TR2023014558T2

TR2023014558T2 - WIDEBAND DUAL POLARIZATION PLANE ANTENNA ARRAY

Info

Publication number: TR2023014558T2
Application number: TR2023/014558
Authority: TR
Inventors: Mohamed Abdelgaied Abdellatif Ibrahim
Original assignee: Saab Ltd Abu Dhabi
Filing date: 2021-08-31
Publication date: 2024-01-22

Abstract

Bir anten elemanı çok katmanlı bir baskılı devre kartını (PCB) içermektedir. PCB bir üst metal katmanı, ikinci bir metal katmanı, üçüncü bir metal katmanı ve bir alt metal katmanı içermektedir. Metal katmanların her biri arasına dielektrik katmanlar konumlandırılmaktadır. PCB?nin kalınlığı, katmanların toplam kalınlığı tarafından tanımlanmaktadır. Üst metal katman, ikinci metal katman ve üçüncü metal katmanın her biri farklı uzunluklara sahiptir. İkinci metal katman ve üçüncü metal katman içlerinde oluşturulmuş bir dizi yarığa yer vermektedir. Bir dizi yarıktan her biri merkezi bir frekansa göre ayarlanmış bir büyüklüğe ve bir konuma sahiptir. Bir dizi anten elemanına ait anten dizilimi, iki ortogonal polarizasyonda yönlendirilmiş olarak düzenlenmektedir.An antenna element includes a multilayer printed circuit board (PCB). The PCB includes an upper metal layer, a second metal layer, a third metal layer, and a lower metal layer. Dielectric layers are positioned between each of the metal layers. The thickness of the PCB is defined by the total thickness of the layers. The top metal layer, second metal layer, and third metal layer each have different lengths. The second metal layer and the third metal layer have a series of slots created in them. Each of a series of slits has a size and a location tuned to a central frequency. The antenna array of a set of antenna elements is arranged oriented in two orthogonal polarizations.

Description

TARIFNAME GENIS BANTLI ÇIFT POLARIZASYONLU DÜZLEMSEL ANTEN DIZILIMI BULU UN ALANI Mevcut bulus, anten dizilimlerine ve dijital radara iliskin alanla ve özellikle, 3D demet yönlendirme ve tam boyutlu MIMO uygulayan bir düzlemsel anten dizilimiyle ilgilidir. ALT YAPI Tam dijital radarlar, AESA radarlar, döner radarlar ve 5G mobil iletisim gibi farkli uygulamalarda elektronik demet yönlendirme amaciyla fazli dizilimli antenlerin farkli tasarim ve tipleri kullanilmaktadir. Yarikli dalga kilavuzu dizilimleri, radar uygulamalarinda yaygin olarak kullanilan bir fazli dizilimli anten tipidir. Yarikli dalga kilavuzu dizilimleri agirliklarinin fazla olmasi, yarikli dalga kilavuzu antenlerinin frekans bant genisliginin çok dar olmasi, çapraz polarizasyon düzeyinin yüksek olmasi ve radyasyon veriminin düsük olmasi dâhil olmak üzere birkaç olumsuzlukla karsi karsiya bulunmaktadir. Ayrica, düsük toleransli yüksek üretim hassasiyetini de gerektirmekte, bu ise daha yüksek bir üretim maliyetine yol açmaktadir. Çift polarizasyonlu elektronik olarak yönlendirilebilir dizilim teknolojisinde yaygin olarak kullanilan baska bir klasik anten teknolojisi tipi, uçtan isima anten elemani tasarimini temel almaktadir. Uçtan isima anten dizilimleri de birkaç olumsuzlukla karsi karsiya durumdadir. Uçtan isima anten elemanlari, fazli dizilimleri uygulamaya geçirebilmek için dengelenmis anten elemanlarindan yararlanmakta ve dengelenmisten dengelenmemise geçisi saglayacak dönüstürücüleri gerektirmekte, bu ise sistemde ek karmasikliga ve kayiplara yol açmaktadir. Ayrica, empedans eslestirmesi serit çizgiden mikro serit çizgiye geçis yoluyla yapildigi zaman, çapraz polar radyasyon artmaktadir. Bunlara ek olarak, iki boyutlu bir uçtan isima anten dizilimi tasariminda, anten elemanlari yer düzlemi üzerine ayri ayri ve dik olarak monte edilmekte, bu da mekanik tasarimda daha fazla karmasikliga yol açmakta ve üretim maliyetini artirmaktadir. Yönlendirilebilirfazli dizilimli antenlerin, klasik yigili yamali dizilim veya dengelenmemis çok katmanli anten dizilimi kullanilarak çok katmanli bir baskili devre karti (PCB) üzerinde kullanilmasi da mümkündür. Bu anten tasarimlari, dar bir frekans bant genisligine sahip olmalari dâhil olmak üzere birkaç olumsuzlukla karsi karsiya bulunmaktadir. Dahasi bu tasarimlar, özellikle demetin 120°llik bir sektörü kapsayacak biçimde elektronik olarak yönlendirilmesine ihtiyaç duyuldugu zaman yönlendirme açilarinin bazilarinda empedans uyumsuzlugu sorununu yasamaktadir. Çift polarizasyonlu radarlar, her iki polarizasyon arasinda dönüsümlü olarak geçis yapildigi dönüsümlü modda veya her iki polarizasyonun es zamanli olarak iletildigi ve alindigi melez modda genellikle uygulanan diger bir anten tipidir. Modern çift polarizasyonlu radarlar genellikle her iki polarizasyon yönünde es zamanli olarak iletim yapmaktadir. Dolayisiyla, daha önceki güçlüklere ek olarak, çift polarizasyonlu radar anteninin her iki çift polarizasyonlu radar isletim moduyla birlikte islev göstermesi de gerekmektedir. Sonuç olarak, önceki teknige iliskin kisitlamalarin birini veya daha fazlasini önleyen veya azaltan bir genis bantli çift polarizasyonlu düzlemsel anten dizilimine yönelik bir ihtiyaç mevcuttur. Alt yapiyla ilgili bu bilgiler, basvuru sahibinin mevcut bulusla muhtemel iliskisinin bulunduguna inandigi bilgilerin ortaya konulmasi amaciyla verilmistir. Yukarida verilen bilgilerden herhangi birinin mevcut bulusa karsi önceki teknigi teskil ettiginin herhangi bir sekilde kabul edilmesi ille de amaçlanmis degildir ve bu yönde yorum