Milimetrik dalga radarı için polarizasyon çevirmeli dalga kılavuzu yarıklı dizi anten tasarımı
Polarization converted waveguide slot array antenna design for milimeter wave radar
Yazar: ONUR CUMURCU
Danışman: PROF. DR. AHMET SERDAR TÜRK
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:
Bu tez çalışmasında yüksek verimlilikle çalışan düşük yan lob seviyeli boyuna yarıklı dalga kılavuzu dizi antenler üretilmiştir. Genel anten teorisi ve anten parametreleriyle giriş yapıldıktan sonra dalga kılavuzu dizi antenler detaylı olarak ele alınmıştır. Bu bağlamda, öncelikle yarıkların dalga kılavuzu üzerindeki konumlarına bağlı olarak oluşturdukları çeşitlerden bahsedilip, daha sonra boyuna yarıklı yapılar üzerinde detaylı olarak durulmuştur. 
Yarık şeklinin ışımaya olan etkisine değinilmiş ve özellikle de sivri uçlu yapıların ışımaya olan negatif etkisi 16 yarıklı yapının geri dönüş kaybı grafiğinde dikdörtgen ve elips yarıklar karşılaştırılarak gösterilmiştir. Ayrıca, dalga kılavuzu üzerindeki akım dağılımı incelenmiş ve buna bağlı olarak yarıkların daha çok akım kesmesi için kılavuz merkezinden uzakta konumlandırılmaları gereği, matematiksel olarak ve simülasyon sonuçlarıyla gösterilmiştir. Yarık sayısı arttırılarak düşeyde hüzme genişliği daraltılmış, kazanç arttırılmış ve ayrıca yan lob seviyelerinin bastırılması için Taylor katsayılarına göre her bir yarığın kılavuz merkezine göre uzaklığı hesaplanmıştır. 36 yarıklı yapı için Taylor ve Chebyshev katsayılarının yan lob bastırma performansları karşılaştırmalı olarak grafik üzerinde verilmiş ve Taylor dağılımının yüksek kazanç ve yan düşük yan lob seviyeli yapı elde etmek için daha etkili olduğu sonucuna varılmıştır. Aynı zamanda, yansıtıcı elemanlarla arka lob seviyesi azaltılmış ve iyi bir ön arka lob oranı elde edilmiştir.
Bu tez çalışmasında ele alınan en önemli konulardan biri de boyuna yarıklı dalga kılavuzu dizi antenin yapısında herhangi bir değişiklik yapılmadan polarizasyonunun değiştirilmesidir. Normalde dairesel polarizasyon yarıkların eğik veya çapraz konumlandırılması ile elde edilebilir; fakat bu yapılarda yan lobları bastırmak için oldukça karmaşık analitik işlemler ve uzun optimizasyon süreleri gereklidir. Bu çalışmada sunduğumuz yaklaşımla, lineer polarizasyona sahip boyuna yarıklı yapı kolaylıkla dairesel polarizeli yapıya çevrilmiştir. Bu yaklaşımın temelinde her yarığın önüne konulan dielektrik malzemenin doğru uzunluk, kalınlık ve açı ile konumlandırılması ve böylece ışıyan dalganın bir bileşeninin diğerine göre geciktirmesi esası vardır. 
Sonuç olarak, yan lobları iyi bastırılmış, dar hüzmeli, yüksek kazançlı ve polarizasyonu değiştirilebilen boyuna yarıklı dizi anten tasarımı gerçekleştirilmiş ve anten simülasyonları CST Studio Suite programında yapılarak performans parametreleri incelenmiştir.

Abstract:
In this thesis longitidunal waveguide slot array antennas (WSA) which have high efficiency and low side lobe level are designed. After entering with general antenna theory and antenna parameters, waveguide array antennas are discussed in detail. According to this, firstly types of waveguide slot array are determined with respect to location of slot on waveguide after all longitidunal structures are discussed in detail.
Effect of slot shape are mentioned and by comparing return loss of eliptic and rectangular slots on structure which have 16 slots, negative effect of sharp corner is shown on the radiation efficiency. Also current distribution on waveguide has been examined and so as to interrupt more current on waveguide, slots are positioned far away from center of waveguide. By increasing number of slots, beamwith on the vertical axis is narrowed and gain of overall system is increased. In addition to this    in order to decrease side lobe level, distance of each slot from the center of waveguide are determined according to Taylor coefficient. For 36 slots, side lobe suppression performance are given comparatively on the graph and it is conclude that the Taylor coefficient is more effective for achieving high gain and low side lobe level structure. At the same time back lobe level are reduced and obtain good front to back lobe ratio thanks to reflector elements.  
One of the most significant parts of this thesis is that change of antenna polarization without any change longitidunal waveguide slot array shape. Normally circular polarization can be obtain cross or inclined slots however for these structures, complex analytic equations must be solved thus it take a lot of time to optimize the overall system. With the approach that we present in this thesis, longitidunal slot structure which have lineer polarization are effectively converted circular polarization. Basis of this approach, there is the use of dielectric materials that placed in front of each slot with the correct length, height and angle. Thus one compenent of the radiated wave delay compared to the other.
Finally, longitidunal waveguide slot array antenna which have narrow beamwidth, high gain, adjustable polarization and effectively suppresed side lobe level is designed. Antennas are simulated with the help of CST Studio Suite and performance parameters are examined.