Design of RF frontend and antenna for satellite communications

Uydu haberleşme iletişimi, sunduğu geniş kullanım senaryoları nedeniyle vazgeçilmez bir teknolojidir ve bu iletişimde çok çeşitli çalışma frekans bantları kullanılır. Uydu ile haberleşmede yer istasyonları tasarımında genellikle S, C, X, Ku, Ka gibi frekans bantları tercih edilir. Bu tez çalışmasında X-bant frekans bandında, dairesel polarizasyona sahip bir anten, yüksek kazanç değerine sahip düşük gürültülü yükselteç ve düşük görüntü bastırma değerine sahip frekans aşağı çevirici tasarımı yapılması amaçlanmıştır. Yer istasyonu tasarımları, kullanım durumu ve G/T değerine göre büyük çaplı yansıtıcı anten sistemine ihtiyaç duyar. Bu tasarımda 7.3 m çapa sahip bir yer istasyonu için elektromanyetik açıdan takip sinyalini oluşturabilecek özellikte X-bant besleme anteni, alınacak sinyalin gürültü değerini çok az değiştirip yüksek kazanca sahip düşük gürültülü yükseltece ve yüksek frekansa sahip sinyali IF frekans bandına, sinyal kalitesini bozmadan düşürecek frekans aşağı çevirici alt sistemleri tasarlanmıştır. X-bant besleme anteni, septum polarizör, dörtlü takip anteni ve oluklu antenden oluşmaktadır. Besleme anteni kazancı bant boyunca ±0.3 dB değişimle 19.3 dBi'nin üzerindedir. Empedans uyumu S11 -15 dB den azdır. İlk olarak septum polarizör yapısı tasarlanmıştır. Anten kazancını artırmak için oluklu anten yapısı oluşturularak septum polarizör yapısı ile birleştirilmiştir. İstenen anten açıklığı sağlandığında takip özelliğine sahip uygun ölçülerde dörtlü anten yapısı sisteme eklenmiştir. X-Bant besleme anten CNC de Alüminyum malzemeden parçalar halinde üretililip alodin kaplama yapılmıştır. Yer istasyonu sisteminde diğer alt birim olan düşük gürültü yükselteç 4 katlı olarak tasarlanmıştır. İlk iki katında transistor kullanılarak tasarımı yapılmıştır ve düşük gürültü değeri bu şekilde garanti altına alınmış olup son iki katında ise yükselteç kullanılarak hem kazancı hem de çıkış P1dB değerinin sağlanması hedeflenmiştir. Düşük gürültülü yükseltecin kazancı 50 dB'nin üzeri, gürültü değeri 0.7 dB'nin altında ve giriş ve çıkış empedans uyumu -15 dB den azdır. Sistemde düşük gürültülü yükselteçten sonraki alt sistem ise frekans aşağı çevirici birimidir. Frekans aşağı çeviricide tek çevrimi superheterodyne yapısı kullanılarak tasarım yapılmıştır. X-bant frekansında gelen RF sinyali, 720 MHz merkez frekansında 400 MHz bant genişliğine sahip IF sinyal çıkışı veren bir tasarıma sahiptir. Sonuç olarak, geliştirilen alt sistem yapıları yer istasyonlarında kullanılmaya uygundur.