TÜMLEŞİK ANTEN KULESİ İÇİN GENİŞ BANTLI SOĞURUCU ÖZELLİKLİ ÇOK KATMANLI FREKANS SEÇİCİ RADOM TASARIMI

Abstract

Multilayered rasorber, resistive and conductive frequency selective surfaces, RCS reducing, absorptive and transmissive structures.ÖZET

Radom, bir antenin yayılım karakteristiğini bozmadan ona fiziksel koruma sağlayan bir kaplamadır. Güvenlik tesisleri, uçaklar ve füzelere görünmezlik sağlama için radar kesit alanı (RCS) azaltılır. Gelen sinyal farklı yönlere saçılarak RCS azaltılsa da bu sadece monostatik radar sistemlerinde işlevseldir. Diğer radar sistemlerinde RCS azaltmak için sinyalin enerjisi soğurulmalıdır. Nesne soğurucu ile kaplanarak bu kolayca sağlansa da anten kaplamaları, çalışma frekansında geçirgen davranmalıdır. Geleneksel soğurucu radomlar, iletken patern elemanlarından oluşan frekans seçici yüzeylere (FSS) direnç ve diğer devre elemanlarının yüklenmesiyle imal edilmektedir. Metrekare başına on binlerce eleman lehimlemeyi gerektiren bu yapıların üretimi zordur.

Bu tez çalışmasında, antenlere görünmezlik sağlayan, istenen geçirme ve yansıtma karakteristiğine sahip optimum soğurucu radom tasarımı için yeni bir yöntem önerilmiş ve bu yöntemle geniş bant soğurucu, hiçbir elektronik devre elemanı montajı gerektirmeyen, mekanik dayanımı yüksek bir radom tasarlanmıştır. Soğurma ve seçicilik kare şekilli rezistif ve iletken yüzey elemanlarıyla sağlanmıştır. Çalışmada aynı zamanda rezistif veya iletken FSS’ler içeren katmanlı yapıların geçiş katsayısının hesabı için basit ve kullanışlı bir formülasyon ve yöntem de geliştirilmiştir.

Önce simülasyon sonuçları kullanılarak, dielektrik tabakalara entegre edilmiş bir FSS'in tek başına gösterdiği empedans belirlenmiştir. Bu empedansın eşdeğer devre eleman değerleri eğri uydurma yöntemiyle elde edilmiştir. Eleman değerlerine tabakaların ve FSS elemanlarının elektriksel ve fiziksel özelliklerinin etkisi dahil edilmiştir. Birim hücre ve patch (yama) ebatlarının ilgilenilen banda karşılık gelecek mümkün değerleri için bu işlem yenilenerek, FSS’lerin eşdeğer devrelerindeki tüm elemanlar için değer setleri hazırlanmıştır. Sonra istenen ebatlara karşılık eşdeğer devre eleman değerleri bu setler kullanılarak ara değer hesabı yöntemiyle belirlenmiştir.

Tüm yapının yansıma ve geçiş katsayıları, bu yapısal özelliklerin fonksiyonları olarak ifade edilmiştir. Optimum radomun yapısını belirleyen fiziksel parametre değerleri, sequential quadratic programming (SQP) algoritması kullanan çok amaçlı optimizasyonla belirlenmiştir. Tasarlanan yapı üretilmiş ve sonuçlar deneysel olarak gösterilmiştir. Tasarlanan radomun ana gövdesi dört dielektrik katmandan meydana gelmekte olup soğurma ve frekans seçicilik, dielektrik tabakalar arasında bulunan üç adet rezistif frekans seçici yüzey (rFSS) ve radomun iç yüzeyinde bulunan iletken frekans seçici yüzey (cFSS) tarafından sağlanmaktadır. rFSS’ler ipek baskı yöntemiyle, cFSS ise maskeleme-eritme yöntemiyle oluşturulmuştur.