İnsansız hava araçları için yüzey uyumlu elektronik taramalı radar anten tasarımı
Surface compatible electronically scanned radar antenna design for unmanned aerial vehicles
Yazar: OKAN EVREN
Danışman: PROF. DR. NURHAN TÜRKER TOKAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Aviyonik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Savunma ve Savunma Teknolojileri = Defense and Defense Technologies

Özet:
İnsansız hava araçları dünyada ve ülkemizde savunma sanayii alanında oldukça önemli bir yere sahiptir.  Bu tez kapsamında, insansız hava araçlarında kullanılan elektronik sistemlerden biri olan, radar ekipmanı için tasarlanmış faz dizili anten üzerine çalışılmıştır. İnsansız hava araçlarının temel görevlerinden olan keşif ve gözetleme için farklı yapıda ve frekanslarda çalışan birçok sistem bulunmaktadır. Bu sistem bileşenlerinden biri olan X-bant radar anteni, tez kapsamında 4×4 düzlemsel dizi formunda tasarlanmış olup anten hüzme yönlendirmesi için faz ve genlik değerlerinin değişimi yöntemi kullanılmıştır. Önerilen anten dizisi, faz ve genlik değerleri kontrol edilerek yaklaşık 500 MHz bant genişliği ile yanca 360^° tarama yapabilmektedir. Kolay üretimi, küçük boyutu ve üretim maliyeti göz önünde bulundurularak dikdörtgensel mikroşerit anten dizide birim eleman olarak kullanılmıştır. 16 elemanlı mikroşerit yama anten dizisi ile farklı doğrultulara düşük yan lob seviyesi ile ışıma yapılabilmektedir. İnsansız hava aracı üzerinde faz dizili radar anteninin yerleştirileceği bölge ile uyumlu yüzeye sahip dizi anten için analiz yapılarak anten performansı ve hüzme tarama özellikleri düzlemsel dizi ile karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar, önerilen yüzey uyumlu dizi ile hedef kriterlerle uyumlu özelliklere sahip bir anten üretilebileceğini, bu düzlemsel antenin insansız hava araçlarında hali hazırda kullanılan 3-boyutlu antenin yerini alabileceğini göstermiştir. Bu kapsamda Wilkinson güç bölücü yapısı kullanılarak tasarlanan ve birim anten ile uyumlu olarak üretilen 4×1 dizi anten yapısı analiz ve ölçüm sonuçları detaylı olarak incelenmiştir.

Abstract:
Unmanned aerial vehicles have a very important place in the defense industry in the world and in our country. In this thesis, a phased array antenna designed for radar equipment, one of the electronic systems used in unmanned aerial vehicles, has been studied. There are many systems operating in different structures and frequencies for reconnaissance and surveillance, which are the basic tasks of unmanned aerial vehicles. The X-band radar antenna, one of the components of this system, is designed in the form of a 4×4 planar array, and the method of changing phase and amplitude values is used for antenna beam steering. The proposed antenna array can perform 360^° scanning with a bandwidth of approximately 500 MHz by controlling the phase and amplitude values. Considering its easy production, small size, and production cost, the rectangular microstrip antenna was used as the unit element in the array. The 16-element microstrip patch antenna array can radiate in different directions with low side lobe level. The antenna performance and beam scanning characteristics are compared with the planar array by analyzing the array antenna with a surface compatible with the area where the phased array radar antenna will be placed on the unmanned aerial vehicle. The results obtained have shown that an antenna with features compatible with the target criteria can be produced with the proposed surface compatible array, and this planar antenna can replace the 3-dimensional antenna currently used in unmanned aerial vehicles. In this context, the analysis and measurement results of the 4×1 array antenna structure designed by using the Wilkinson power divider structure and fabricated in accordance with the unit antenna are analyzed in detail.