TR201717373A2 - Yüksek hi̇drostati̇k basinç dayanimli koni̇k profi̇lli̇ kovuk yapisina sahi̇p spi̇ral/si̇nuous/log-per anten - Google Patents

Abstract

Bu buluş, bir kovuk (2); kovuğun (2) içerisinde bulunan boşluğa yerleştirilmiş olan, içerisine bir balunun (5) yerleşmesi için boşluklu bir yapıya sahip bir konik yapı (7); kovuğun (2) duvarının iç kısmına kaplanmış bir elektromanyetik soğurucu malzeme (8) ve soğurucu malzeme (8) ile konik yapı (7) arasında kalan boşluğa doldurulmuş bir dielektrik malzeme (9) içeren bir anten (1) ile ilgilidir. Bu buluşta yüksek hidrostatik basınca dayanan anten üretiminde basınç dayanımı yüksek olan balpeteği vb. soğurucu malzeme kullanımından kaçınmak amacıyla kovuk (2) yapısı değiştirilmiştir. Antenin (1) kovuk (2) yapısının önerilen şekilde değiştirilmesi sayesinde, balpeteği gibi yüksek basınca dayanıklı yapıda sönümleyiciler yerine homojen yapıda yüksek basınç dayanımına sahip olmayan köpük/elastomerik yapıda sönümleyiciler kullanılarak, yüksek basınç seviyesine dayanabilen bir anten (1) gerçekleştirilmiştir.

Description

TARIFNAME YÜKSEK HIDROSTATIK BASINÇ DAYANIMLI KONIK PROFILLI KOVUK YAPISINA SAHIP SPIRAL/SINUOUS/LOG-PER ANTEN Teknik Alan Bu bulus, yüksek hidrostatik basinç dayanimli spiral/sinuous/log-per antenler ile Önceki Teknik Spiral/sinuous/log-per antenler çok genis bant araliklarinda (18:1 ve hatta yüksek bant genisliklerinde) kararli giris empedansi ve yayin karakteristigi (kazanç, eksenel oran (spiral), hüzme simetrisi, hüzme genisligi gibi) göstermektedirler.

Düzlemsel bir spiral/sinuous/log-per anten, düzleme dik olan her iki yönde de yayin (bi-directional radiation) yapmaktadir. Bu antenlerin konik versiyonlari yayin yönlülügü saglamak için bir alternatif olsa da yerlestirilecegi kabuk yüzeyde olusturacagi çikintilar bazi uygulamalarda hava ya da sivi içindeki harekete engel olusturacagindan tercih edilmemektedir. Bu yüzden tek yönlü isima gerektiren uygulamalarda spiral/sinuous/log-per antenler içerisi elektromanyetik sogurucu malzeme ile doldurulmus kovuklarin üzerine yerlestirilmektedir. Bu haliyle antenin çalistigi en yüksek dalga boyunda (en düsük frekansta) ?Wax/3 (spiral ve sinuous) ya da ?tmm/2 (log-per) çapa sahip olan bu antenler platform ve araç üzerine “silme” monte edilebilmektedir. Bu özellikleri sayesinde bu tarz antenler elektronik harp uygulamalarinda oldukça yaygin olarak kullanilmaktadir.

Düzlemsel antenlerde sönümleyici kovuk arkaliklar yaygin olarak köpük yapida sönümleyiciler kullanilarak doldurulmaktadir. Bu antenlerde kullanilan köpük yapidaki sönümleyiciler yüksek basinç seviyelerinde mekanik olarak yeterli dayanimi verememektedirler. Antenin tamamini basinca dayanikli sizdirmaz bir radomun içine koymak basinç dayanim probleminin bir çözümü olabilir. Ancak bu sekilde bir çözüm hem boyut, hem maliyet hem de elektriksel özellikler (radomun oldukça genis çalisma bantlarinda iyi geçirgen özellikte olmasinin saglanmasi gibi) açisindan her zaman etkili bir çözüm olamamaktadir. Bunun yerine anten elemaninin tek basinayken basinç dayanimina sahip olmasi istenen bir özellik olabilmektedir.

Bu problemi çözmek amaciyla bu antenlerin kovuklarinda yüksek basinca dayanabilen balpetegi benzeri sönümleyiciler kullanilmaktadir. Ancak antenlerde balpetegi yapilarin kullanilmasinin uygulamada bazi zorluklari bulunmaktadir. Bir diger ifadeyle, basinca dayanimli kovuk arkalikli (“cavity backed”) anten gelistirilmesinde basinca dayanikli sogurucu malzeme kullanilmasi (balpetegi yapilar gibi) maliyet, üretim, tedarik ve analiz kolayligi gibi açilardan sakincalar olusturabilmektedir.

