Yüksek kazançlı ve küçük ebatlı U-yuvalı yama anten tasarımı

Abstract

Bu tez çalışmasında yüksek kazanç, geniş bant ve küçük ebat özelliklerine sahip u-yuvalı mikroşerit anten tasarımları sunulmaktadır. Tasarlanan antenlerin 2.4-2.5 GHz bant aralığını kapsaması hedeflenmiştir. Bu doğrultuda, simülasyonlar yardımı ile tasarlanan antenlerin iki farklı sistem uygulaması gerçekleştirilmiştir. Bunlardan ilki, haberleşme erişim mesafelerini artırmak amacıyla geliştirilmiş bir tekrarlayıcı modül için tasarlanan u-yuvalı antendir. Söz konusu tekrarlayıcı modül dört farklı yöne anahtarlama yapabilen bir yapıya sahiptir ve her bir yön için özdeş antenler kullanılmaktadır. İkinci olarak, silindirik yapıda u-yuvalı mikroşerit bir anten tasarımı gerçekleştirilmiştir. Silindirik anten imalatında üç boyutlu yazıcı teknolojisi ve esnek taban malzemesi kullanılmıştır. İmalatı yapılan antenlerin ışıma diyagramlarının ölçülebilmesi için öncelikle üç boyutlu bir ışıma diyagramı ölçüm sistemi geliştirilmiş ve prototipi gerçekleştirilmiştir. Bu ışıma ölçüm diyagramı sistemi ile 1-3 GHz frekans aralığında çalışan antenlerin üç boyutlu olarak ışıma diyagramı ölçümü gerçekleştirilebilmektedir. Tez kapsamında imalatı gerçekleştirilen antenlerin geliştirilen ölçüm sistemi yardımıyla iki boyutlu ışıma diyagramları elde edilmiştir. Ayrıca, söz konusu antenlerin yansıma katsayısı parametreleri vektör ağ analizörü kullanılarak ölçülmüştür. Elde edilen sonuçların kazanç ve bant genişliği açısından oldukça başarılı olduğu gözlenmiştir. Her iki temel anten parametresi ölçüm sonucu simülasyonlar ile elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Simülasyon ve ölçüm sonuçlarının uyumlu olduğu sonucuna varılmıştır.

In this thesis, u-slot microstrip antenna designs with high gain, broadband and small size are presented. The designed antennas are aimed to cover 2.4-2.5 GHz band range. In this purpose, two different system applications of the antennas designed with the help of simulations were carried out. Firstly, a u-slot antenna is designed for a repeater module developed to increase communication ranges. The repeater module has a structure that can switch to four different directions separately and identical antennas are used for each direction. Secondly, a cylindrical u-slot microstrip antenna was designed. Three-dimensional printer technology and flexible base material were used for the manufacture of the cylindrical antenna. In order to measure the radiation patterns of the manufactured antennas, a three-dimensional radiation pattern measurement system was developed and its prototype was realized. Three-dimensional radiation pattern measurement system proposed in this work can be operated in the range of 1-3 GHz frequency. Two-dimensional radiation pattern was obtained with the help of the developed measurement system of the antennas manufactured within the scope of the thesis. In addition, the reflection coefficient parameters of the designed antennas were measured using a vector network analyzer. It has been observed that the obtained results are very successful in terms of gain and bandwidth. The measurement results of both basic antenna parameters were compared with the results obtained by simulations. It was concluded that the simulation and measurement results were in harmony.