yapilmamalidir. Mevcut bulusun uygulamalarinin bir amaci, dijital radar ve demet yönlendirme uygulamalarina yönelik bir genis bantli çift polarizasyonlu düzlemsel anten diziliminin temin edilmesidir. Mevcut bulusun uygulamalari uyarinca, çok katmanli bir baskili devre kartini (PCB) içeren bir anten elemani temin edilmektedir. PCB bir üst metal katmani, ikinci bir metal katmani, üçüncü bir metal katmani ve bir alt metal katmani içermekte ve metal katmanlarin her biri arasina dielektrik katmanlar konumlandirilmaktadir. PCBlnin kalinligi, katmanlarin toplam kalinligi tarafindan tanimlanmaktadir. Üst metal katman, ikinci metal katman ve üçüncü metal katmanin her biri farkli uzunluklara sahiptir. Ikinci metal katman ve üçüncü metal katman içlerinde olusturulmus bir dizi yariga yer vermekte olup burada, bir dizi yariktan her biri merkezi bir frekansa ve frekans bant genisligine göre ayarlanmis bir büyüklüge ve bir konuma sahiptir. Diger uygulamalarda, üst metal katmanin alt yüzeyi ile ikinci metal katmanin üst yüzeyi arasinda birinci bir mesafe bulunmakta, ikinci metal katmanin alt yüzeyi ile üçüncü metal katmanin üst yüzeyi arasinda ikinci bir mesafe bulunmakta ve üçüncü metal katmanin alt yüzeyi ile alt metal katmanin üst yüzeyi arasinda üçüncü bir mesafe bulunmakta ve bu üç mesafenin tamami esit olmaktadir. Diger uygulamalarda, dielektrik katmanlar üst metal katman ile ikinci metal katman arasinda bir üst dielektrik katmani içermekte olup üst dielektrik katman, bir üst dielektrik çekirdek katmana ve bir üst dielektrik önceden emprenye edilmis (prepreg) katmana yer vermektedir. Dielektrik katmanlar ayrica ikinci metal katman ile üçüncü metal katman arasinda bir merkezi dielektrik katmani da içermekte olup merkezi dielektrik katman bir merkezi dielektrik çekirdek katmana yer vermektedir. Dielektrik katmanlar ayrica üçüncü metal katman ile alt metal katman arasinda bir alt dielektrik katmani da içermekte olup alt dielektrik katman, bir alt dielektrik çekirdek katmana ve bir alt dielektrik önceden emprenye edilmis katmana yer vermektedir. Diger uygulamalarda, dielektrik katmanlar ayni dielektrik malzemeden olusmaktadir. Diger uygulamalar üst metal katman, ikinci metal katman, üçüncü metal katman, alt metal katman ve dielektrik katmanlar içerisinde bir metal yol tarafindan olusturulan bir direkt probu içermektedir. Diger uygulamalarda, direkt prob üst metal katman, ikinci metal katman ve üçüncü metal katman içinden ikisine yönelik bir direkt beslemeye sahip bulunmakta ve direkt prob üst metal katman, ikinci metal katman ve üçüncü metal katman içinden direkt beslemeye yer vermeyen bir digerine yönelik bir parazitik baglasim beslemesine sahip bulunmaktadir. Diger uygulamalarda üst metal katman, ikinci metal katman, üçüncü metal katman ve alt metal katmanin her biri, dikdörtgen kollar seklindeki bir biçime sahiptir. Üst metal katmanin uzunlugu, ikinci metal katmanin uzunlugundan kisadir. Ikinci metal katmanin uzunlugu, üçüncü metal katmanin uzunlugundan kisadir. Üçüncü metal katmanin uzunlugu, alt metal katmanin uzunlugundan kisadir. Diger uygulamalarda, bir dizi yarik, bir dizi biçime ve büyüklüge sahiptir. Mevcut bulusun uygulamalari uyarinca, burada tanimlanan sekildeki bir dizi anten elemanini içeren bir anten dizilimi temin edilmekte olup bir dizi anten elemani düzlemsel iki boyutlu bir dizilim halinde düzenlenmektedir. Diger uygulamalarda, bir dizi anten elemani, iki ortogonal (dik) polarizasyonda yönlendirilmis olarak düzenlenmektedir. Uygulamalar yukarida, mevcut bulusun söz konusu uygulamalarin gerçeklestirilmesine dayanak olabilecek yönleriyle iliskili olarak açiklanmistir. Bu alanda deneyim sahibi kisiler, uygulamalarin bir arada açiklandiklari yönle baglantili olarak gerçeklestirilebilecegi gibi, söz konusu yönün baska uygulamalariyla birlikte de gerçeklestirilebilecegini takdir edecektir. Uygulamalar birbirini dislayici yapida oldugu veya birbiriyle baska türlü uyumsuz oldugu zaman, bu durum bu alanda deneyim sahibi kisiler için asikâr olacaktir. Bu alanda deneyim sahibi kisilerce takdir edilecegi üzere, bazi uygulamalarin belirli bir yönle iliskili olarak açiklanmasi söz konusu olabilse de, bunlarin baska yönlere de tatbik edilebilir olmasi mümkündür. SEKILLERIN KISA AÇIKLAMASI Mevcut bulusun ek özellik ve avantajlari ekli çizimlerle bir arada ele alinmasi halinde asagidaki ayrintili açiklamadan asikâr hale gelecek olup bu çizimlerde: SEKIL 1, bir uygulamaya uygun bir anten elemaninin metal katmanlari gösteren perspektif bir görünüsünü sunmaktadir. SEKIL 2, bir uygulamaya uygun bir anten elemanina ait PCB katmanlarinin yandan bir görünüsünü sunmaktadir. SEKIL 3, bir uygulamaya uygun bir anten elemanina ait PCB katmanlarinin kesit boyutlari isaretlenmis haldeki yandan bir görünüsünü sunmaktadir. SEKIL 4, bir uygulamaya uygun bir anten elemaninin metal katmanlari boyutlar isaretlenmis halde gösteren perspektif bir görünüsünü sunmaktadir. SEKIL 5, bir uygulamaya uygun bir antene ait bir metal katmanin boyutlar isaretlenmis haldeki düzlemsel bir görünüsünü sunmaktadir. SEKIL 6, bir uygulamaya uygun bir çift polarizasyonlu anten diziliminin yerlesiminin düzlemsel bir görünüsünü sunmaktadir. SEKIL 7, bir uygulamaya uygun bir tek polarizasyonlu anten diziliminin metal yerlesiminin düzlemsel bir görünüsünü sunmaktadir. Ekli çizimlerin tamaminda, benzer unsurlarin