24 GHz otomotiv radarlar için anten dizisi tasarımı
Antenna system design for 24 GHz automotive radar systems
Yazar: FERDOUS SULIMAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AYHAN YAZGAN
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Anten dizileri = Antenna arrays ; Mikroşerit antenler = Microstrip antennas ; Otomotiv = Automotive ; Radar = Radar

Özet:
Son yıllarda, düşük maliyet, minimum ağırlık ve düşük profil özellikleri, geniş bir frekans spektrumunda bulunması nedeniyle, mikroşerit yama antenlerinin kullanımı önemli ölçüde artmıştır. Bu tarz avantajları ve diğer özellikleri dolayısıyla, mikroşerit antenler genel olarak radarlar ve özellikle otomotiv radar sistemleri için oldukça uygun olmuştur. Yama antenlerinin, bazı özelliklerini ve performansını geliştirmek için, anten dizileri genellikle akademik ve endüstri topluluklarında kullanılmıştır. Bununla birlikte radar anteni tasarımında, yüksek yan lob seviyesi ve anten ışıma paterninin nasıl taranacağı konularında hala iki zorluk bulunmaktadır. Bu nedenle bu tezde, otomotiv radar sistemleri için mümkün olan en düşük yan loblara sahip yeniden yapılandırılabilir mikroşerit yama anten dizisi önerilmiştir. Antenler 8, 16, 32, 64 sayı elemanları ile tasarlanmıştır. Ayrıca, dikdörtgen elemanlara, seri beslenen diziler üzerinde tasarlanmıştır. Antenlerin çalışma frekansı 24.125 Ghz'dir. Antenler, r=3.55 olan Rogers RO4003C alttaş malzemesinde bulunur ve yalıtkan alttaş kalınlığı h'nin 0.508 mm'dir. Elde edilen yan lobların seviyesi -12 ile -20 dB arasında değişmektedir. Ayrıca kazancı 12 ila 21.7 dB arasındadır. MA4AGBL912 diyotları ile antenin ışıma paterni 10 derece taranmıştır. Tüm sonuçlar, matematiksel karmaşık işlemleri hesaplamak için MATLAB yazılımı ile CST ve HFSS 19 simülatörleri kullanılarak elde edilmiştir.

Abstract:
Because of its characteristics of low cost, minimal weight and low profile over a wide spectrum of frequencies, in recent years, the use of microstrip patch antennas increased dramatically. Those make the microstrip antennas suitable for radars generally and automotive radar systems especially. In order to improve some of the features of patch antennas and develop its performance, antenna arrays are generally used in the academic and industry communities. However, two challenges still for the radar antenna design, namely the high side lobe level and how the antenna radiation pattern will be scanned. Therefore, in this thesis, Microstrip patch reconfigurable antenna system with the lowest possible level of side lobes for automotive radar systems is proposed. Antennas designed with 8, 16, 32, 64 numbers of elements. Antennas depend on rectangular elements and series fed sub arrays. The centre frequency is 24.125 GHz. Antennas are located on Rogers RO4003 substrate material with εr=3.55 and the thickness of the substrate h is 0.508mm. The obtained side lobes level ranged between -12 and -20 dB. While the gain is between 12 and 21.7 dB. With MA4AGBL912 diodes the antenna radiation pattern scanned 10 degrees. All the results are obtained by using CST and HFSS 19 simulators with MATLAB program to calculate the mathematical complex operations.