Geniş bantlı dielektrik lens antenlerin reflektör beslemesi olarak kullanılması
Broadband dielectric lens antennas as reflector feeds
Yazar: NURDAN TÜRKER SÖNMEZ
Danışman: DOÇ. DR. FİKRET TOKAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Haberleşme Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Işın izleme = Ray tracing

Özet:
Teknolojinin gelişmesi ile antenlerin kullanım alanları da artmış, antenler günlük hayatımızda vazgeçilmez bir konuma ulaşmıştır. Haberleşme amaçlı kullandığımız telefonlarımızdan tutun, uzay teleskoplarına, uydu haberleşmesinden tutun aracımızdaki radyoya kadar birçok alanda antenler kullanılmaktadır. Antenlerin yüksek kazanç ve düşük kayıp ile çalışmaları istenmekle beraber daha az yer kaplamaları, kurulum kolaylığı gibi özellikler de hedeflenmektedir. Parabolik reflektör antenlerin yüksek düzeyde yönlendirici huzme ve çok düşük yan lob seviyesi sağlama yetenekleri, uydu uygulamalarında onları en sık tercih edilen çözümler haline getirmektedir. 
Tezin ilk bölümünde reflektör antenler kısaca tanıtılmış, özellikleri hakkında bilgi verilmiştir. Tezin ilerleyen bölümlerinde reflektör beslemesi olarak horn, dairesel simetrik lens anten ve düzlemsel lens anten kullanılmıştır. Horn ve dairesel simetrik lens anten, faz merkezlerindeki kararlılık ve E-H düzlemlerinde neredeyse aynı ışıma karakteristiği göstermelerinden dolayı reflektör beslemesi olarak sıklıkla tercih edilmektedir. Düzlemsel dielektrik lens anten iki düzlemde farklı ışıma özelliklerine sahiptir. Bir düzlemde yelpaze huzme diğer düzlemde ise kalem huzme ışıması yapmaktadır. Bu sebeple, reflektör beslemesi olarak kullanılması durumunda hangi düzleme göre tasarım yapılacağı sorunu önem teşkil etmektedir. Aynı zamanda faz merkezi konumu, frekans değişimine bağlı olarak yüksek oranda değişmektedir. Düzlemsel dielektrik lens antenin reflektör besleme anteni olarak kullanılması durumunda faz merkezi konumundaki bu farkın neden olduğu tasarımsal problemler tez çalışmasında incelenmiştir. 
Tez çalışmasında reflektör anten sistemindeki eksenel odaklanamama ve astigmatizme bağlı faz hatası kayıpları hesaplanmıştır. Reflektör sistemlerinde, besleme anteninin reflektörün önünde bulunması o noktaya dalganın iletimini engellemektedir. Bu durum blokaj etkisine bağlı ışıma kayıpları yaratmaktadır. Tez çalışmasında, blokajın ışıma üzerindeki etkisi de incelenmiştir. Tasarımlar CST (Computer Simulatoion Technology)' de koşturulmuş ve simülasyon sonuçları Kirchoff' un skaler formülasyonu analitik metodu ile doğrulanmıştır. Işının aldığı yol GO (Geometrik Optik) metodu ile takip edilerek reflektör sistemindeki ışın hareketi ayrıca incelenmiştir.

Abstract:
The usage areas of antennas have increased with the development of technology and antennas have reached an indispensable position in our daily life. Antennas are used in many areas such as mobile phones, satellite communications, space telescopes  and even radio in our vehicle. Although high gain and low loss are prerequisite to operate an antenna, features such as less space occupation and ease of installation are also aimed. The high level of directional beam and very low side lobe level abilities make parabolic reflector antennas the most appropriate and preferred solutions in satellite applications.
The reflector antennas are briefly introduced with the information about their specifications in the first part of the thesis. Horn, circular symmetrical lens and planar lens antennas were used as reflector feed in the following sections. The horn and circular symmetrical lens antenna are usually preferred as reflector feeds as they show almost the same radiation characteristics and they are stable in phase centers of the E-H planes. Planar dielectric lens antenna has different radiation characteristics in two planes; it radiates a fan beam in one plane and a pencil beam in the other. Because of this problem, it is important to design according to the plane of the reflector feed. The phase center changes significantly depending on the frequency change. The design problems caused by the phase center changes while reflector antennas are used as dielectric lens antenna feed are examined in the thesis study.
Axial defocusing and phase error loss due to astigmatism in the reflector antenna systems are calculated. In reflector systems, the position of the feed in front of the reflector creates blockage effect. The blockage effect on radiation is also examined. The designs were run in CST (Computer Simulatoion Technology) software and the simulation results were approved by Kirchoff's scalar formulation analytical method. The path of the beam was followed by the GO (Geometric Optics) method and the beam rights in the reflector system were also examined.