benzer referans numaralariyla tanimlandigi dikkati çekecektir. AYRINTILI AQIKLAMA Mevcut bulusun uygulamalari, dijital radar ve demet yönlendirme uygulamasina yönelik bir genis bantli çift polarizasyonlu düzlemsel anten dizilimini temin etmektedir. Uygulamalar demeti azimut olarak, yükseklik olarak ya da hem azimut hem de yükseklik olarak yönlendirme becerisine sahiptir ve iki boyutlu (2D), üç boyutlu (3D) ya da hem 2D hem de 3D demet yönlendirmesi gerçeklestirme becerisine sahiptir (iki boyutlu ve/veya üç boyutlu demet yönlendirme). Uygulamalar, iki veya üç boyutta demet yönlendirme ve demet biçimlendirme gerektiren kablosuz uygulamalarda kullanilabilmektedir. Önerilen anten dizilimi, 120°lye kadar azimut veya yükseklik sektörlerini kapsamak üzere azimut olarak, yükseklik olarak ya da hem azimut hem de yükseklik olarak elektronik yoldan yönlendirilebilen dar bir demeti üretebilmektedir. Uygulamalar, tek bir frekans bandinda veya çift frekans bandinda çalisabilmektedir. Uygulamalar, empedans eslestirme aglarina ihtiyaç duymayan küçük boyutlu dengelenmemis anten elemanlarina yer veren bir anten dizilimini içermektedir. Empedansi eslestirilmis aglarin kullanilmasi, sistemde kayiplara yol açmakta ve antenin verimini düsürmektedir. Empedans eslestirme aglari frekansa bagimli bilesenlere sahiptir ve dolayisiyla kendilerini kullanan antenlerin çalisma frekans bant genisligini düsürmektedir. SEKIL 1le bakilacak olursa, uygulamalar çok katmanli bir devre karti üzerine basilmis bir anten elemani ( yigini düzlemsel bir üst metal katmani (102), bir alt metal katmani (108), ikinci bir üst merkezi metal katmani (104) ve üçüncü bir alt merkezi metal katmani (106) içermektedir. Alt metal katman (108) ayni zamanda, anten dizilimine (100) yönelik ortak bir zemin katmani islevini de görmektedir. SEKIL 2, anten elemanina (100) yönelik farkli metal katmanlar arasinda yer alan, dielektrik malzemelerden yapilma üç katmani göstermektedir. Bunlar üst metal katman (102) ile ikinci metal katman (104) arasindaki birinci bir üst dielektrik katmani (202), ikinci metal katman (104) ile üçüncü alt metal katman (106) arasindaki ikinci bir merkezi dielektrik katmani (204) ve üçüncü metal katman (106) ile alt metal katman (108) arasindaki üçüncü bir dielektrik katmani (206) içermektedir. Uygulamalarda, üst metal katman (102) ikinci metal katmandan (104) küçüktür. Ikinci metal katman (104) ile üçüncü alt merkezi metal katmandan (106) küçüktür. Üçüncü alt merkezi metal katman (106) alt metal katmandan (108) küçüktür. SEKIL 3le bakilacak olursa, PCBlyi olusturan katmanlarin dielektrik kisimlarina ve metal kisimlarina ait kalinlik (T 302), anten elemanina (100) ait metal katmanlarin yüzeyleri arasindaki mesafeleri tanimlamaktadir. Üst metal katmanin (102) üst yüzeyi ile alt metal katmanin (108) alt yüzeyi arasindaki mesafe, anten dizilimi kartinin (100) kalinligini (T 302) tanimlamaktadir. Üst metal katmanin (102) alt yüzeyi ile üst merkezi metal katmanin (104) üst yüzeyi arasindaki mesafe anten kartinin (100) üst kalinligini (T1 304) tanimlamakta, alt metal katmanin (108) üst yüzeyi ile alt merkezi metal katmanin (106) alt yüzeyi arasindaki mesafe ise anten kartinin (100) alt kalinligini (Ts katmanin (106) üst yüzeyi ile üst merkezi metal katmanin (104) alt yüzeyi arasindaki mesafe tarafindan tanimlanmaktadir. Uygulamalarda, anten kartinin (100) farkli yollardan yasama geçirilmesi mümkündür. esit, ancak alt kalinliktan (T3 308) farkli olabilmektedir: T1 = T2 ;6 T3. Uygulamalarda, üst dielektrik (202) bir üst çekirdek katmani ve üst merkezi metal katman (104) ile üst çekirdek katman arasinda düzenlenen bir üst önceden emprenye edilmis katmani içermekte, merkezi dielektrik (204) ise üst merkezi metal katman (104) ile alt merkezi metal katman (106) arasindaki çekirdek katman seklinde olmaktadir. Alt dielektrik (206) alt çekirdek katmani ve alt çekirdek katman ile alt merkezi metal katman (106) arasinda düzenlenen alt önceden emprenye edilmis katmani içermektedir. Bazi uygulamalarda üst dielektrik, merkezi dielektrik ve alt dielektrik için ayni dielektrik malzemeler kullanilabilmektedir. Diger bazi örneklerde üst, merkezi ve alt dielektrik için farkli malzemeler kullanilabilmektedir. Uygulamalarda anten elemani tasarimi, küçük boyutlu dik anten elemanlarina ait bir düzlemsel iki boyutlu dizilim seklinde olabilmektedir. Iki dik dogrusal polarizasyonun üretilmesi veya dairesel bir polarizasyonun üretilmesi amaciyla, dizilimde iki ortogonal polarizasyona sahip iki adet küçük boyutlu anten elemani kullanilabilmektedir. Dik anten elemanlarinin her ikisi de, tam çalisma frekans bant genisligini es zamanli olarak kapsayabilmektedir. SEKIL 1le bakilacak olursa, uygulamalarda anten elemani (100) söz konusu SEKIL 1lde gösterildigi gibi 4 katmandan meydana gelmekte olup burada, üstteki 3 katman (102, 104 ve 106) farkli uzunluklara sahip dar dikdörtgen metal kollar biçimindeyken, alt katman (108) ortak bir metal zemin katmani biçimindedir ve SEKIL 2lde gösterildigi gibi, farkli metal katmanlar arasinda dielektrik malzemeler yer almaktadir. Uygulamalarda, üst metal katman (102) belirli bir uzunluga (310) sahip som metal bir düzlemi içermektedir. Merkezi ikinci metal katman (104) belirli bir uzunluga (312) sahip bir metal düzlemi içermekte olup söz konusu düzlem içinde farkli büyüklüklere sahip