Yüzey Dalgalı HF Radar Sistemleri için Dar Düşey ve Yatay Huzmeli Dizi Anten Tasarımları

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "Yüzey Dalgalı HF Radar Sistemleri için Dar Düşey ve Yatay Huzmeli Dizi Anten Tasarımları"

Ilhami Aktaş
5 yıl önce
İzleme sayısı:

1 Yüzey Dalgalı HF Rada Sstemle çn Da Düşey ve Yatay Huzmel Dz Anten Tasaımlaı Ahmet Seda Tük, Buak Polat TÜBİTAK Mamaa Aaştıma Mekez, Blşm Teknolojle Aaştıma Ensttüsü, P.K. 2, 4470, Gebze, Kocael Özet: Ufuk ötes letşm ve ada sstemlende HF bandında ye ve gök dalga yayılımına dayalı anten sstemle kullanılmaktadı. Yüzey dalgalı HF adalaı ufuk ötesnde bkaç yüz klometelk menzllede hedef algılamasına yönelk çalışıla. Bu adalaın bakış açısı, kapsama alanı ve taama çözünülüğüne göe vec ve alıcı anten sstemle tasalanmaktadı. Bu çalışmada, ada başaımını ve vemn attııcı da huzmel dz anten yapılaı tasalanmış, sonuçlaı değelendleek elde edlen katkıla sunulmuştu.. Gş HF bandında çalışan ufuk ötes letşm sstemle ye ve gök dalgası yayılımı pensbyle çalışıla. Yüzey dalgalı HF adalaı ufuk ötesnde yüzlece klometelk uzaklıkladan hedef algılaması yapablecek yetenekted. Rada bakış açısı, kapsama alanı ve taama çözünülüğüne bağlı olaak tasalanan vec ve alıcı anten sstemlenn güç vemnn attıılması ada sstemnn hedef algılama başaımını doğudan etkleyecekt. Bu duumda, yüksek kazançlı, da huzmel, düşük yan/aka kulak ve kalkış açısı sevyel anten yapılaının elde edlmes son deece önem kazanmaktadı. Bu çalışmada, temelde düşey huzme daaltmaya, yan/aka kulak sevyesn düşümeye ve kalkış açısını ndmeye dayalı dz anten yapılaı ele alınmıştı. Böylece, hem yonosfeden gelecek ge yansıma güültüsünün düşüülmes hem de yüzey dalga yayılım menzlnn attıılması sağlanaak özellkle uzak mesafeledek ada hedef algılama başaımı yleştlecekt. Bu kapsamda, yükseltlmş doğusal dz ve kısa dpolleden oluşan kompakt antenle tasalanmıştı. Bununla blkte, yatay doğultuda genş b açıklığı yüksek açısal doğulukla taayablmek amacıyla elektonk huzme taamaya yönelk olaak da huzmel ve düşük yan kulak sevyel monopol anten dzle sentezlenmşt. Yatay ve düşey dz yapılaı tümleştleek he k düzlemde da huzmeye sahp yüksek kazançlı HF anten yapılaı geçeklenmşt. 2. Alıcı Anten Sstemnde Elektonk Huzme Taama Yüzey dalgalı HF ada sstemlende genelde kıyıya paalel yatay sıala halnde yeleştlen monopol dzlen genş açısal gözlem alanını da huzmeyle taaması mekank olaak mümkün olmadığından, uygun faz besleme teknğne dayalı elektksel huzme çevme ve taama yöntemle kullanılı. Bell aalıklala dzlmş eş fazlı monopol antenle yatay doğultuda bkaç deecelk huzmele ve 20-30dB yan kulak sevyelende ışıma dyagamlaı oluştuabl (bkz. Şekl 2). Antenlen faz beslemele uygun değelee ayalandığında ana huzme yatay düzlem üzende döndüülebl. Bu şlem anten gşlene faz fakı uygulanmasıyla geçeklenebldğ gb, antenleden alınan şaetlen şaet şleme katında sayısal gecktmelee tab tutulmasıyla da olabl. Huzme taama şlem le lgl temel sounladan b taama esnasında ışıma dyagamının değşmes ve yan kulak sevyelenn stenmeyen düzeylee çıkablmesd. 2. Dz Tasaım Teknğ Şekl de velen doğusal anten dzs ele alınsın. Bu dz yapısının he b f (θ,) ışıma öüntüsüne (patten) sahp, d aalıkla dzlmş, adet antenden oluştuğu vasayılsın. Buna göe, üzenden I genlkl snüzodal akım akan nc antenn uzaklığındak b noktada oluştuduğu elektk alan! (, ) ˆ e E θ = θf( θ, ) I jk, =,2,..., () Bu çalışma Dz.K.K. lığı Aaştıma Mekez Komutanlığı (ARMERKOM) taafından desteklenmşt.

