Ka Bant ön uç tasarımı
Ka Band rf front-end design
Yazar: HARUN MECİDOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. HAMİD TORPİ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Haberleşme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, günümüzde uydu haberleşmesi ve uydu TV yayınları için kullanılan K/Ka (18-27 GHz/26.5-40 GHz) bantlarında RF ön uç (RF front-end) tasarımı ve gerçeklemesi yapılmıştır. Bu çalışmada dikey polarizasyonda sinyali iletme, yatay polarizasyonda sinyali alma gerçekleştirilmiştir. Tasarım TÜRKSAT 4B uydusu ile uyumlu olacak şekilde ayarlanmıştır. Sistem; sinyali toplamak için yüksek kazanç ve düşük yan kulak seviyesi (SLL-side lob level) sağlayan ofset çanak (offset dish), çanağın odağında besleme için RHCP (Right Hand Circular Polarization) ve LHCP (Left Hand Circular Polarization) polarizasyonlarına uyumlu dairesel huni anten (horn), yatay ve dikey polarizasyon için dik mod ayrıştırıcı (OMT) ve vericiden gönderilen dik polarizasyondaki kuvvetli sinyalin yatay polarizasyonda çalışan alıcı kısmını etkilememesi için iletim bandını reddeden filtre (transmit reject filter) elemanları kullanılarak tasarlanmış ve gerçeklenmiştir. Tasarımda ve gerçeklemede mikrodalga frekanslarında çalışıldığı ve yüksek güç gönderme gereksinimi için dalga kılavuzu yapısı kullanılmıştır.
Tasarımda öncelikle OMT (Orthomode Transducer) elemanı, empedans uyumu göz önüne alınarak, iletim (transmit) bandı Ka (29.5 GHz–30 GHz) ve alıcı (receive) bandı K (19.7 GHz–20.2 GHz) aralıklarında çalışacak şekilde ayarlanmıştır.
xvii
Sonrasında bu çalışma aralıklarına uygun olacak şekilde horn tasarımı yapılmıştır. Alıcı kısmında vericideki kuvvetli sinyalden kaynaklanabilecek etkileşimleri engellemek için iletim bandını reddeden filtre (transmit reject filter) tasarımı yapılmıştır. Son olarak ofset çanağın (offset dish) konumu ve açısı hesaplanmış ve besleme elemanları çanağın odağına yerleştirilmiştir.
Simülasyon, optimizasyon ve hesaplamalar için AWR Microwave Office, CST (Computer Simulation Technology) ve MATLAB (Matrix Laboratory) programları kullanılmıştır.
Gerçeklemede iki farklı malzeme kullanılmıştır. İlk olarak 3D yazıcı ile plastik olarak üretim yapılıp içi iletken sprey (RS 247-4251 Silver coated copper screening compound) ile boyanmış ve test sonuçları elde edilmiştir. İkinci olarak alüminyum malzeme ile üretim gerçekleştirilip test sonuçları elde edilmiş ve sonuçlar karşılaştırılmıştır.

Abstract:
In this thesis, the RF front-end is designed and built up at K/Ka (18-27 GHz/26.5-40 GHz) bands used for satellite communication and satellite TV. In this study, vertical polarized signal transmission and horizontal polarized signal reception were performed. The design and realization are set to be compatible with TURKSAT 4B. RF front end is consist of an offset dish providing high gain and low side lobe level (SLL) for collecting the signal, a circular horn antenna which is compatible with RHCP (Right Hand Circular Polarization) and LHCP (Left Hand Circular Polarization) polarizations at the focal point of the dish, to separate dual polarization an orthomode transducer (OMT) and a transmit reject filter to prevent the receiver from the strong signal generated at the transmitter side (cross-pol). ). In the design and realization, waveguide structures are used to work in microwave frequencies and for high power delivery requirements.
In the design, firstly the OMT element is set to operate taking impedance matching into account at transmission band Ka (29.5 GHz-30 GHz) and receiver band K (19.7 GHz-20.2 GHz). Afterwards, the horn was designed to fit these working intervals. The transmit reject filter is designed to prevent interference of the strong signal on
xix
the transmitter side to the receiver side. Finally, the offset dish's position and angle are calculated, and the feeding elements are placed in the center of the dish.
AWR Microwave Office, Computer Simulation Technology (CST) and MATLAB (Matrix Laboratory) programs are used for simulation, optimization and calculations.
Two different materials were used in the implementation. Firstly, plastic production was made with 3D printer and painted with conductive spray (RS 247-4251 Silver coated copper screening compound) and test results were obtained. Secondly, production with aluminum material was performed and the test results were obtained and the results were compared.