bulundugu alanin içinde herhangi bir metal bulunmamaktadir. Merkezi üçüncü metal katman (106) belirli bir uzunluga (314) sahip bir metal düzlemi içermekte olup söz konusu düzlem içinde farkli büyüklüklere sahip yariklar (yarik (110) ve yarik (112) gibi) olusturulmakta ve yariklarin (110 ve 112) bulundugu alanin içinde herhangi bir metal bulunmamaktadir. Alt metal zemin katmani (108) belirli bir uzunluga (316) sahip som metal bir düzlemi içermektedir. Uygulamalarda, L310 _< L312 _< L314 _< Lm seklindeki baginti söz konusudur. Farkli metal katmanlardaki yariklarin tasarimi kare, dikdörtgen ya da hem kare hem de dikdörtgen biçiminde olabilmektedir. Farkli katmanlardaki yariklarin tamami ayni biçime sahip olabilmekte veya farkli biçimlerde olabilmektedir. Farkli katmanlardaki yariklarin tamami ayni boyutlara sahip olabilmekte veya farkli boyutlarda olabilmektedir. Uygulamalarda, anten elemaninin metal katmanlarindan biri veya ikisi herhangi bir yariga sahip olmayabilmektedir. Anten dizilimi elemanlari, farkli baskili devre karti katmanlari içinde delinen bir metal yol vasitasiyla uygulamaya konulan direkt prob beslemesi (114) tarafindan beslenmektedir. Bu alanda bilindigi üzere direkt besleme (114), çesitli iletisim protokollerinin uygulanmasi amaciyla elektronik sinyallerinin iletilmesi ve alinmasi için harici elektronik devrelere baglanilmasinda kullanilmaktadir. Üst metal katman (102) ve üçüncü metal katman (106) direkt bir beslemeye sahip iken, ikinci metal katman (104) bir parazitik baglasim beslemesine sahiptir. Ikinci metal katman (104) ve üçüncü metal katman (106), farkli boyutlara ve biçimlere sahip birkaç yariga yer vermektedir. Farkli anten parametrelerinin hesaplanmasi ve degistirilmesi yoluyla radyasyon örüntülerinin optimize edilmesi mümkündür. Anten, tek bir bantta (örnegin X-bandinda) veya çift bantta (örnegin X-bandinda ve Ku-bandinda) çalismak üzere tasarlanabilmekte ve optimize edilebilmektedir. Tasarimlarda küçük boyutlu anten elemanlarinin (100) kullanilmasi, elemanlar arasinda minimum yari dalga boyu araligiyla ve anten elemanlari arasinda yüksek izolasyonla birlikte ortogonal olarak polarize edilmis anten dizilimlerinin uygulamaya geçirilmesine olanak tanimakta ve bu da yan ag lob (döngü) düzeyini düsürmektedir. Anten elemani (100) tasariminin küçük boyutu ve dar genisligi, komsu anten elemanlari arasindaki izolasyon ve karsilikli baglasimin iyilestirilmesi ve ayrica dik polarizasyon elemanlari arasindaki çapraz polar baglasimin ve çapraz polarizasyon oraninin iyilestirilmesi saglanacak biçimde, birden fazla anten elemani arasindaki göreceli konum ve mesafelerin optimizasyonuna olanak tanimaktadir. Es polar parametrelerin tahmin edilmesi için radar ölçümleri kullanildigi zaman, çapraz polar baglasim erisme hatalarina yol açabilmektedir. Hata oraninin düsürülmesi amaciyla çapraz polar baglasim degerinin iyilestirilmesi mümkündür. Uygulamalarda, anten dizilimi tek bir düzlemsel devre karti üzerine basilabilmektedir. Dielektrik malzeme tipi, gerekli anten performansi ve frekans bant genisligi temel alinarak seçilebilmektedir. Bazi örneklerde, kullanilan dielektrik malzeme Rogers R03003TM olabilmektedir. Diger örneklerde, kullanilan dielektrik malzeme Rogers RT/Duroid® 5880 olabilmektedir. Her iki malzeme de yaygin olarak kullanilmakta ve piyasada mevcut bulunmaktadir. Bunlara ilaveten baska dielektrik malzemelerin kullanilmasi da mümkündür. PCB teknolojisinden ve basit mekanik tasarimdan yararlanilmasi basit mekanik desteklerin ve montaj parçalarinin kullanilmasini olanakli hale getirmekte, bu ise anten elemaninin (100) maliyetinin kontrol altina alinmasina yardimci olmaktadir. SEKIL 4, dizilim elemaninin (100) boyutlarinin X-bandi tam dijital radar uygulamalari için tasarlanmis ve optimize edilmis oldugu bir uygulamayi göstermektedir. Anten elemaninin (100) ve katmanlarindan her birinin genel biçimi, dikdörtgen bir kol seklindedir. Anten elemaninin (100) toplam uzunlugu (L 402) 13 mm iken, toplam arasinda kullanilan dielektrik malzeme, dielektrik sabiti 3 olan ve kayip tanjanti 0.0013 olan Rogers RO3003T'Wdir. SEKIL 3, SEKIL 4 ve SEKIL 5le bakilacak olursa, SEKIL 4lte gösterilen uygulamayla ilgili olarak asagidaki tablo, X-bandinda merkezi bir frekansa sahip olan bir anten elemaninin (100) boyutlarini listelemektedir. Boyut mm Boyut mm L1 1.2 LS1 0.98 L2 4.8 LS2 2.31 L3 2.3 LS3 1.98 L4 4.7 LS4 1.63 T1 1.52 LSS 1.28 T2 1.52 LS6 1.28 T3 1.52 LS7 1.28 W2 0.05 Uygulamalarda, SEKIL 3, SEKIL 4 ve SEKIL 5le atfen yukarida listelenen anten elemani (100) boyutlarinin, bir ölçekleme faktörü kullanilarak baska frekanslarda çalisacak biçimde ölçeklenmesi mümkündür. Örnegin SEKIL 3, SEKIL 4 ve SEKIL 5lteki uygulamanin merkezi frekansinin Feski olmasi ve yeni bir antenin Fyeni seklindeki bir merkezi frekansla yapilandirilacak olmasi durumunda, SF = Fem-I Fyen; esitligiyle tanimlanan bir ölçekleme faktörünün (SF) kullanilmasi mümkündür. SEKIL 6, X-bandinda çalisma için optimize edilmis olan ve SEKIL 3, SEKIL 4 ve SEKIL 5ltekine benzer boyutlara sahip anten elemanlarini (100) kullanan çift polarizasyonlu bir anten dizilimi (600) uygulamasini göstermektedir. Anten dizilimi (600), yukarida açiklandigi gibi birden fazla anten elemanindan (100) olusabilmektedir. Anten elemanlari, düsey yönde (606) ve yatay yönde (608) düzenli araliklarla birbirine göre