2. M˙IKROS¸ER˙IT ANTENLER
4.2. Gelis¸tirilen ADYA Tipleri
Tez c¸alıs¸masında kullanılacak daralma profilleri sec¸ilirken, ¨onceki aras¸tırmacıların kullandı˘gı daralma profilleri incelenmis¸tir. C¸ alıs¸maların en c¸ok, do˘grusal ve eksponansiyel daralma profilleri ¨uzerine oldu˘gu g¨or¨ulm¨us¸t¨ur. Ancak bu c¸alıs¸malarda c¸o˘gunlukla iletkenlerin sadece i c¸ kenarlarının daralma g¨osterdi˘gi, bununla beraber bir c¸alıs¸mada da hem ic¸ hem de dıs¸ kenarları daraltarak dual eksponansiyel daralma profili kullanıldı˘gı tespit edilmis¸tir. ˙Ic¸ kenarla beraber dıs¸ kenar ic¸in do˘grusal daralma profili kullanan herhangi bir c¸alıs¸maya rastlanılmamıs¸tır. Ayrıca, literat¨urde yer almayan bir profil olan dairesel daralma profili de bu tez kapsamında incelenmis¸tir.
Bu tez c¸alıs¸masında ¨one c¸ıkan bir bas¸ka husus da besleme mekanizmasıdır. Her ¨uc¸ daralma profili ic¸in de ¨ozg¨un, yarım halka s¸eklinde parc¸alar barındıran beslemeler kullanılmıs¸tır. Literat¨urdeki c¸alıs¸malar incelendi˘ginde, mikros¸erit hattan yarık hatta gec¸is¸ ic¸in empedans d¨on¨us¸t¨ur¨uc¨uler, dairesel / daire parc¸aları s¸eklinde beslemeler kullanıldı ˘gı g ¨or¨ulm ¨us¸t¨ur. T ¨um bu besleme mekanizmaları, e˘ger koaksiyel kabloya da ba˘glanacaksa, ¨once taban yan kenarı ¨uzerinden y¨uzeyine dik olmayacak s¸ekilde bir mikros¸erit hatta, sonra yarık hattına ba˘glantı yapılmaktadır. Bu y¨ontemin bir mahsuru, hava arac¸larında aerodinamik uyumu zorlas¸tırmasıdır. E˘ger ¨uretilen antenler, bir hava aracında y¨uzeye uyumlu olarak kullanılacaksa, koaksiyel kablonun, aracın ic¸ kısmında kalması ve y¨uzeyin ¨uzerinde c¸ıkıntıya yol ac¸maması gerekir. Aerodinamik uyumsuzluk sorununu c¸¨ozmek ic¸in, ¨ozg¨un besleme s¸ekli de bu tezde ¨onerilmekte olup hat empedansı 50 Ωolan koaksiyel kablo, empedans uyumunu bozmadan, do˘grudan dielektrik tabanın her iki yanındaki iletkenlere temas etmektedir.
Sonuc¸ta toplam sayısı bes¸ olmak ¨uzere iki grup ADYA anten tasarlanmıs¸tır. Bunlardan birinci gruptaki ¨uc¸ tanesinde besleme noktasından mikros¸erit hat ile 16 mm kadar uzaklas¸tıktan sonra daralma profili bas¸latılmıs¸, di˘ger gruptaki iki tanesinde de daralma profili hemen besleme noktasından itibaren bas¸latılmıs¸tır. Bu 16 mm, herhangi bir hesaplama sonucu bulunmamıs¸ olup SMA konnekt¨orden makul bir miktar uzaklas¸mak amac¸lanmıs¸tır. Bu bes¸ anten a) Mikros¸erit Hat ˙Ilaveli Dual Do˘grusal Daralan, b) Mikros¸erit Hat ˙Ilaveli Dual Eksponansiyel Daralan, c) Mikros¸erit Hat ˙Ilaveli Dual Dairesel Daralan, c¸) Mikros¸erit Hat ˙Ilavesiz Dual Eksponansiyel Daralan ve d) Mikros¸erit Hat ˙Ilavesiz Dual Dairesel Daralan profillerde olmus¸tur. D ¨ord¨unc ¨u ve bes¸inci antenlerde daralma profilleri hemen besleme noktasından itibaren bas¸lamıs¸ olup, tasarlanan bes¸ anten profiline ait g¨osterimler S¸ekil 4.1 olarak sunulmus¸tur.
Her bir anten, 1.57 mm kalınlı˘gında ba˘gıl dielektrik sabiti 4.4 olan FR4 malzemesinden dikd¨ortgensel bir dielektrik tabanın iki y¨uz¨undeki ince iki iletkenden olus¸maktadır. Bu g ¨or ¨un ¨umleriyle, Zıt Kutuplu Vivaldi antenleri andırmaktadırlar. ˙Iletkenlerin bakır kalınlı˘gı her bir y¨uzde 35 mikrometredir. Resimlerde, antenlerin bir y¨uz¨unden bakıldı˘gında sanki dielektrik taban s¸effafmıs¸ gibi, her iki iletken birden g¨or¨ulmektedir. Antenlerin tam orta noktasında, SMA
S¸ekil 4.1. Tasarlanan antenlere ait geometriler
konnekt¨or¨un lehimlendi˘gi yarım halka s¸eklindeki parc¸alar g¨or¨ulmektedir. SMA konnekt¨or¨un k¨os¸elerindeki bacakları, iletkenlerden yalnız biri ¨uzerinde bulunan bu yarım halka parc¸alara temas etmekte olup detayları S¸ekil 4.2’de g¨osterilmis¸tir. SMA konnekt¨or¨un ortadaki baca˘gı da di˘ger y¨uzdeki iletkene temas etmektir. Bu temaslar, imalat as¸amasında lehimleme suretiyle uygulanmıs¸tır.
