Ac¸ıklı˘gı do˘grusal daralan yarık antenler (ADODYA)

˙Ilk ADYA tipi antenler 1979 yılında literat¨urde yer almaya bas¸layan ADODYA (Prasad ve Mahapatra, 1979) ile Vivaldi Anten (Gibson, 1979) olmus¸tur.

Bunlardan birincisi olan ADODYA, faz kaydırmalı bir dizi olu s¸turarak kısa menzilli radar mod¨ul¨u uygulamasında yer almıs¸tır. Yarık kısmından ıs¸ıma yapan bu anten ile X-band b¨olgesinde c¸alıs¸an ve 6 dB kazancı olan bir radar tasarlanmıs¸ ve kendinden sonra gelen ADODYA tipi tasarımlarının ¨onc¨us¨u olmus¸tur.

Daha sonra, Yngvesson ve ark. tarafından, ADODYA, ASYA ve AEDYA tipi antenleri ic¸in dielektrik tabanın ve farklı s¸ekillerin etkileri incelenmis¸tir. Sonuc¸ta, ADODYA tipi antenin AEDYA tipine g¨ore daha dar bir h¨uzme ve daha y¨uksek kazanc¸lı oldukları g¨osterilmis¸tir (Schaubert ve dig., 1985). Anten boyu artırıldıkc¸a, ıs¸ıma demeti daralırken, yan demetlerin de artmakta oldu˘gunu ortaya koymus¸lardır.

Schubert tarafından 1989 yılında, ADODYA tipi antenlerin avantajlarının yanı sıra polarizasyon ¨ozelliklerine de dikkat c¸ekilmis¸, tasarlanan sistemi olumsuz y¨onde etkileyebilece˘gi belirtilmis¸tir (Schaubert, 1989). Schaubert c¸alıs¸masında, hem genis¸ h¨uzmeli hem de dar h¨uzmeli antenler tasarlayarak ıs¸ıma ¨ozelliklerini incelemis¸tir.

1992 yılında Simons ve ark., ADODYA tipi antenleri beslemek ic¸in es¸d¨uzlemsel dalgaklavuzu kullanarak iki yeni teknik sunmu s¸lardır (Simons ve dig., 1992a). Her ikisinde de y¨uksek kazanc¸lı ve demet genis¸li˘gi dar olan ıs¸ıma desenleri elde etmis¸lerdir. Sonuc¸ta, elektromanyetik kuplaj ile beslenen ADODYA tipi antenin, do˘grudan kuplajlanan ADODYA tipine g¨ore daha fazla bantgenis¸li˘gi oldu˘gu g¨osterilmis¸tir.

Simons ve ark. tarafından 1992 yılında yapılan bir bas¸ka c¸alıs¸mada, 8-32 GHz arasındaki frekanslarda c¸alıs¸abilen ADODYA tipi anten tasarlanmıs¸tır (Simons ve dig., 1992b). C¸ alıs¸malarında d¨on¨us¸ kaybını ve ıs¸ıma desenlerini incelemis¸lerdir. Uydu haberles¸mesi ic¸in X-Band ve Ka-Bandında c¸alıs¸an bu anten ile literat¨ure giren en y¨uksek bantgenis¸li˘gine sahip ADODYA tipi anten tasarlanmıs¸tır.

Aynı yıl, Ekstroem ve ark. tarafından, birden fazla daralma profilinin birles¸iminden olus¸an, Parc¸alı ADODYA tipi anteni gelis¸tirmis¸lerdir (Ekstroem ve dig., 1992). 45 GHz gibi y¨uksek frekanslarda c¸alıs¸abilecek bir ADODYA tasarlayarak terahertz frekanslarına c¸ıkmıs¸lardır.

1995 yılında, Simons ve Lee, ilk defa ADODYA tipi antenlerin giris¸ empedansını y¨uksek do˘grulukta hesaplamak ic¸in bir teknik ¨onermis¸lerdir (Simons ve Lee, 1995). Sonuc¸ta, giris¸ empedansının anten boyuna ve daralma a c¸ısına ba˘glı olarak de˘gis¸ti˘gini ortaya koymus¸lardır. Sonuc¸ların y¨uksek bantgenis¸li˘ginde empedans uyumu ac¸ısından ADODYA tipi antenler ic¸in tas¸ıdı˘gı potansiyel g¨osterilmis¸tir.