mesafeli olarak düzenlenmektedir. Ayrica anten elemanlari, örnegin anten elemani (602) gibi düsey bir yönde ve örnegin anten elemani (604) gibi yatay bir yönde yönlendirilebilmektedir. SEKIL 7, X-bandinda çalisma için optimize edilmis olan ve SEKIL 3, SEKIL 4 ve SEKIL 5ltekine benzer boyutlari kullanan tek polarizasyonlu bir anten dizilimi (700) uygulamasini göstermektedir. Anten dizilimi (700), yukarida açiklandigi gibi birden fazla anten elemanindan (100) olusabilmektedir. Anten elemanlari sabit bir mesafeyle (708) birbirinden ayrilmaktadir. Uygulamalarda, anten elemani (100) tek polarizasyonlu modda, yani dogrusal yatay veya dogrusal düsey modda ya da çift polarizasyonlu modda çalisabilmektedir. Anten (100), çift polarizasyonlu radara ait farkli modlarda, yani her iki polarizasyon arasinda dönüsümlü olarak geçis yapildigi dönüsümlü modda veya her iki polarizasyonun es zamanli olarak iletildigi ve alindigi melez modda kullanilabilmektedir. Mevcut bulus özel unsurlarina ve uygulamalarina atfen açiklanmis olmakla birlikte, bunlar üzerinde bulustan sapilmaksizin çesitli düzenleme ve kombinasyonlarin gerçeklestirilebilecegi asikârdir. Buna göre, tarifname ve çizimlerin ekli istemlerle tanimlanan bulusun sadece bir gösterimi olarak kabul edilmesi gerekli olup bunlarin mevcut bulusun kapsamina denk düsen tüm ve herhangi düzenlemeleri, degisiklikleri, kombinasyonlari veya esdegerleri kapsamasi öngörülmüstür. TR DESCRIPTION WIDEBAND DUAL POLARIZATION PLANAR ANTENNA ARRAY FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the field of antenna arrays and digital radar, and in particular, to a planar antenna array implementing 3D beam steering and full-size MIMO. INFRASTRUCTURE Different designs and types of phased array antennas are used for electronic beam steering in different applications such as fully digital radars, AESA radars, rotary radars and 5G mobile communications. Slotted waveguide arrays are a type of phased array antenna commonly used in radar applications. Slotted waveguide arrays face several drawbacks, including their high weight, very narrow frequency bandwidth of slotted waveguide antennas, high cross-polarization level, and low radiation efficiency. It also requires high production precision with low tolerances, which leads to a higher production cost. Another classical type of antenna technology, widely used in dual polarization electronically steerable array technology, is based on end-to-end antenna element design. End-to-end antenna arrays also face a few drawbacks. End-to-end antenna elements use balanced antenna elements to implement phased arrays and require converters to switch from balanced to unbalanced, which causes additional complexity and losses in the system. Additionally, when impedance matching is done by switching from stripline to microstripline, cross-polar radiation increases. In addition, in a two-dimensional end-to-end antenna array design, the antenna elements are mounted separately and perpendicularly on the ground plane, which leads to more complexity in the mechanical design and increases the production cost. It is also possible to use steerable phased array antennas on a multilayer printed circuit board (PCB) using a classical stacked patched array or an unbalanced multilayer antenna array. These antenna designs face several drawbacks, including having a narrow frequency bandwidth. Moreover, these designs suffer from impedance mismatch problems at some of the directing angles, especially when the beam needs to be electronically guided to cover a 120° sector. Dual polarization radars are another type of antenna usually implemented in alternating mode, where both polarizations are switched alternately, or in hybrid mode, where both polarizations are transmitted and received simultaneously. Modern dual polarization radars generally transmit in both polarization directions simultaneously. Therefore, in addition to the previous difficulties, the dual polarization radar antenna must also function with both dual polarization radar operating modes. Consequently, there is a need for a wideband dual polarization planar antenna array that avoids or reduces one or more of the limitations of the prior art. This information about the infrastructure is given for the purpose of revealing the information that the applicant believes has a possible relationship with the current invention. It is not intended, and should not be construed as such, that any of the information provided above necessarily constitutes prior art as opposed to the present invention. It is an object of embodiments of the present invention to provide a broadband dual polarization planar antenna array for digital radar and beam steering applications. In accordance with embodiments of the present invention, an antenna element comprising a multilayer printed circuit board (PCB) is provided. The PCB contains an upper metal layer, a second metal layer, a third metal layer and a lower metal layer, and dielectric layers are positioned between each of the metal layers. The thickness of the PCB is defined by the total thickness of the layers. The top metal layer, second metal layer, and third metal layer each have different lengths. The second metal layer and the third metal layer have a series of slits formed therein, each of the series of slits having a central