Analysis and design of broadcast tower antenna systems

Radyo ve TV yayınlarında, antenlerin kapsama ve girişimi ile ilgili koşullar, Etkin Yayılan Güç (EYG), kule konumu ve yüksekliği ile anten örüntüsu üzerinden tanımlanmaktadır. Antenler bu koşulları sağlayacak hale getirilirken, verici güçleri, kablo kayıpları ve anten elemanları için faz ayarlamalarının, destekleyici ve civardaki kulelerin anten nitelikleri üzerindeki yayın bozucu etkileri ile birlikte göz önünde bulundurulması gerekmektedir. Sayısal görüntüu ve ses yayınında antenlerin en az %95 verimliliğe, geniş band aralığına, düşük bir ağırlığa, yüksek kazanca ve arttırılmış bir ışınım performansına sahip olması istenmektedir. Bu nedenle, çubuk ve düzlemsel antenler, Sayısal Karasal Video Yayıncılığı (DVB-T) ve Sayısal Karasal Ses Yayıncılığı (T-DAB)'nın öngördüğü koşulları sağlamak üzere tasarlanmıştır. Antenin kule üzerindeki modellemeleri için NEC (Numerical Electromagnetic Code) programı kullanılmıştır. Kulenin, antenin empedans, geri dönüş kaybı, kazanç, ön-arka oranı ve ışınım örüntüsü gibi özellikleri üzerindeki bozucu etkileri incelenmiştir. Ayrıca, civarda bulunabilecek bir kulenin anten özellikleri üzerinde yarattığı etki de çalışılmıştır. UHF (470-860 MHz) bandında, sayısal ve analog TV yayınları için, geri dönüş kaybı 10 dB'den daha düşük, %85 kısmi band aralığına sahip ve merkez frekansta kazancı 12.5 dB olan bir anten tasarlanmıştır. Çevredeki bir alana yeterli seviyede bir kapsama sağlamak amacıyla anten, kulenin her bir yüzüne konumlandırılarak EYG hesaplanmıştır. Tezde, bunlardan ayrı olarak, DVB-T ve T-DAB için, Yığınlamış Asılı Plaka Anten (YAPA) yapısında bir verici anten tasarımı da sunulmaktadır. Dünyadaki benzer tipte ürünleri de göz önünde bulundurarak, antenler, DVB-T için 174-254 MHz ve T-DAB için 174-230 MHz arasında, yatay kutuplanma ve 10 dB'den daha iyi geri dönüş kaybı için tasarlanmıştır. Antenin ortalama kazancı 8.5 dB olup, çapraz kutuplanma yalıtımı 31 dB olarak elde edilmiştir. Geleneksel dipol yapılarının aksine, geniş bandlı uyumlandırma ve tasarım esnekliği açısından iki plakalı YAPA yapısı kullanılmıştır. Işıma yapan birinci plaka, yeni bir geniş bandlı değiştirilmiş ters L-tipi prob yapısıyla kapasitif bağlaşıklık ile uyarılmıştır. Birinci plaka ve toprak düzlemi arasındaki dikey plaka da geniş bandlı uyumlandırma ve yarı-güç ışın genişliği sağlamaktadır. Bozucu ikincil plaka uyumlandırma ve ince ayarlama amacıyla kullanılmıştır. Tasarlanan antenin parametrik çalışması ile beraber, giriş empedansı, S11, kazanç ve ışınım örüntüleri için benzetim ve ölçüm sonuçları da tezde sunulmaktadır.