Onların c¸alıs¸masından 10 yıl sonra, 2005 yılında Hao ve Hong tarafından Zıt Kutuplu ADODYA ic¸in tabanla entegre olmus¸ dalgaklavuzu ile besleme tekni˘gi g¨osterilmis¸tir (Hao ve dig., 2005). Kullandıkları besleme tekni˘gini, standart baskı devre is¸lemleri ile bas¸arıyla uygulamıs¸lardır. Pratik bir s¸ekilde

¨uretim kolaylı˘gını g¨ostererek, c¸ok d¨us¸¨uk maliyetlerle seri ¨uretim yapmanın m¨umk¨un oldu˘gunu g¨ostermis¸lerdir.

2007 yılında, Sharma ve ark. tarafından kenarları kesikli ADODYA tipi antenler gelis¸tirilmis¸tir (Sharma ve dig., 2007). ˙Iyiles¸tirilmis¸ ıs¸ıma desenleri ve y¨uksek bantgenis¸li˘gine sahip antenler ortaya koymus¸lardır. 50 Ω empedansına sahip beslemeye uyumlu bir anten tasarlamıs¸lardır. Is¸ıma desenlerindeki bozuklukları ortadan kaldırmak ic¸in RT-Duroid gibi d¨us¸¨uk dielektrik sabitine sahip taban malzemesi ve kenarları testere dis¸ine benzer s¸ekilde kesikli profiller kullanmıs¸lardır. Silikon gibi y ¨uksek dielektrik sabiti olan malzemeler ile de ıs¸ıma veriminin artırıldı˘gını g¨ostermis¸lerdir. Ozellikle Silikon tabanlı¨ ADODYA antenlerin, genis¸bantlı entegre devreler ic¸in anten olarak kullanılabilme potansiyelini ortaya koymus¸lardır.

2007 yılında Jordan ve ark. tarafından ilk defa bir silindirin etrafına uyumlanabilen ADODYA tipi antenler gelis¸tirilmis¸tir (Jordan ve dig., 2007). Esnek yapıyı elde etmek ic¸in dielektrik sabiti 3.1 ve kayıp tanjantı 0.003 olan 200 mikrometre kalınlı˘gında likit kristal polimer (LCP) ¨uzerine 18 mikrometre kalınlı˘gında bakır iletkenli ADODYA anten tasarlanmıs¸tır. ¨Once HFSS yazılımı ile 5-15 GHz arası sim¨ule edilmis¸, sonra da bir silindirin etrafına kıvrılacak s¸ekilde imal edilmis¸tir.

2010 yılında Ultra Genis¸band frekans aralı˘gında c¸alıs¸abilen bir anten tasarımında, kenarlara yarım daire s¸eklinde kesikler atarak anten ıs¸ıma desenini ve kazancını iyiles¸tirmeye y¨onelik c¸alıs¸malar, In ve ark. tarafından yapılmıs¸tır (In ve dig., 2010). Kenarlara birbiriyle es¸it olmayan yarım daire s¸eklinde kesikler ile kazancın 3.5 dB kadar daha iyiles¸tirilebilece˘gini ortaya koymus¸lardır. Bu yarım dairesel kesikler ile, iletkenler ¨uzerinde olus¸an akımların de˘gis¸tirilebilece˘gini g¨ostermis¸lerdir. Tasarladıkları antenin, c¸alıs¸ma frekans b¨olgesinin tamamında nispeten sabit de˘gerli kazanc¸ sa˘glayabildi˘gini ortaya koymus¸lardır.

Zhang ve ark. tarafından, %66 empedans bantgenis¸li˘gine sahip ve -3 dB demet genis¸li˘gi 117° olan ADODYA tipi anten tasarlamıs¸lardır (Zhang ve dig., 2011). Faz kaydırmalı ve y ¨uksek bantgenis¸li˘gine sahip anten dizilerinde kullanım ic¸in uygun oldukları belirtilmis¸tir.