frequency and a size and position adjusted according to the frequency bandwidth. In other embodiments, there is a first distance between the lower surface of the upper metal layer and the upper surface of the second metal layer, a second distance between the lower surface of the second metal layer and the upper surface of the third metal layer, and a third distance between the lower surface of the third metal layer and the upper surface of the lower metal layer. There is a distance and all three distances are equal. In other embodiments, the dielectric layers include an upper dielectric layer between the upper metal layer and the second metal layer, the upper dielectric layer comprising an upper dielectric core layer and an upper dielectric pre-impregnated (prepreg) layer. The dielectric layers also include a central dielectric layer between the second metal layer and the third metal layer, the central dielectric layer comprising a central dielectric core layer. The dielectric layers also include a lower dielectric layer between the third metal layer and the lower metal layer, the lower dielectric layer comprising a lower dielectric core layer and a lower dielectric pre-impregnated layer. In other applications, the dielectric layers consist of the same dielectric material. Other embodiments include a direct probe formed by a metal via within the top metal layer, second metal layer, third metal layer, bottom metal layer, and dielectric layers. In other embodiments, the direct probe has a direct feed to two through the top metal layer, the second metal layer, and the third metal layer, and the direct probe has a parasitic coupling feed to the other, which does not include direct feed through the top metal layer, second metal layer, and third metal layer. It has. In other embodiments, the top metal layer, second metal layer, third metal layer, and bottom metal layer each have a shape in the form of rectangular arms. The length of the top metal layer is shorter than the length of the second metal layer. The length of the second metal layer is shorter than the length of the third metal layer. The length of the third metal layer is shorter than the length of the bottom metal layer. In other embodiments, a series of slits have a range of shapes and sizes. In accordance with embodiments of the present invention, an antenna array is provided comprising a plurality of antenna elements as defined herein, the array of antenna elements being arranged in a planar two-dimensional array. In other embodiments, an array of antenna elements is arranged oriented in two orthogonal (perpendicular) polarizations. The applications have been explained above in relation to the aspects of the present invention that can be used as a basis for the realization of the said applications. Those skilled in the art will appreciate that the applications may be carried out together in conjunction with the aspect for which they are described, or may be carried out in conjunction with other applications of that aspect. When practices are mutually exclusive or otherwise incompatible with each other, this will be obvious to those skilled in the art. It will be appreciated by those skilled in the field that although some applications may be described in relation to a particular aspect, they may also be applicable to other aspects. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Additional features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description when taken together with the accompanying drawings, wherein: FIG. 1 presents a perspective view showing the metal layers of an antenna element suitable for one embodiment. FIGURE 2 presents a side view of the PCB layers of an antenna element suitable for an application. FIGURE 3 presents a side view of the PCB layers of an antenna element suitable for an application, with cross-sectional dimensions marked. FIG. 4 shows a perspective view of an antenna element suitable for one embodiment, showing the metal layers with dimensions marked. FIG. 5 shows a planar view, with dimensions marked, of a metal layer of an antenna suitable for an application. FIG. 6 presents a planar view of the layout of a dual polarization antenna array suitable for an application. FIG. 7 presents a planar view of the metal layout of a single polarization antenna array suitable for one application. It will be noted that throughout the accompanying drawings, similar elements are identified with similar reference numbers. DETAILED DESCRIPTION Embodiments of the present invention provide a broadband dual polarization planar antenna array for digital radar and beam steering application. Applications have the ability to direct the beam in azimuth, elevation, or both azimuth and elevation, and are capable of performing two-dimensional (2D), three-dimensional (3D), or both 2D and 3D beam orientation (two-dimensional and/or three-dimensional beam routing). The applications can be used in wireless applications that require beam steering and beam shaping in two or three dimensions. The proposed antenna array can produce a narrow beam that can be electronically steered in azimuth, elevation, or both azimuth and elevation to cover azimuth or elevation sectors up to 120°. Applications can operate in a single frequency band or dual frequency bands. Applications include an