2 şeklnde fade edlebl. Buada, k otamın dalga sayısıdı. 2 d 2 3 d ξ 2 ξ 3 3 n ξ Şekl. Doğusal dz huzme taama konfgüasyonu Dz elemanlaı özdeş seçldğnde ( f ( θ, ) f( θ, ) ( d = ( ) d, " ) dznn ışıma alanı aşağıdak bçmde yazılabl: = ), uzak alan kabulü altında!! E( θ, ) = E ( θ, ) = (2) () fades (2) de yene konulduğunda,! (, ) ˆ e E θ = θf( θ, ) I = jk (3) elde edl. Uzak alan kabulu altında, ξ ξ d sn = olmak üzee, (3) fadesnde = +, =2,..., (faz değşm çn), =2,... (genlk değşm çn) yeleştl ve antenlen dznn lk elemanına göe Ψ kada faz fakıyla beslenmes duumunda dznn toplam ışıma alanı son haln alı ( ):

3 ! (, ) ˆ e E θ = θf( θ, ) jk, = θ j ( )( kdsn + ψ ) (4) = F( θ, ) f(, ) Ie (4) tek uzak alan fadesnden de göüldüğü üzee, dznn toplam ışıma alanı, dz elemanlaının ışıma alanlaı le doğudan, akım ve açısal faz geckmeleyle se toplamsal bçmde lşkld. Btakım bastleştc kabulle kullanılmasına ağmen dz faktöü yne de oldukça kamaşık b paametk yapıya sahpt. Huzme taama şlemnde öncelkle ana kulağın stenlen açıya yönlendlmesne yönelk faz beslemele bellenmeye çalışılı. Sonuçta otaya çıkan döndüülmüş dyagamlada şeklsel faklılıkla ve yüksek yan ve/veya aka kulak sevyele çıkabl. Bunlaın düzeltlmes çn se fazla yene daha çok akım genlkle üzende değşklkle yapılı. Bölüm 2.2 de konuyla lgl önek tasaımla sunulmuş, otaya çıkan sounla ve çözümlene yönelk youmla yapılmıştı. 2.2 Sayısal Uygulamala Şekl 2 de mükemmel letken düzlem üzene konuşlandıılmış 6 elemanlı çeyek dalga boylu monopol dz çn elektonk huzme taama yapılmış ve sonuçlaı velmşt. Ele alınan doğusal dz yapısında elemanla aasındak faz faklaını uygun değelee ayalamak suetyle 5 lk aalıklala 0-60 aası huzme taama geçeklenmşt. Bununla blkte, denz ve kuu topak düzlemle üzendek ışıma alanlaı hesaplanmış ve ışıma dyagamı üzende olablecek değşmle (kazanç değşm haç) ncelenmşt. Huzmenn döndüülmes esnasında anten kazancı ve ışıma dyagamının yapısı kounmaya, yan kulak sevyele se en az sevyede tutulmaya çalışılmalıdı. Şekl 3 te göüldüğü gb, özellkle yüksek taama açılaında ışıma dyagamında bazı bozulmala söz konusu olablmekted. Geometk yapıyı değştmeden bu duumu yleşteblmek çn dz elemanlaının genlk değelen değşteek uygulamaya bağlı olaak en uygun değe tespt etmek ve ona göe ayalamak geek. Ayıca, dzdek anten sayısının atması, yan kulak sayısını attımakla beabe sevyelen öneml ölçüde düşüecekt. Şekl 2. 6-Elemanlı monopol dz ve kaa üzendek yatay ışıma dyagamı

