birçok alanını etkilerken, seyahat sırasında da sürekli ve kesintisiz iletişim ihtiyacını karşılamak amacıyla havayolu taşımacılığında internet kullanımı önemli bir hale gelmiştir. "Havacılık Uygulamaları için Ka Bant Faz Dizinli Anten Tasarımı ve Jeosenkron Uydularla Performans Analizi" başlıklı bu tez, yolcu uçakları içerisinde internet erişimini optimize etmek amacıyla uçak ile potansiyel bir jeosenkron (GEO) haberleşme uydusu arasındaki iletişimi sağlayabilecek Ka Bant frekans aralığında mikroşerit dizi anten tasarımlarını ve simülasyonlarını içermektedir.
GEO uydularının havacılık sektöründeki iletişim altyapısındaki rolü de oldukça önemlidir. GEO uyduları, geniş coğrafi bölgelere hizmet sağlama kapasitesi ve yüksek bağlantı sürekliliği ile bilinmektedir. Bu tez çalışması, GEO uyduların yolcu uçakları ile yer istasyonları arasındaki iletişimlerinin analizlerini içermektedir.
Ka bant mikroşerit dizi antenler, yüksek frekanslı iletişim bantlarında geniş bant genişliği ve yüksek veri iletim hızları sunarak modern bir iletişim teknolojisi olarak öne çıkmaktadır. Bu antenlerin, yolcu uçaklarına entegre edilmesiyle birlikte, uçak içi iletişim sistemleri daha güçlü ve verimli bir hal almaktadır. Bu kapsamda tasarlanacak Ka bant faz dizinli mikroşerit anten tasarım optimizasyonları High Frequency Structural Simulator (HFSS) yazılımı kullanılarak gerçekleştirilecektir. Bu simülasyon programı, antenlerin, filtre içeren karmaşık RF devrelerinin ve iletim hatlarının tasarımında yaygın olarak kullanılan bir simülasyon programıdır.
Tez kapsamında ayrıca Systems Tool Kit (STK) programı da kullanılarak potansiyel bir GEO uydu ile yolcu uçağı üzerine entegre edilmiş mikroşerit faz dizinli antenlerin haberleşme simülasyonları ve analizleri yapılacak ve link bütçesi analizleri gerçekleştirilmiştir. Tezde tasarlanan 18 - 21 GHz ve 26-31 GHz frekans bandında çalışabilen iki adet faz dizinli mikroşerit anten, bu alanda yapılan iyileştirme çalışmalarına bir örnek teşkil etmektedir. Tezin sonuçları, havacılık endüstrisinin iletişim teknolojilerindeki gelişmelerine katkıda bulunmayı amaçlamaktadır.
Havacılık endüstrisinin bu teknolojik gelişmelere uyum sağlaması, daha güçlü ve güvenilir iletişim sistemleri aracılığıyla seyahat deneyimini önemli ölçüde iyileştirebilir ve sektöre yeni olanaklar sunabilir.

Abstract:
In today's aviation industry, a significant transformation is taking place thanks to technological advancements. In this transformation, strengthening communication systems in passenger aircraft and providing internet access during flights play a crucial role. While the internet influences many aspects of life, the use of the internet in air transportation has become increasingly important to meet the constant and uninterrupted communication needs during travel. This thesis, titled "Design of Ka-Band Phased Array Antennas for Aviation Applications and Performance Analysis with Geostationary Satellites," aims to optimize internet access within passenger aircraft by designing microstrip array antennas operating in the Ka-band frequency range that can facilitate communication between the aircraft and a potential geostationary (GEO) communication satellite.
The role of GEO satellites in the communication infrastructure of the aviation sector is also highly significant. GEO satellites are known for their capacity to provide services over wide geographical areas and high connectivity. The thesis includes analyses of communication between passenger aircraft and ground stations using these satellites.
Ka-band microstrip array antennas stand out as a modern communication technology, offering wide bandwidth and high data transmission rates in high-frequency communication bands. The integration of these antennas into passenger aircraft enhances the strength and efficiency of in-flight communication systems. The design optimization of Ka-band phased array microstrip antennas will be conducted using the High-Frequency Structural Simulator (HFSS) software. This simulation program is widely used for the design of antennas, complex RF circuits with filters, and transmission lines.
Additionally, within the scope of the thesis, the Systems Tool Kit (STK) program will be utilized to perform communication simulations and analyses for microstrip phased array antennas integrated into a passenger aircraft with a potential GEO satellite. Link budget analyses have also been conducted. The two phased array microstrip antennas designed in the thesis, capable of operating in the 18-21 GHz and 26-31 GHz frequency bands, serve as examples of improvement efforts in this field. The results of the thesis aim to contribute to the advancements in communication technologies in the aviation industry.