antenna array that includes small-sized unbalanced antenna elements that do not require impedance matching networks. The use of impedance-matched networks causes losses in the system and reduces the efficiency of the antenna. Impedance matching networks have frequency-dependent components and therefore reduce the operating frequency bandwidth of the antennas using them. Referring to FIG. 1, the applications consist of an antenna element (stack) printed on a multilayer circuit board, consisting of a planar top metal layer (102), a bottom metal layer (108), a second top central metal layer (104), and a third bottom central metal layer (102). The lower metal layer (108) also functions as a common ground layer for the antenna array (100). FIG. 2 shows three layers made of dielectric materials located between different metal layers for the antenna element (100). These show a first upper dielectric layer (202) between the upper metal layer (102) and the second metal layer (104), a second central dielectric layer (204) between the second metal layer (104) and the third lower metal layer (106), and It contains a third dielectric layer (206) between the third metal layer (106) and the lower metal layer (108). In applications, the upper metal layer (102) is smaller than the second metal layer (104) and the third lower central metal. It is smaller than layer (106). The third lower central metal layer (106) is smaller than the lower metal layer (108). Looking at FIGURE 3, the thickness (T 302) of the dielectric parts and metal parts of the layers forming the PCB defines the distances between the surfaces of the metal layers of the antenna element (100). The distance between the upper surface of the upper metal layer (102) and the lower surface of the lower metal layer (108) defines the thickness (T 302) of the antenna array card (100). The distance between the lower surface of the upper metal layer (102) and the upper surface of the upper central metal layer (104) defines the upper thickness (T1 304) of the antenna card (100), the upper surface of the lower metal layer (108) and the lower surface of the lower central metal layer (106). The distance between the surface and the bottom thickness of the antenna card (100) is defined by the distance between the upper surface of the Ts layer (106) and the lower surface of the upper central metal layer (104). In applications, it is possible to implement the antenna card (100) in different ways. Equal, but may differ from the lower thickness (T3 308): T1 = T2 ;6 T3. In applications, the upper dielectric (202) includes an upper core layer and an upper pre-impregnated layer arranged between the upper central metal layer (104) and the upper core layer. The dielectric (204) is in the form of the core layer between the upper central metal layer (104) and the lower central metal layer (106). The lower dielectric (206) is the lower core layer and the lower core layer arranged between the lower central metal layer (106). It contains the impregnated layer. In some applications, the same dielectric materials can be used for the top dielectric, central dielectric and bottom dielectric. In some other examples, different materials may be used for the top, central and bottom dielectric. In applications, the antenna element design can be in the form of a planar two-dimensional array of small-sized vertical antenna elements. In order to produce two orthogonal linear polarizations or to produce a circular polarization, two small-sized antenna elements with two orthogonal polarizations can be used in the array. Both vertical antenna elements can cover the full operating frequency bandwidth simultaneously. Looking at FIG. 1, in applications the antenna element (100) consists of 4 layers as shown in FIG. 1, where the upper 3 layers (102, 104 and 106) are in the form of narrow rectangular metal arms with different lengths, while the lower layer (108) is in the form of a common It is in the form of a metal ground layer and dielectric materials are located between the different metal layers, as shown in FIG. In embodiments, the top metal layer (102) includes a solid metal plane with a certain length (310). The central second metal layer (104) contains a metal plane with a certain length (312), and there is no metal in the area of the plane in question with different sizes. The central third metal layer (106) contains a metal plane with a certain length (314), and slots of different sizes (such as the slot (110) and slot (112)) are created in this plane and within the area where the slots (110 and 112) are located. There is no metal whatsoever. The lower metal ground layer (108) includes a solid metal plane with a certain length (316). In applications, the relationship as L310 _< L312 _< L314 _< Lm is used. The design of the slots in the different metal layers can be square, rectangular, or both square and rectangular. The slits in different layers may all have the same shape or may have different shapes. The slits in different layers may all have the same dimensions or may be of different sizes. In applications, one or both of the metal layers of the antenna element may not have any slots. The antenna array elements are fed by the direct probe feed (114), which is implemented through a metal path drilled into the different printed circuit board