Son güncelleme: 22.08.2023
Parabolik reflektör antenler uydu haberleşmesi gibi sivil amaçlı uygulamalarda sıklıkla kullanılırken, bir yandan da radarlar gibi askeri uygulama alanlarında yaygın olarak tercih edilen bir anten çeşididir. Vericinin odak noktasına yerleştirilmesi durumundaki yapılandırma, genelde önden beslemeli yapılandırma olarak bilinir.
Bu içeriğimizde CST Studio Suite içerisinde bulunan Antenna Magus programı ile Önden Beslemeli Parabolik Anten Tasarımı gerçekleştireceğiz. Antenna Magus üzerinde ön tasarımını ve yaklaşık değerlerini elde ettiğimiz tasarımı CST programına aktararak Integral Equation Solver ile analizini gerçekleştireceğiz.
Yansıtıcı antenin basit ya da offset (ekseninden kayık beslenen) parabolik, Cassegrain, Gregorian ve çoklu yansıtıcılar gibi birçok çeşidi vardır. Genel olarak ışıma diyagramı, yansıtıcı ve besleme tipine göre üç gruba ayrılır. Bu içeriğimiz besleme tipi olarak önden beslemeli yansıtıcı anten seçilmiş ve besleme anteni olarak piramidal horn anten seçilmiştir. Yan lobları az olan yüksek kazançlı bir parabolik reflektör anten tasarlamak için yönlendiricilik kazancı yüksek bir antenin besleme olarak kullanılması gerekmektedir. Bu amaçla, besleme anteni olarak en sık tercih edilen anten çeşidi horn antenlerdir. İyi tasarlanmış bir horn anten, yan lobları az olan yüksek yönlendiricilik kazancına sahip bir ışıma gerçekleştirir. Bu yüksek kazançlı besleme anteninden en iyi derecede verim elde edebilmek için, besleme anteninin ışıma alanıyla, yansıtıcı yüzey alanının yeterince örtüşebilmesine özen göstermek ve buna göre tasarım yapmak gerekir.
Önden Beslemeli Yansıtıcı Anten Parametreleri
Parobolik yansıtıcı antenin çap uzunluğu ve derinliğine bağlı olarak odak uzaklığı tespit edilerek besleme anteni odak noktasına yerleştirilir.
GdBi: Parabolik reflektör anten kazancı [dBi]
A: Parabolik reflektör antenin açıklık yüzeyi alanı [m^2]
e: Anten verimliliği
\[A=\pi\ r^2 \] \[GdBi=10\log_{10}\left (e\frac{4\Pi}{\lambda}A \right )\] \[ A\:yerine\:A=\pi\ r^2\:yazılırsa \] \[GdBi=10\log_{10}\left ( e\left ( \frac{{A}D}{\lambda } \right )^{2} \right )\]Eşitliklerden de görüldüğü gibi parabolik reflektör antenin kazancı, çap uzunluğu (D) arttıkça artmakta ve çalışma frekansı (f) azaldıkça azalmaktadır.
\[f=\frac{c}{\lambda }\]
Yansıtıcı antenin θ0 destek açısı aşağıdaki denklem ile bulunabilir. Destek açısının değeri besleme antenin 10 db ışama genişliğine eşit olmalıdır.
\[\frac{f}{D}=\frac{1}{4\tan\frac{\theta }{4}}\]Yansıtıcı antenin yarım güç hüzme genişliğini yaklaşık olarak aşağıdaki denklem ile elde edebiliriz.
\[\theta =\frac{70\lambda }{D}\]
Eğer besleme düzgün dağılımlı ışımanın ulaştığı uç noktalara ulaşamıyorsa, kullanılan yansıtıcı yüzeyin aydınlatılamayan kısımları olacaktır ve bu kısımlardan faydalanılamaz. Beslemenin ışıması düzgün dağılımlı ışımanın ulaştığı uç noktaları aşarsa, yani besleme yansıtıcı kısmın açıklık yüzey alanından daha geniş bir alana ışıma yaparsa, bu durumda da beslemenin yansıtıcı yüzey alanını aşan ışıma gücünden yararlanılamaz.
Parabolik Reflektör Antenlerde Açıklık Yüzeyi Işıma İlişkisi
Mavi ve kırmızı renklerle gösterilen kayıplardan mavi ile gösterilen kayıpların artması antenin ana lobunda önemli düşüşlere sebep olurken, kırmızı ile gösterilen kayıpların artması daha çok yan lobların oluşmasına sebep olmaktadır. Kullanım amacına bağlı olarak gerekli ana lob ve uygun yan loblar belirlenmeli ve buna göre bir optimizasyon yapılmalıdır.
Kaynakça
1.Balanis, C. A., (2005), Antenna Theory Analysis and Design, Wiley-Interscience Press, Third Edition, New York
2.Milligan, T.A., (2005). Modern Antenna Design, Second Edition, A John Wiley & Sons inc., New Jersey.
3.Yurduseven, O., (2010), Mikrodalga Radarlar için Simetrik ve Kosekant-Kare Işıma Paternli Parabolik Reflektör Tasarımı, Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
4.Mağat,A.,(2013), Cassegrain Tipi Parabolik Reflektör Antenin Parametrik Tasarımı,Yüksek Lisans Tezi,Yıldız Teknik Üniveristesi,Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
5.Wade, P. 1994,1998. Parabolic Dish Antennas. N1BWT, Bölüm 4.
6.Güngör,İ.(2012), Frekans Seçici Yüzeyler Kullanarak İki Farklı Frekansta İstenilen Işıma Desenlerine Sahip Reflektör Anten Tasarımı,Yüksek Lisans Tezi,İstanbul Teknik Üniversitesi,Fen Bilimleri Enstitüsü,İstanbul
Bu içeriğimizde CST Studio Suite içerisinde bulunan Antenna Magus programı ile Önden Beslemeli Parabolik Anten Tasarımı gerçekleştirdik. CST Studio Suite ile ilgili olarak daha detaylı bilgi almak için web sitemizi ziyaret edebilirsiniz.
