MATLAB ile Mühendislik #20 | Anten Dizileri: Hüzme Genişliği, Yönlendirme ve Izgara Lobu

Eğitmen: Dr. Süleyman Burak ÇELİK

Bir radarın ya da 5G baz istasyonunun hüzmesi anteni döndürmeden nasıl döner? Bu derste 8 elemanlı bir anten dizisinin hüzme genişliğini, yönlülüğünü ve yönlendirme fazlarını elle hesaplıyor, Phased Array System Toolbox ile doğruluyoruz; ızgara lobu, Taylor penceresi ve 8 × 8 düzlemsel dizi de var. Dizi 10 GHz'te 8 izotropik eleman, aralık d = λ/2: λ = 3 cm, d = 1.5 cm, konumlar −5.25 cm ile +5.25 cm arasında. Hüzme genişliği yaklaşık formülle 0.886 × 2 / 8 = 0.2215 rad = 12.691°, MATLAB beamwidth 12.8°. N = 4, 8, 16, 32 için 26.3, 12.8, 6.36, 3.18°: eleman sayısı iki katına çıkınca hüzme yarıya iner. Yönlülük D = N → 10 log 8 = 9.0309 dBi (directivity aynı); ilk yan lob −12.80 dB (sonsuz dizi sınırı −13.26). Hüzmeyi 30°'ye çevirmek için komşu faz farkı π sin 30° = 90°; sekiz fazın elle sarılması MATLAB'ın 45, 135, −135, −45 dizisini verir. Hüzme 12.8 / cos 30° = 14.78° kadar genişler (MATLAB 14.82°). Aralık 0.8 λ olunca sin θg = 0.5 − 1.25 = −0.75 → −48.59°'de tam güçlü ızgara lobu; 30° yönlendirmede güvenli aralık d/λ en çok 0.6667, yani 2 cm. Taylor penceresiyle yan lob −28.32 dB'e iner (N = 8 küçük olduğu için −30'a inmez), bedeli hüzmenin 16.2°'ye genişlemesidir. 8 × 8 düzlemsel dizi (20°, 10°): açıklık tahmini 19.69 dBi, MATLAB 19.33 dBi. MATLAB tuzağı: pattern(ula, fc, 200, 0) hata verir; azimut −180 ile 180 arasında olmalı. Ekrandaki her komut ve sayı MATLAB R2026b'de gerçekten çalıştırıldı; 3B desenler MATLAB pattern ızgaralarıdır. Bu derste: 1. Dizi faktörü: yol farkı d sin θ, faz farkı ψ = k d sin θ 2. Hüzme genişliği 0.886 λ/(N d) ve beamwidth; eleman sayısının etkisi 3. Yönlülük D = N, ilk yan lob ve findpeaks 4. Hüzme yönlendirme: SteeringVector, faz farkı ve fazların sarılması 5. Izgara lobu: sin θg = sin θ0 − λ/d ve güvenli aralık 6. Taylor penceresi: yan lob bastırma ve bedeli 7. 8 × 8 düzlemsel dizi: 3B desen ve açıklık yönlülüğü Bölümler: 0:00 Problem: anteni döndürmeden hüzmeyi çevirmek 0:44 Kaynak kitap ve kapsam 1:16 Dizi faktörü: yol farkı ve faz 2:17 3B desen ve klasik yanlış 3:03 Sınav sorusu: λ ve eleman konumları 4:20 (b) Hüzme genişliği 5:35 (c) Yönlülük ve yan lob 6:37 Örnek 2: hüzmeyi 30°'ye çevirmek 8:13 Izgara lobu ve güvenli aralık 9:29 Örnek 3: Taylor penceresi 10:35 8 × 8 düzlemsel dizi (3B) 12:04 Ne yaptık? 12:31 Kural ve sıradaki konu Gerekli MATLAB eklentileri: Phased Array System Toolbox 26.2 (MATLAB R2026b): physconst, phased.ULA, phased.URA, getElementPosition, pattern, beamwidth, directivity, phased.SteeringVector. taylorwin ve findpeaks Signal Processing Toolbox'ta (Phased Array bu eklentiyi gerektirir). sind, asind, rad2deg, angle, round, sort temel MATLAB. Kaynak kitap: Constantine A. Balanis, Antenna Theory: Analysis and Design, 4. baskı (Wiley), Bölüm 6 (doğrusal ve düzlemsel diziler, hüzme genişliği, yönlülük, ızgara lobu); tamamlayıcı Van Trees, Optimum Array Processing, Bölüm 2–3. Konu sırası ve notasyon kitaplardan; sistem, sayılar, animasyonlar ve örnekler özgündür. Her sonuç MATLAB'dan bağımsız bir Python denetimiyle doğrulandı (90+ denetim). Anlatım yapay zekâ sesiyle (Gemini) seslendirildi; ders kurgusu, örnekler ve MATLAB çalıştırmaları özgündür. Hedef kitle: elektrik-elektronik ve haberleşme mühendisliği öğrencileri. Ön koşul: anten temelleri (yönlülük, desen), karmaşık sayılar ve fazör; MATLAB'da temel komutlar.

Bu videoyu izlemek için Premium üyelik gerekir.