Basinca dayanikli balpetegi yapilarin en büyük dezavantaji balpetegi yapinin yüksek basinç ortaminda kovuk arkalikli yapinin içerisindeki diger katmanlardaki malzemelere (anten karti, aralayici malzemeler vs.) ince duvar yapilari nedeniyle zarar vermesidir. Yüksek basinçta balpetegi yapinin çok katmanli yapiyi olusturan diger elemanlari kestigi testlerle görülmüstür.

Ikinci olarak, homojen olmayan yapilar olmalarindan dolayi balpetegi yapilarin dielektrik sabit benzeri elektriksel katsayilarinin tespit edilmesi ve anten tasariminda kullanilmasi oldukça zordur. Ayrica bu yapilarin analiz modellemelerinin yapilmasi pek çok detayin islenmesini gerektirmekte ve bu sekilde olusturulan bir modelin elektromanyetik çözümünün yapilmasi çok yüksek hesaplamasal kaynak (hafiza ve islemci gücü) gerektirmektedir. Bu balpetegi yapilarin homojen yapilar olmamalari elektriksel katsayilarinin analiz asamasinda modellenmesini ve antenlerin tasarimini güçlestirmektedir. Homojen olmayan yapilarin dogru modellenememesi anten tasariminda belirsizlikler olusturmakta, anten gerçekleme/dogrulama faaliyetlerinde prototip üretim iterasyon sayisinin artmasina dolayisiyla zamansal ve ekonomik olarak maliyetin artmasina neden olabilmektedir.

Bu tarz antenlerde besleme yapilarinin balpetegi hücre yapisi içine yerlestirilmesi mekanik açidan sikintilar olusturabilmektedir. Antenleri beslemek için kullanilan yapilar genellikle bir balpetegi hücresine sigmamakta, bu da balpetegi yapisinin açili bir sekilde kesilmesini gerektirmektedir. Açili kesim ise balpetegi yapilarin dayanimini olumsuz etkilemektedir. Yine balpetegi yapilarin düzgün altigen (veya dörtgen) (Sekil 4a) olmak yerine yassilasmis (Sekil 4b) olmalari, malzeme karakterinde anizotropi olusturabilmekte ve sonuç olarak üretilen antenin polarizasyon karakterinde bozulmalara neden olmaktadir. Örnegin sag el dairesel polarizasyona sahip olmasi beklenen bir antenin eksenel orani (axial ratioasu) yüksek çikmakta, ya da çift lineer polarize bir antenin (sinuous) farkli portlari farkli örüntüler (90 derece açisal dönüsten bagimsiz olarak) sergileyebilmektedir.

Teknigin bilinen durumunda yer alan US3686674A sayili Birlesik Devletler patent dokümaninda bir mikrodalga spiral anten yapisindan bahsedilmektedir. Söz konusu bulusta, baska bir metal yapinin içerisine gömülmüs bir konik yapi bulunmaktadir. Söz konusu konik yapi balun ve anten kartini izole etmek amaciyla kullanilmakta ancak bu konik yapinin isimayi (yayini) yan duvarlara yansitma gibi bir fonksiyonu bulunmamaktadir. Ek olarak, söz konusu bulusta taban üzeri de sogurucu malzeme kaplidir ve anten kartinin altinda yan duvarlar ve koni arasinda kalan yüksek basincin iletildigi bölgelerde de sogurucu yer almaktadir. Dolayisiyla söz konusu bulusta yüksek basinç dayanimi söz konusu olmayip, anten örüntüsünü düzeltmek için farkli bir sogurucu malzeme yerlesimi önerilmistir.

