5G sistemleri için çoklu giriş-çoklu çıkış anten tasarımı
Multi input-multi output antenna design for 5G systems
Yazar: CEM GÜLER
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SENA ESEN BAYER KESKİN
Kırklareli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: 5G = Five-Generation Wireless Telephone Technology ; Kablosuz iletişim = Wireless communication ; Milimetre dalga frekansı = Milimeter wave frequency ; Çoklu giriş noktaları = Multiple entry points

Özet:
5G teknolojisi, düşük gecikme süresi, geniş kapsama alanı ve yüksek verimli çalışma özelliklerine sahip yeni bir iletişim teknolojisidir. Bu tez kapsamında; 5G haberleşme teknolojilerinde kullanılmak üzere milimetre dalga frekanslarında çalışan iki portlu ve dört portlu olmak üzere çoklu giriş-çoklu çıkış anten tasarımları sunulmaktadır. Referans olarak oluşturulan anten, 10×10×0,787 mm boyutlarında bir dielektrik alt tabaka üzerine inşa edilmektedir. Tasarlanan referans antenin bant genişliği 2,3 GHz ve yönlendiricilik kazancı 7,73 dBi olarak elde edilmektedir. İki portlu olarak tasarlanan antenler, referans antenin 10×40×0,787 boyutlarında dielektrik katman üzerinde yerleştirildiği farklı kombinasyonlarından oluşmaktadır. Tasarlanan iki portlu çoklu giriş-çoklu çıkış antenler arasında en verimli sonuçlar "Konfigürasyon D" olarak isimlendirilen referans antenin iki portlu olarak aralarında 90º olacak şekilde yerleştirilmesiyle elde edilen anten için bant genişliği 2,55 GHz, yönlendiricilik kazancı 7,4 dBi ve antenler arasında minimum izolasyon seviyesi -34,35 dB olarak elde edilmektedir. Tasarlanan dört portlu çoklu giriş-çoklu çıkış anten; referans antenin 25×25×0,787 mm boyutlarında bir dielektrik katman üzerine dört portlu olarak aralarında 90º olacak şekilde yerleştirilmesiyle oluşmaktadır. Antenin bant genişliği ve izolasyon seviyesi değerlerinin arttırılması amacıyla toprak düzleminde bozulmuş toprak yapısı (Defected Ground Structure - DGS) oluşturulmaktadır. DGS uygulandıktan sonra dört portlu çoklu giriş-çoklu çıkış antenin bant genişliği 2,75 GHz, yönlendiricilik kazancı 7,27 dBi ve portlar arasında minimum izolasyon değeri -23,7 dB olarak elde edilmektedir. Tez kapsamında sunulan anten prototipleri; basit tasarımları, kompakt yapıları, imalatlarının kolay olmasının dışında yönlülük kazancı, bant genişliği ve geri dönüş kaybı değerleri ile literatürdeki diğer çalışmalara kıyasla 5G uygulamalarında kullanılmak için iyi birer adaydır.

Abstract:
5G technology is a new communication technology with low latency, wide coverage and highly efficient operation.Within the scope of this thesis; multiple input-multiple output antenna designs, including two-port and four-port operating at millimetre-wave frequencies for use in 5G communication technologies, are presented. The reference antenna is built on a dielectric substrate with dimensions of 10×10×0,787 mm. The bandwidth of the designed reference antenna is 2,3 GHz, and the directivity gain is 7,73 dBi. The antennas designed as two-port are composed of different combinations of the reference antenna placed on the dielectric layer with dimensions of 10×40×0,787. Among the designed two-port multi-input-multi-output antennas, the most efficient results are obtained for the antenna called "Configuration D", with a bandwidth of 2,55 GHz, a directivity gain of 7,4 dBi and a minimum isolation level of -34,35 dB between antennas. Designed four port multi-input-multi-output antenna; placing the reference antenna on a 25×25×0,787 mm dielectric layer with four ports at 90º between them. In order to increase the bandwidth and isolation level values of the antenna, a Defective Ground Structure (DGS) is being created on the ground plane. After applying DGS, the bandwidth of the four-port multi-input-multi-output antenna is 2,75 GHz, the directivity gain is 7,27 dBi, and the minimum isolation value between the ports is -23,7 dB. Antenna prototypes presented in the scope of the thesis; simple design, compact structure, except for the ease of manufacturing directivity gain, bandwidth and return loss values is a good candidate for 5G use in applications compared to the other studies in the literature.