Doppler radar sistemi ve anten tasarımı
Doppler radar system and antenna design
Yazar: HÜSEYİN AKMAN
Danışman: DOÇ. DR. MESUD KAHRİMAN
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu tez çalışmasında 5,8 GHz ISM (Sınai, Bilimsel, Tıbbi) bandında anten karşısında dikey düzlemde cismin yer değiştirmesini algılayabilecek bir devre yapılması planlandı. Gerçekleştirilecek devre için daha önceden kalp sinyallerini ve nefes alıp verirken göğüs kafesinin hareketlerini algılayan doppler radar sistemlerinden faydalanıldı. Doppler radar sistemi oluşturulurken mikser (Hittite-HMC220MS8), güç yükselteci (Hittite- HMC717LP3), gerilim kontrollü osilatör (Hittite- HMC431LP4), kuplör (Tasarlandı ve gerçeklendi) ve anten kullanıldı. Daha sonra tasarlanması gereken anten tasarımına geçildi.

İstenen performans kriterlerini karşılayabilen dikdörtgen mikroşerit anten ve mikrostrip besleme tipi 5,8 GHz ISM bandı için tasarlanmış ve dizayn edilmiştir. Dielektrik sabiti Ԑr = 4,25 ve teğet kaybı tan δ = 0.025 olan, kolay kurulabilir ve ucuz FR4 referans ve tasarımlı anten dizisi substratı için seçilmiştir. Yüzey 1,5 mm dielektrik kalınlığa ve 0,035 mm metal kalınlığa sahiptir. Bu özelliklere sahip dielektrik madde kullanılarak gerçekleştirilen anten 63,5 mm X 57,5 mm boyutlarına ve 5,8 GHz çalışma frekansında -16 dB geri dönüş kaybı ve 5,0603 dB'lik bir kazanca sahiptir.

Anten tasarımı ve gerçeklenmesinden sonra devre kurularak cisim anten karşısında birer cm aralıklarla yer değiştirildi. Yer değiştirmeye bağlı olarak devre çıkışından değerler gözlemlenerek bir grafik haline getirilmiştir. 1 cm başlangıç mesafesinde çıkışta 15,9 mV ve 20 cm bitiş mesafesinde 16,4 mV değer ölçülmüştür. Bu değerlerin mesafe arttıkça değişimlerinin azaldığı görülmüştür.

Abstract:
In this thesis it is planned to make a circuit that can detect the object displacement in the vertical plane across antenna at 5,8 GHz ISM band. Doppler radar systems that can detect vital signals and chest movements during breathing was used. To fabricate doppler radar system mixer (Hittite-HMC220MS8), power amplifier (Hittite- HMC717LP3), voltage controlled oscillator (Hittite- HMC431LP4), coupler (designed and fabicated) and antenna was used and then antenna design was started.
 
Rectangular microstrip antenna that can meet desired performance criterias and microstrip feeding type  was chosen  and designed for 5,8 GHz ISM band. Easily foundable and cheap FR4 which has dielectric constant  Ԑr = 4,25  and tangent loss  tanδ = 0,025 was chosen for referencence and designed antenna array substrate. Substrate has 1,5 mm dielectric thickness and  0,035 mm metal thickness. Antenna, using dielectric material with these features has 63,5 mm X 57,5 mm dimensions and -16 dB return loss and 5,0603 dB gain values at 5,8 GHz operating frequency.
 
After antenna designed and fabricated, circuit was fabricated and object moved by 1 cm step across antenna. Depending on the displacement, the values measured from the output of the circuit were observed and converted into a graph. 15,9 mV for 1 cm starting point and 16,4 mV for 20 cm endpoint were observed. It was seen that these values decreased as the distance increased.