Bulus ile Çözülen Sorunlar Basinca maruz birakilan kovuk arkalikli antenlerde en fazla yük anten tabaninda olusmakta, yanal yük hiç olmamaktadir. Bu özellikten hareketle yüksek hidrostatik basinca dayanan anten üretiminde basinç dayanimi yüksek sogurucu malzeme kullanimindan (balpetegi yapilar gibi) kaçinmak amaciyla kovuk yapisi degistirilmistir. Anten kovuk yapisinin önerilen sekilde degistirilmesi sayesinde, balpetegi gibi yüksek basinca dayanikli yapida sönümleyiciler yerine homojen yapida yüksek basinç dayanimina sahip olmayan köpük/elastomerik yapida sönümleyiciler kullanilarak, yüksek basinç seviyesine dayanabilen bir anten gerçeklestirilmistir. Önerilen konik yapiyi kullanarak sogurucu malzemeler kovugun yanal yüzeylerine etkin bir sekilde yerlestirilebilmekte ve bu yeni kovuk yapisi kullanilarak yüksek basinç dayanimina sahip sönümleyiciler kullanilmadan, düsük basinç dayanimina sahip köpük ve elastomerik sönümleyiciler kullanilarak, spiral/sinuous/log-per antenler elde edilebilmektedir. Elde edilen antenler basinca dayanikli sogurucu malzemelerden yapilmamis olmalarina ragmen yüksek basinç seviyelerine dayanmaktadir.

Bulusun Ayrintili Açiklamasi Bu bulusun amacina ulasmak için gerçeklestirilen bir anten, ekli sekillerde Sekil 1. Bulus konusu antenin patlatilmis kesit görünüsüdür.

Sekil 2. Bulus konusu antenin kesit görünüsüdür.

Sekil 3. Farkli tepe açilarina sahip konik yapilarin görünüsüdür.

Sekil 4. Düzgün altigen ve yassilastirilmis pal petegi yapilarinin görünüsüdür.

Sekillerdeki parçalar tek tek numaralandirilmis olup, bu numaralarin karsiligi asagida verilmistir.

Anten karti Konnektör Konik yapi Sogurucu malzeme Dielektrik malzeme . Destekleyici malzeme 11. Conta kanali 12. Valf Yüksek hidrostatik basinca dayanikli bir anten (1), en temel halinde; - bir taban ve bir duvara sahip, içerisinde bosluk bulunan bir kovuk (2), - kovugun (2) üst kismina yerlestirilmis bir anten karti (3), 8058.291 - kovugun (2) ve anten kartinin (3) üzerini kapatan bir radom (4), - bir ucu baluna (5) bagli olan bir konnektör (6), - kovugun (2) tabanina yerlestirilmis olan, içerisine balunun (5) yerlesmesi için bosluklu bir yapiya ve tepesinde bir kanala sahip bir konik yapi (7), - kovuk (2) yapisinin bulus kapsaminda modifiye edilmesi sayesinde sadece kovugun (2) duvarinin konik yapiya (7) bakan yüzeyine yerlestirilmis bir elektromanyetik sogurucu malzeme (8), - sogurucu malzeme (8) ile konik yapi (7) arasinda kalan boslugu dolduran bir dielektrik malzeme (9), içermektedir.

Sekil 1 ve Zide gösterilen bulusun tercih edilen bir uygulamasina ait antende (1); bir taban ve bir duvara sahip bir kovuk (2) bulunmaktadir. Söz konusu sekilde gösterilen duvar silindirik bir geometriye sahiptir ancak bulus bununla sinirli degildir, farkli geometrilerde (dörtgen, besgen, altigen... kesitli) de olabilmektedir.

Söz konusu kovugun (2) tabaninda, bir konnektörün (6) geçebilecegi detayda bir bosluk yer almaktadir (ancak bulus bununla sinirli olmayip, söz konusu konnektör (6) antenin (1) yari duvarinda da bulunabilir). Konnektörün (6) bir ucu baluna (5) bagli olup, diger ucu ise kovugun (2) tabaninda (veya yan duvarinda) bulunan bir delikten disari çikmaktadir.

Kovugun (2) içerisinde içi bos bir konik yapi (7), söz konusu boslugun tabanina yerlestirilmistir. Söz konusu konik yapi (7) herhangi bir geometride (örnegin dairesel veya üçgen, dörtgen, besgen, altigen. .. kesitli) olabilir.

Balun (5), konik yapinin (7) tabaninin merkezinden tavana dogru uzanmakta ve balunun (5) konnektöre (6) uzak olan ucu, konik yapinin (7) tavaninda açilmis bir kanalin içerisinden geçirilerek anten kartina (3) lehimlenmistir.