S¸ekil 4.2. Yarım halka s¸ekilli besleme mekanizması
¨
konnekt¨orler ve bilgileri S¸ekil 4.3’de sunulmus¸tur.
S¸ekil 4.3. Kullanılan SMA konnekt¨orlere ait bilgiler
Antenler, aslında ince s¸erit s¸eklinde zıt kutuplu iletkenlerin, daralma profiline uygun olarak b¨uk¨ulmesi olup simetrik yapılarıyla iki daralma profilini aynı anda barındırmaktadırlar. Bu antenlerin ¨one c¸ıkan ortak bir ¨ozelli˘gi, sadece daralma profili b¨olgesinde iletken bulunması, bas¸ka bir b¨olgede ¨uzerinde akım bulundurabilecek bir iletken olmamasıdır. B¨oylece, y¨uzeyde istenmeyen akımlar da ¨onlenmis¸ olmaktadır.
Antenlerin performanslarını artırmak ic¸in, her bir anten tipini olus¸turan parametrelerin belirlenmesi ve bu parametrelerin optimize edilmesi gereklidir. Antenlerin genel g¨or¨un¨umlerine bakıldı˘gında, dikd¨ortgensel g¨or¨un¨us¸te olduklarından parametreler, dikd¨ortgenlerin eni boyu cinsinden tanımlanmıs¸tır. Tasarım kolaylı˘gı ac¸ısından dielektrik taban boyutları ic¸in ortak parametreler kullanılmıs¸tır. Her bir anten ic¸in dielektrik tabanları, daralma profillerini kapsayacak s¸ekilde ayarlanmaktadır. T¨um antenler ¨uc¸ parametre kullanılarak ifade edilebilir. Bunlar, daralma profilinin boyu (a), daralma profilinin eni (b), iletkenin genis¸li˘gidir (w). Ac¸ıklı˘gı do˘grusal daralan anten ic¸in parametreler as¸ikar olup, optimizasyon ic¸in a ve b parametrelerinin kendisi do˘grudan kullanılabilir. w ile kastedilen ise merkezde de˘gil, daralma profilinin bas¸ladı˘gı noktadan sonraki iletkenin genis¸li˘gidir. 16 mm uzunlu˘gundaki mikros¸erit hat
ilavesinin genis¸li˘gi de, birles¸me noktasında s¨ureklili˘gi sa˘glayacak s¸ekilde bu w de˘gerine g¨ore belirlenir. Ac¸ıklı˘gı do˘grusal daralan anten ic¸in parametreler S¸ekil 4.4’de g¨osterilmis¸tir.
S¸ekil 4.4. Ac¸ıklı˘gı do˘grusal daralan yarık anten parametreleri
Ac¸ıklı˘gı eksponansiyel daralan antenler ic¸in, eksponansiyel ifadelerin bu parametreler kullanılarak yazılması gerekir.
C¸ izelge 4.1. Eksponansiyel daralma profiline ait parametreler Parametre Aldı˘gı De˘ger ( t;a,b,w )
X( t) t
Y( t) −w/2 + (b + w/2(1 − 100b/R))(e(300 t)− 1)/(e(300 a)− 1)
t Bas¸langıcı :0 , Bitis¸i : a
Ac¸ıklı˘gı dairesel daralan antenler ic¸in de s¸ekil ¨uzerinde g¨ostermek daha ac¸ıklayıcı olacaktır. S¸ekil 4.5’te dairesel profilin nasıl oldu˘gu g¨osterilmis¸tir.
Adından da anlas¸ılaca˘gı ¨uzere, ¨once a ve b parametreleri cinsinden bir daire merkezi ve yarıc¸ap belirlenmis¸, daha sonra yine a ve b parametreleri cinsinden bir ac¸ı hesaplanmıs¸ ve bir yay c¸izdirilmis¸tir. Bu c¸izdirilen yay, yukarıdaki s¸ekilde g¨or¨uld¨u˘g¨u ¨uzere, besleme hattının ucuna eklenmek ¨uzere 16 mm kaydırılmıs¸tır.
Do˘grusal ve dairesel daralma profillerinde, daralma profillerinin uc¸ noktalarındaki k¨os¸elerden olan sac¸ılmayı engellemek ic¸in, k¨os¸eler yuvarlatılmıs¸tır. Bunun ic¸in uc¸larına iletkenin genis¸li˘gine es¸it bir c¸apı olan yarım daire s¸eklinde parc¸alar eklenmis¸tir.
Sonuc¸ olarak, dielektrik tabanları ve iletkenleri ile beraber her bes¸ anten tipi ¨uc¸ parametre ile c¸izdirilebilir hale getirilmis¸tir. B¨oylece bu parametrelerin optimum kombinasyonlarını bularak anten performansını artırmak m¨umk¨un olacaktır. Bundan sonraki as¸ama, HFSS yazılım ic¸erisinde bu antenleri olus¸turmak ve sim¨ulasyonları ayarlamak olup detayları sonraki kısımda anlatılacaktır.