5.8 GHz’de Havacılık Uygulamaları için Radomlu Konformal Mikroşerit Yama Anten Dizisi Tasarımı

Year 2025, Volume: 21 Issue: 1, 113 - 126, 02.05.2025

Burak Can Kışla , Bilge Şenel

https://doi.org/10.17134/khosbd.1586572

Abstract

Bu çalışmada, C bandında bir konformal anten ve radom tasarımı gerçekleştirilmiştir. C bandı içerisinde yer alan 5.8 GHz frekansı, uydu haberleşmesi ve nano aviyonik platformlarda kullanılmaktadır. Bu tarz uygulamalarda kullanılan antenlerin yüzeye uygun, konformal şekilde ve muhafazalı olması önemlidir. Antenler hava araçlarına entegre edilebilir ve aynı zamanda radom korumalı olmalıdır. Tasarlanan anten ve radom önemli bulgular içermektedir. Radom tasarımı için çok katmanlı yansımaya yönelik analitik formüller sağlanmıştır. Radom-anten etkileşimi detaylı olarak açıklanmış ve radomun, anten parametrelerine olan etkilerine yer verilmiştir. Çalışmada metodolojik bir karşılaştırma sunabilmek için, öncelikle radom tasarımı ve parametreleri daha sonra, 2x1 düzlemsel mikroşerit yama anten tasarımı, sonrasında 2x1 konformal anten tasarımı en son olarak da radomlu konformal antenin tasarımı ve performans analizleri karşılaştırması verilmiştir. Önerilen radomun iletim katsayısı, 0.21 dB’dir. Düzlemsel antenin yönlülüğü 10.5 dBi, kazancı 8.1 dBi ve S11 değeri ise -34.64 dB olarak bulunmuştur. Konformal yapıya geçildiğinde, bu parametreler yönlülük için 8.99 dBi, kazanç 6.56 dBi, S11’i -15.22 dB olarak simüle edilmiştir. Radomlu konformal antenin yönlülüğü 8.77 dBi, kazancı 6.5 dBi ve S11’i -10.152 dB’dir. Nihai tasarım olarak sunulan radomlu konformal antenin, havacılık ve uzay çalışmaları için literatüre katkı sağlayacağı düşünülmektedir.

