Mikroşerit antenlerin tasarım ve performans optimizasyonu

Abstract

Mikroşerit antenler özellikle son yıllarda gezgin haberleşme sistemleri, radar, uçak, füze uydu ve navigasyon alanlarında sıkça kullanılmakta ve yaygınlaşmaktadır. Dikdörtgen H, E şekilli, dairesel vb. farklı geometrik şekilli mikroşerit antenler uygulama amacının gerektirdiği koşullara göre kullanılmaktadır. Kullanım amacına yönelik olarak istenilen performansın elde edilmesine yönelik anten geometrisi, alttaş malzeme tipi, besleme tipi değiştirilerek çok çeşitli uygulamalar elde edilmektedir. Bu tez kapsamında dikdörtgen ve dikdörtgen tabanlı E, H ve diğer tipteki oyuklar içeren mikroşerit antenler üzerinde yapılan çalışmalar incelenmiş, H tipi ve farklı dikdörtgen oyuklu tipler tasarlanıp benzeşime tabi tutulmuştur. Dikdörtgensel oyuklu yapıların rezonans frekansı (fr) ve bant genişliği (BG) üzerindeki azaltıcı etkileri yeni bir geometrik model arayışının girdisi olmuştur. Tasarım ve benzeşimler neticesinde, dikdörtgen yapının üst köşesinde çeyrek dairesel oyukların açıldığı yapıların fr ve BG üzerinde artırıcı etkileri gözlenmiştir. Çok sayıda ve farklı frekanslardaki denemelerde dairesel oyuklu yapının benzer olumlu sonuçlarından faydalanılarak eğri uyumlandırma yöntemiyle 1,5-2,5 GHz aralığında geçerli olacak oyuk yarıçapı (r) ve alttaş kalınlığı (h)’ın girdi, fr’nin çıktı olduğu bir denklem modeli elde edilmiştir. 1,57 GHz civarındaki sonuçlar neticesinde otomotivde kullanılan GPS antenlerinde uygulanabilecek bir tasarım da elde edilmiştir. Tüm bu çalışmalar esnasında, literatür denklemlerinin kısmen yetersiz kaldığı durumlarda tasarıma yardımcı olacak deneysel tespitlere dayanan bulgular da elde edilmiştir.

Microstrip antennas are frequently used in mobile communication systems, radar, space, satellite and navigation systems in recent years increasingly. Rectengular, H, E, round etc differen shaped antennas are used according to circumstances that their applicaion scopes requiring. In order to obtain required performance where they are used, many different applications are carried out by changing antenna geometry, substrate type, feeding technics. Rectangular, E, H and including different shaped of cavities antenna studies are researched, H shaped and including rectangular cavities antennas are designed and simulated within scope of the thesis. Negative influences of rectangular caved antenns on fr and BW became and input and motivation of investigating new geometric model having positive influence on fr and BW. After many design and simulation, positive influence of circular caved antennas on fr and BW is obviously observed. An equation model valid between 1,5-2,5 GHz and having r and h as inputs and fr as output has been obtained by curve fitting via many simulations of circular caved structure on different frequencies. A design proposal that could be used during automotive navigation antennas has been obtained also after results around 1,57 GHz. Furthermore, some fruitful clues to support cases where theorical equations not totally helpfull are obtained from simulation results.