Kovugun (2) duvarinin iç kismi, basinca dayanimsiz bir elektromanyetik sogurucu malzeme (8) (örnegin köpük veya elastomerik malzeme) yerlestirilerek kaplanmistir. Ayrica konik yapi (7) ile kovugun (2) duvarina yerlestirilmis sogurucu malzeme (8) arasinda kalan bosluk kisma, basinca dayanikli homojen dielektrik malzeme (9) yerlestirilmistir. Kovugun (2) açik olan üst kismina ise anten karti (3) yerlestirilmistir. Konik yapinin (7) üstü basinca dayanikli homojen dielektrik malzemelerden (9) biriyle dolduruldugunda ve anten karti (3) bu konik yapinin (7) üzerine yerlestirildiginde, basinç dogrudan kovugun (2) tabanina iletilmektedir. Dolayisiyla, bu konik yapi (7) sayesinde basinca dayanimsiz sogurucu malzemeler (8) basinç yükünün yüksek oldugu taban yerine yan duvarlara yerlestirilebilmistir.

Kovugun (2) üst kismi, bir iç bosluga ve bir dis duvara sahip olan radom (4) tarafindan kapatilmaktadir. Söz konusu radomun (4) dis duvari üzerinde, dis duvari çevreleyen, metal kovuga (2) baglantisini saglayan bir çikinti (flans) uzanmaktadir. Ayni sekilde, kovugun (2) dis duvari üzerinde, radomun (4) monte edilebilmesi için bir çikinti (flans) uzanmaktadir. Radom (4), kovugun (2) üzerine kapatildiginda, kovugun (2) ve radomun (4) dairesel çikintilari birbirine temas etmekte ve bu çikintilarin üzerinde bulunan deliklere yerlestirilecek bir baglanti elemani sayesinde radom (4) ve kovuk (2) birbirine sabitlenebilmektedir. Bulusun bir baska uygulamasinda radom (4) kovuk (2) üzerine flansli bir yapi yerine kovuk (2) üzerine ve radomun (4) iç yüzeyine açilacak disli yapilar yardimiyla yerlestirilebilir. Bulusun daha baska bir uygulamasinda radom (4) kovuk (2) üzerine dogrudan yapistirilarak da yerlestirilebilir.

Bulusun bir uygulamasinda, anten (l) yapisina anten kartinin (3) üzerine basacak sekilde, dielektrik bir malzemeden üretilmis, basinca dayanikli destekleyici malzeme (10) yerlestirilmeden dogrudan radom (4) yerlestirilebilecegi gibi, gerektirmesi durumunda bulusun bir diger uygulamasinda anten karti (3) üzerine bu basinca dayanikli destekleyici malzeme (10) yerlestirildikten sonra radom (4) yerlestirilebilir.

Içerisine balun (5) yerlestirilmis olan konik yapi (7), balun (5) ile kovugu (2) birbirinden ayirmakta ve bu sayede kovuk (2) içinden baluna (5) girisim engellenmektedir. Konik yapinin (7) asil islevi ise anten karti (3) tarafindan geriye (kovugun (2) içerisine) olan isimayi, kovugun (2) iç duvarlarina yerlestirilmis olan sogurucu malzemeye (8) yönlendirmektir. Bu durum, asagida birkaç farkli koni için gösterilmistir (sekil 3a-3c). Basit geometrik isin takibi ile gösterilebilecegi gibi, tepe açisi 2& kadar olan bir koni için (90-(1)/0i adet yandaki dik duvardan, yani sogurucu malzeme (8) ile kaplanacak olan kovugun (2) duvarindan yansima olmaktadir (ancak bulus bununla sinirli degildir, yan duvarlar tabana dik olmak yerine kovugun (2) tabanina dogru genisleyecek sekilde açili bir sekilde de uzanabilir). Sogurucu malzemenin (8) ilgili frekanslardaki sogurma karakteristigine göre (1 küçültülebilir veya artirilabilir. Örnegin 0t=180 degeri, içeri dogru yayilan bir isinin tekrar disari çikmadan dört kere sogurucu yüzeyden yansimasini saglamaktayken (Sekil 3a), (1:300 iken iki kez (Sekil 3b), 0t=45° iken bir kez yan duvardan yansima olmaktadir (Sekil 30). Önerilen yöntemin bir diger avantaji da burada yer almaktadir. Sönümleyici performansinin yetersiz oldugu durumlarda OL açisi küçültülerek kovugun (2) içine isiyan dalgalarin sogurucu malzemeden (8) tekrar tekrar geçmesi saglanarak anten (1) performansinin iyilestirilebilmesi saglanabilmektedir. Bu sayede ince Sönümleyici yüzeylerle bile etkili sogurma yapilabilmektedir.