Keywords

Mikroşerit Yama Anten , Anten , Radom , Konformal Anten , Radom-Anten Etkileşimi

References

• [1] Josefsson, L., Persson, P., "Conformal Array Antenna Theory and Design", Wiley-IEEE Press, 2006.
• [2] Kozakoff, D. J., Analysis of Radome-enclosed Antennas, Artech House, 2010.
• [3] Shavit, R., Radome Electromagnetic Theory and Design, Wiley, 2018.
• [4] Walton J. D., (Radome Engineering Handbook. J. D. Walton (Ed.) Marcel Dekker, New York, 1970.
• [5] Kai-Dong Hong, Shida Zhong, Xiao Zhang, Lei Zhu, Zhe Chen, Tao Yuan, A monolithic missile radome with improved radiation patterns for application in frequency modulated continuous wave radar, AEU - International Journal of Electronics and Communications, Volume 132, 2021.
• [6] Patel, Shobhitkumar Kiritkumar & Shah, Karan & Kosta, Y., Multilayer liquid metamaterial radome design for performance enhancement of microstrip patch antenna. Microwave and Optical Technology Letters, 2018.
• [7] Farr David, Henderson, William “Airborne Antenna Considerations For C-Band Telemetry Systems”, Sat Magazine, A.B.D., Mayıs 2014.
• [8] Monica, J. & Vishnu Prakash, Dr.Jothilakshmi. (2020). A Design of Bandwidth-Enhanced Conformal Antenna for Aircraft Applications. IETE Journal of Research. 69. 1-13, 2020.
• [9] H. Wang, Y. Zhao, K. Huang, T. Liu and P. Gao, "Design of a High-Performance Radome for Satellite Communication Phased Array Antennas," 2018 International Applied Computational Electromagnetics Society Symposium - China (ACES), Beijing, China, 2018.
• [10] Chethan Kumar, Habeeb Ur Rahman Mohammed and Greg Peake, mmWave Radar Radome Design Guide, Texas Instruments, 2022.
• [11] Parini, Clive & Sheret, Tamara & Allen, B.. (2016). Efficient Design of a Radome for Minimised Transmission Loss. IET Microwaves, Antennas & Propagation. 10, 2016.
• [12] Qamar, Zeeshan & Aboserwal, Nafati & Salazar, Jorge., An Accurate Method for Designing, Characterizing, and Testing a Multi-Layer Radome for mm-Wave Applications. IEEE Access. PP. 1-1, 2020.
• [13] Sivagnanam, Ilavarasu & Niranjanappa, A.C. & Singh, M. & Narayana, P.A.A..,An approach to the design of composite radome for airborne surveillance application. International Journal of Mechanical Engineering and Technology, 2018.
• [14] Qamar, Zeeshan & Salazar, Jorge & Aboserwal, Nafati, “An Ultra-Wide Band Radome for High-Performance and Dual-Polarized Radar and Communication Systems” IEEE Access, 2020.
• [15] Balanis, C., “Advanced Engineering Electromagnetics,” John Wiley & Sons, Hoboken, 1989.
• [16] Vera-Dimas, José & Tecpoyotl-Torres, Margarita & García-Limón, J.A. & Zezzatti, C.. Experimental test of epoxy resin as a radome for patch antennas. Procedia Engineering. 35. 155–164, 2012.
• [17] Cheng, D. K., “Field and Wave Electromagnetics,” 2nd Edition, Pearson Education Limited,London, England, 2014.
• [18] L. Zhou, Y. Pei and D. Fang, "Dual-Band A-Sandwich Radome Design for Airborne Applications," in IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 2016.
• [19] Lee, K., Chung, Y., Hong, I., & Yook, J. An effective design procedure for A-Sandwich radome., IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium, 2010.
• [20] Kışla, Burak Can, Şenel. Bilge, "Havacılık Uygulamaları için C Bandı Konformal Anten Tasarımı," URSI-TR’23 Bilimsel Kongresi, Boğaziçi Üniversitesi, Istanbul, 2023.
• [21] M. M. H. Mahfuz and C. -W. Park, "Review of Patch Antennas used in Drone Applications," in IEEE Access, 2023.
• [22] N. Sharma, A. Kumar, A. De and R. K. Jain, "Circularly Polarized Antenna for ISM (5.8 GHz), Satellite Communications and UWB Applications,” SPIN Noida, Hindistan, s. 303-307 Ağustos 2021.
• [23] Ngobese, B. & Kumar, P.. A high gain microstrip patch array for 5 GHz WLAN applications, 2018.
• [24] Ipekoglu Y., Yucedag, O. M., "Microstrip patch antenna array design for C-band electromagnetic fence applications," 9th International Conference on Electrical and Electronics Engineering (ELECO), Bursa, Turkey, 2015, pp. 355-358.
• [25] Amir, N.A., Hamzah, S.A., Ramli, K.N., & Esa, M., 2×1 microstrip patch array antenna with harmonic suppression capability, APACE, 2016.
• [26] Taiwan Union Technology Corporation, “TU-872 LK Datasheet”, Zhubei, Tayvan 2023.
• [27] Dassault Systemes, “CST Studio Suite Help”, 2023.
• [28] Kim, T., Kumar, S., Ravikumar, C. V., Ahmad, S., Yepuganti, K., & Varma, P. S., “Evaluation of a double-lens dielectric radome using a microstrip patch antenna for electromagnetic applications”, Ain Shams Engineering Journal, 2024.
• [29] Korkut, N. A., Kara, A., & Yardım, F. E. ”Conformal Frequency Selective Surfaces in Radome Design: A Mini Review” Savunma Bilimleri Dergisi, 20(2), 211-222, 2024.
• [30] Çor, İsmail, Çok Geniş Bantlı Doğrudan Beslenmiş Radomlu Çift Konik Anten Analiz ve Tasarımı, Yüksek Lisans Tezi, Hacettepe Üniversitesi, Ankara, 2018.
• [31] Topçuoğlu, Cumhur, X Bant Frekans Seçici Yüzeyle Radom Tasarımı, Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi İstanbul, 2018.
• [32] Patel, Shobhitkumar Kiritkumar & Kosta, Y. & Charola, Shreyas., Liquid metamaterial based radome design. Microwave and Optical Technology Letters. 60, 2018.
• [33] Bakır M. Quartz Fiber Radome and Substrate for Aerospace Applications. Eskişehir Technical University Journal of Science and Technology A - Applied Sciences and Engineering, 2023