2012 yılında ADODYA kullanarak UGB ¨ozellikli g¨or¨unt¨u aktarım sistemi, Zhu ve ark. tarafından sunulmus¸tur (Zhu ve dig., 2012). Ozellikle anten¨ boyutlarını azaltmaya c¸alıs¸mıs¸ ve kompakt bir anten elde edebilmis¸lerdir. Daralan yarık kısmının yarısı, fiziksel boyutu azaltmak ic¸in ıs¸ıma yapan b¨olge

¨uzerinde kazınmıs¸tır. Anten performansını daha da artırmak ic¸in kenarlara kesikler de atılmıs¸tır. Sim¨ulasyon ve deneysel ¨olc¸¨um sonuc¸larını kars¸ılas¸tırmıs¸lar ve sonuc¸ta tasarım kriterlerini kars¸ılayan bir ADODYA tipi anten ¨uretmis¸lerdir.

Yakın d¨oneme gelindi˘ginde, 2015 yılında Mohamed ve Sebak tarafından, 50-70 GHz gibi y¨uksek frekanslarda c¸alıs¸mak ¨uzere tasarlanmıs¸ ADODYA tipi anten gelis¸tirilmis¸tir (Mohamed ve Sebak, 2015). Tasarladıkları anten, simetrik ıs¸ıma desenlerine sahip olup, c¸apraz polarizasyonu -22 dB ve yan kulakc¸ık seviyesini de -21 dB seviyesine c¸ekebilmis¸lerdir. Anten verimi %94 olarak ¨olc¸¨ulm ¨us¸t¨ur. ¨Olc¸¨um sonuc¸ları HFSS ve CST gibi yazılımlarla da teyit

edilmis¸tir. Yine bu c¸alıs¸mada da ıs¸ıma desenini iyiles¸tirmek ic¸in, kenarlara dikd¨ortgensel kesikler atıldı˘gı g¨or¨ulmektedir. Sonuc¸ta 60 GHz frekans b¨olgesi civarında kablosuz uygulamalarında kullanılabilecek ve yan kulakc¸ık seviyeleri d¨us¸¨ur¨ulm¨us¸ bir anten ortaya koymus¸lardır.

ADODYA tipi antenler ic¸eren c¸alıs¸malara bakıldı˘gında, ¨one c¸ıkan iki husus oldu˘gu g¨or¨ulmektedir. Bunlardan birincisi olabildi˘gince y¨uksek bantgenis¸li˘gi elde etmek; ikincisi ise ıs¸ıma deseni iyiles¸tirmektir. Bantgenis¸li˘ginin artırılması kapsamında, anten geometrik ¨ozellikleri de˘gis¸tirilmis¸ ve daralma profilleri do˘grusal olan farklı boyut ve g¨or¨un¨umlerde antenler tasarlanmıs¸tır.

Is¸ıma deseninde iyiles¸tirme elde etmek ic¸in ise, antenlerin ıs¸ıma yapan alanlarını kontrol altına almaya c¸alıs¸mıs¸lardır. Anten akımlarının sadece ıs¸ıma yapan yarık b¨olgesinde de˘gil, aynı zamanda dıs¸ kısımlarında oldukc¸a ¨onemli miktarda oldu˘gu belirlenmis¸tir.

Bunun ¨uzerine, kenarlara kesikler atma suretiyle, istenmeyen akımların s¨on¨umlenesini sa˘glayarak anten kazancını artırmıs¸lardır. Aslında bu durum, sadece daralma b¨olgesinde ıs¸ıma yapacak akımlara izin verilmesi ve di˘ger akımların engellenmesi anlamına gelmektedir. Yapılan c¸alıs¸malarda kenarlarda atılan kesiklere ¨ornekler S¸ekil 2.8’de sunulmus¸tur (Zhu ve dig., 2012; Mohamed ve Sebak, 2015).

S¸ekil 2.8. Kenarlara atılan kesiklere ¨ornekler

Benzer yaklas¸ımların di˘ger daralma profillerindeki ADYA tipi antenlerde de izlendi˘gi g¨or¨ulmektedir. Literat¨ure ADODYA ile aynı yıllarda giren di˘ger bir pop¨uler anten tipi de Ac¸ıklı˘gı Eksponansiyel Daralan Yarık Anten (AEDYA) dir. Tezin bundan sonraki kısmında, AEDYA tipi antenler alanındaki gelis¸meler sunulacaktır.