layers. As known in this field, direct supply (114) is used to connect external electronic circuits to transmit and receive electronic signals for the purpose of implementing various communication protocols. While the top metal layer (102) and the third metal layer (106) have a direct feed, the second metal layer (104) has a parasitic coupling feed. The second metal layer (104) and the third metal layer (106) feature several slits of different sizes and shapes. It is possible to optimize radiation patterns by calculating and changing different antenna parameters. The antenna can be designed and optimized to operate in a single band (e.g. X-band) or dual bands (e.g. X-band and Ku-band). The use of small-sized antenna elements (100) in the designs allows the implementation of orthogonally polarized antenna arrays with a minimum half-wavelength gap between the elements and high isolation between the antenna elements, which reduces the side network lobe (loop) level. The small size and narrow width of the antenna element (100) design allows optimization of the relative positions and distances between multiple antenna elements, improving the isolation and mutual coupling between neighboring antenna elements, as well as improving the cross-polar coupling and cross-polarization ratio between perpendicular polarization elements. . When radar measurements are used to estimate equipolar parameters, cross-polar coupling can lead to access errors. It is possible to improve the cross polar coupling value in order to reduce the error rate. In applications, the antenna array can be printed on a single planar circuit board. The type of dielectric material can be selected based on the required antenna performance and frequency bandwidth. In some examples, the dielectric material used may be Rogers R03003TM. In other examples, the dielectric material used may be Rogers RT/Duroid® 5880. Both materials are widely used and available in the market. In addition, it is also possible to use other dielectric materials. Utilizing PCB technology and simple mechanical design makes it possible to use simple mechanical supports and mounting parts, which helps control the cost of the antenna element (100). FIG. 4 shows an embodiment in which the dimensions of array element 100 are designed and optimized for X-band fully digital radar applications. The general shape of the antenna element (100) and each of its layers is in the form of a rectangular arm. While the total length (L 402) of the antenna element (100) is 13 mm, the dielectric material used in the total is Rogers RO3003T'W, which has a dielectric constant of 3 and a loss tangent of 0.0013. Referring to FIG. 3, FIG. 4 and FIG. 5, the following table lists the dimensions of an antenna element 100 having a central frequency in the X-band, with respect to the embodiment shown in FIG. Size mm Size mm L1 1.2 LS1 0.98 L2 4.8 LS2 2.31 L3 2.3 LS3 1.98 L4 4.7 LS4 1.63 T1 1.52 LSS 1.28 T2 1.52 LS6 1.28 T3 1.52 LS7 1.28 W2 0.05 In applications, FIG. 3, FIG. The antenna element listed above with reference to FIG. 4 and 5 ( 100) dimensions can be scaled to operate at other frequencies using a scaling factor. For example, if the central frequency of the application in FIGURE 3, FIGURE 4 and FIGURE 5 is Feski and a new antenna is to be configured with a central frequency of Fyeni, SF = Fem-I Fyen; It is possible to use a scaling factor (SF) defined by Eq. FIG. 6 shows an implementation of a dual polarization antenna array 600 using antenna elements 100 that are optimized for operation in the X-band and have dimensions similar to those in FIG. 3, FIG. 4 and FIG. 5. The antenna array (600) may consist of more than one antenna element (100) as explained above. The antenna elements are arranged at regular intervals, spaced apart from each other in the vertical direction (606) and horizontal direction (608). Additionally, the antenna elements can be oriented in a vertical direction, such as antenna element 602, and in a horizontal direction, such as antenna element 604. FIG. 7 shows an implementation of a single polarization antenna array 700 that is optimized for operation in the X-band and uses dimensions similar to those in FIG. 3, FIG. 4 and FIG. 5. The antenna array (700) may consist of more than one antenna element (100) as explained above. The antenna elements are separated from each other by a fixed distance (708). In applications, the antenna element (100) can operate in single polarization mode, that is, linear horizontal or linear vertical mode, or double polarization mode. The antenna (100) can be used in different modes of the dual polarization radar, that is, in the alternating mode in which both polarizations are alternately switched, or in the hybrid mode in which both polarizations are transmitted and received simultaneously. Although the present invention has been explained with reference to its special elements and applications, it is obvious that various arrangements and combinations can be realized on these without deviating from the invention. Accordingly, the description and drawings should be considered only as an illustration of the invention defined by the appended claims and are intended to include all and any embodiments, modifications, combinations or equivalents falling within the scope of the present invention.TR