Söz konusu antenin (l) sizdirmazligi için de birtakim önlemler alinmistir. Bu önlemlerden ilki, konnektör (6) seçimi yapilirken sizdirmaz özellige sahip bir konektör seçilmis olmasidir. Böylelikle radom (4) üzerinde darbeye bagli deformasyon nedeniyle olusacak su sizintilarinda, antenin (1) bagli oldugu biii'm içine suyun sizmasi engellenmektedir. Ikincisi, üzerine antenin (1) yerlestirilecegi birim ile anten (1) arasindaki sizdirmazligin saglanmasi amaciyla, kovugun (2) dis gövdesi üzerinde kovugun (2) baglanacagi birim ile olan ara yüzüne, kovuk (2) ile radom (4) arasindaki sizdirmazligin saglanmasi için ise kovugun (2) dis duvarinin üzerine, kovugun (2) tepesine yakin bölümlerine conta kanallari (11) açilmistir.

Bu conta kanallarinin (11) hangilerinin kullanimina ihtiyaç olduguna ve sayilarina antenin (l) monte edilecegi bir üst birimin sizdirmazlik ihtiyacina göre karar verilmelidir.

Bulusun bir uygulamasinda kovugun (2) tabanina yerlestirilmis bir valf (12) bulunmaktadir. Söz konusu valf (12) sayesinde de, antene (l) hava/gaz giris çikisi kontrol edilebilmektedir. Böylece, anten (l) parçalari bir araya getirilirken ortamdaki nispi nem oranindaki nemin antenin (l) içerisine hapsolmasinin engellenmesi için, anten (l) içerisindeki nemli hava, kuru hava basma teçhizatlari kullanilarak kuru hava ile degistirilebilmektedir.

Claims (2)

ISTEMLER . Bir taban ve bir duvara sahip, içerisinde bosluk bulunan bir kovuk (2); kovugun (2) üst kismina yerlestirilmis bir anten karti (3); kovugun (2) ve anten kartinin (3) üzerini kapatan bir radom (4); bir ucu bir baluna (5) bagli olan bir konnektör (6) içeren ve, - kovugun (2) tabanina yerlestirilmis olan, içerisine balunun (5) yerlesmesi için bosluklu bir yapiya ve tepesinde bir kanala sahip bir konik yapi (7); - sadece kovugun (2) duvarinin konik yapiya (7) bakan yüzeyine yerlestirilmis bir elektromanyetik sogurucu malzeme (8); - sogurucu malzeme (8) ile konik yapi (7) arasinda kalan boslugu dolduran bir dielektrik malzeme (9) ile karakterize edilen bir anten (1). . Köpük olan sogurucu malzeme (8) ile karakterize edilen Istem lideki gibi . Bir elastomerik malzeme olan sogurucu malzeme (8) ile karakterize edilen Istem lideki gibi anten (1). . Bir iç bosluga sahip radom (4) ile karakterize edilen Istem lideki gibi anten . Radomun (4) içerisindeki boslugun içerisinde bulunan basinca dayanikli bir destekleyici malzeme (10) ile karakterize edilen Istem 4iteki gibi anten (1). . Dielektrik bir malzemeden üretilmis destekleyici malzeme (10) ile karakterize edilen Istem 5steki gibi anten (1). . Sizdinnaz özellige sahip konnektör (6) ile karakterize edilen Istem lideki gibi anten (l). Kovugun (2) dis gövdesi üzerinde, kovugun (2) baglanacagi bir birim ile olan ara yüzüne açilmis en az bir conta kanali (l

1) ile karakterize edilen Istem lideki gibi anten (l). Kovugun (

2) dis duvarinin üzerine, kovugun (2) tepesine yakin bir bölüme açilmis en az bir conta kanali (11) ile karakterize edilen Istem lideki gibi Radomun (4) ve kovugun (2) duvarini çevreleyen birer dairesel çikinti ile karakterize edilen Istem lideki gibi anten (l). Kovugun (2) tabanina veya duvarina yerlestirilmis bir valf (12) ile karakterize edilen Istem 1”deki gibi anten (1). Bir spiral anten olan istem 1 ila 1 15den herhangi birindeki gibi bir anten (1). Bir sinuous anten olan istem 1 ila 1 liden herhangi birindeki gibi bir anten (1). Bir düzlemsel log-per anten olan istem 1 ila ll,den herhangi birindeki gibi bir