4 Şekl 3. Huzmes 0-45 aalığında 5 lk adımlala döndüülmüş anten dyagamlaı 3. Alıcı/Vec Anten Yapılaı çn Düşey Huzme Daaltma HF fekans bölgesnde ufuk ötes yayılım otamlaından b olan yonosfe tabakası, 3-30MHz bandındak HF adyo şaetlen yansıtaak uzak mesafelele letşm sağla. Bu yöntem gök dalgalı HF ada letşmnn temel lkesd. Ancak yonosfen bu özellğ yüzey dalgalı HF ada letşmnde yayılım yeyüzü üzenden sağlandığından, genelde dezavantaj oluştumaktadı. Çünkü toplam alanın uzay dalgası bleşenle yüzey dalgası yayılım mekanzmasına katkı sağlamadığından güç kazancı düşecek; bununla blkte, yonosfeden ge yansıyaak kagaşa oluştuacaktı[3]. Benze bçmde, alıcı antenn de bu tabakadan yansıyaak gelen kagaşayı ve ek olaak atmosfek güültüle algılaması, sstem algılama başaımını düşüecekt. Bu sounu engellemeye yönelk çeştl şaet şleme yodamlaı gelştlmesne kaşın, poblemn kesn çözümünün alıcı/vec anten düşey ışıma alanlaının daaltılması ve kalkış açısının düşüülmes olduğu açıktı. Buna yönelk olaak doğusal anten dzle ve kompakt anten yapılaı üzende btakım geometk düzenlemele yapılmış, uygun faz beslemele uygulanaak ön/aka oanı yüksek, yonosfee yönelen kulağı düşük ve da huzmel tasaımla geçeklenmşt. Şekl 4. Yükseltlmş vec dpol anten dzs ve düşey ışıma dyagamı (denz çn ε =70, σ=5s/m)

5 Şekl 5. Yükseltlmş kompakt (altıgen) alıcı anten dzs ve düşey ışıma dyagamı (denz üzende) Şekl 4 te önek b 4 elemanlı doğusal monopol dznn elemanlaının kademel olaak yükseltlmes sonucu düşey ışıma dyagamının ön/aka oanının attıılması, yan kulak sevyelenn düşüülmes ve huzmenn daaltılması geçeklenmşt. B sonak adımda se, Şekl 5 te velen kısa dpolleden oluşan kompakt anten dzle kullanılaak daha küçük antenlele benze ışıma dyagamlaı elde edlmşt. 4. Sonuç ve Youmla Yükseltlmş platfomlaın kullanılması, yee konuşlandıılmış klask yüzey dalgalı HF monopol dz anten sstemlene göe düşey huzmenn daaltılması ve yonosfee yönelen yan kulak sevyelenn düşüülmes üstünlüğünü getdğnden daha uzun menzll ve düşük güültülü ufuk ötes letşme olanak sağlayacaktı. Anten platfomunun yükseltlmş olması topak ye yüzey üzendek omk kayıplaı klask monopol yapıla le kaşılaştııldığında öneml oanda azaltmakta ve bu sayede antenn ışıma gücü vem attıılmaktadı. Ayıca, analz sonuçlaına bakıldığında düşey ışıma alanının ye düzlemnden fazla etklenmedğ göülmekted. Doğusal dzlele elektonk huzme taama yapıldığında özellkle gözlem açıklığının sını açılaına doğu yaklaşıldıkça yan ve aka kulak sevyelendek yükselmele olmakta, dolayısıyla taama vem düşmekted. Bu nedenle yatay düzlemde genş açılı taama çn daesel/elptk dzle daha başaılı sonuçla veeblecekt. Bu konuda yazında daesel dz çalışmalaı bulunmaktadı (öneğn bkz.[2]). Analzleden çıkan dğe b öneml sonuç da, antenn elektonk huzme taama şlevn ye düzlemnden (mükemmel letken, denz, kuu topak vb.) fazla etklenmeden yapablmesd. Kaynakla [] M.T. Ma, Theoy and Applcaton of Antenna Aays, John Wley and Sons Inc., 974. [2] R.L. Tanne, A new compute-contolled hgh fequency decton-fndng and tansmtte locatng system, Agad Confeence Poceedngs no.263, Lzbon, Potekz, Kasım 979. [3] B. Şen, B. Polat, İyonosfe kagaşası ve yüzey dalgalı monostatk HF ada sstem başaımına etkle, URSI-TÜRKİYE 2002 Blmsel Konges ve Ulusal Genel Kuul Toplantısı,8-20 Eylül 2002.

Benzer belgeler

SİLİNDİRİK DEPOLARININ SİSMİK YALITIM YÖNTEMİYLE DEPREMDEN KORUNMASI. Gökhan YAZICI 1,.Feridun ÇILI 2

SİLİNDİRİK DEPOLARININ SİSMİK YALITIM YÖNTEMİYLE DEPREMDEN KORUNMASI Gökhan YAZICI 1,.Fedun ÇILI 2 Öz: Bu çalışmada, sıvı deposuna gelen yanal depem kuvvetlen azaltmak amacıyla ssmk yalıtım teknğ kullanılmıştı.