EMC anten tasarımı, analizi ve ölçümleri

Abstract

ÖZET: Sembolik hesaplama, EMC, Açıklık anteni, Tasarım, Sayısal analiz, Ölçüm. Sembolik analiz yöntemlerinin açıklık antenlerinin analizine uygulanması, geniş bantlı bir EMC anteninin tasarlanıp yapılması, yapılan antenin sayısal analizinin ve ölçümlerinin gerçekleştirilmesi bu çalışmanın amaçlarını oluşturmaktadır. Sembolik analiz yöntemlerinden biri olan Macsyma ilk defa anten analizi için kullanılarak, iki boyutlu açıklık antenlerinin analizi yapılmış, genel amaçlı sembolik bir kod oluşturulmuştur. Yapılan sembolik analiz, açıklık antenlerinin düzgün ve düzgün olmayan ışınlanma durumları için analizini kapsamaktadır. Açıklığın düzgün, üçgensel ve kosinüssel ışınlanma durumları için uygulamalar yapılmıştır. Yapılan uygulamaların her biri için manyetik alan ışınım Örüntüleri iki ve üç boyutlu olarak oluşturulmuştur. Her ışınım örüntüsü açıklığın farklı boyutları için ayrı ayrı oluşturularak, açıklık boyutlarının etkisi ortaya koyulmuştur. EMC laboratuarlarında verici anten olarak kullanılması amaçlanan, geniş bantlı yeni bir açıklık anteni tasarlanmış ve yapılmıştır. Antenin plakalarının hareketli olacak şekilde tasarlanmış olması sebebiyle, antenin açıklığının boyutları değiştirilebilmektedir. Yapılan antenin geometrisinin kompleks olması, analizinin sembolik veya analitik olarak yapılmasına imkan vermemektedir. Bu sebeple, Moment Yöntemini kullanarak sayısal analiz yapan NEC-WIN anten analiz programı ile antenin sayısal analizi gerçekleştirilmiştir. Sayısal analiz sonucunda farklı frekanslar için iki ve üç boyutlu ışınım örüntüleri elde edilmiştir. Antenin girişindeki, empedans değeri hesaplanmış ve frekansla değişimi ortaya koyulmuştur. Ayrıca farklı karakteristik empedans değerleri için VSWR analizi sonuçları, VSWR-frekans grafikleriyle sunulmuştur. Açıklık anteninin elektrik alan şiddeti ve VSWR ölçümleri yansımasız oda kullanılarak gerçekleştirilmiştir. VSWR ölçümleri antenin farklı açıklık boyutları için tekrarlanmıştır. Elektrik alan şiddeti ölçümleri, antenden uzaklıkları farklı olan iki noktada yapılmıştır.

EMC ANTENNA DESIGN, ANALYSIS and MEASUREMENTS SUMMARY Keywords: Symbolic computation, EMC, Aperture antenna, Design, Numerical analysis, Measurement. The aim of this work contains the application of symbolic analysis methods to the aperture antennas, a wide band EMC antenna design, numerical analysis and measurements of the designed antenna. Macsyma, which is one of the symbolic analysis methods, is used to analyze the two dimensional aperture antennas first time and a general purpose symbolic code is developed. The symbolic analysis covers the uniformly and non-uniformly illuminated apertures. The symbolic analysis contains the applications for uniformly triangular and cosine type illuminated apertures. Magnetic field radiation patterns are formed in two and three dimensions for each of the applications. Forming each radiation pattern for different dimensions of apertures, effects of aperture dimensions are exposed. A new wide band aperture antenna is designed and built to use as a transmitter antenna at the EMC laboratories. Because the antenna has moving plates, the aperture dimensions of the antenna can be changed. The antenna geometry is complex and it cannot be analyzed using symbolic and analytical techniques. So, numerical analysis of the antenna is realized using NEC-WIN antenna analysis program that is based on Moment Method. As a result of the numerical analysis, two and three dimensional radiation patterns are obtained for different frequencies. Impedance values at the antenna input are computed and variation of the impedance with frequency is given. In addition, VSWR analysis results are represented as VSWR-frequency graphics for different characteristic impedances. The electric field strength and VSWR measurements of the aperture antenna are made in an anechoic chamber. VSWR measurements are repeated for different aperture dimensions. Electric field strength measurements are made at two points whose distances from the antenna are different. XI