5g milimetre dalga uygulamaları için üç bantlı frekans seçici yüzey tasarımı
Triple band frequency selective surface design for 5g millimeter wave applications
Yazar: SENANUR GÜRDAL
Danışman: PROF. DR. NURHAN TÜRKER TOKAN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜSEYİN SİNAN AKŞİMŞEK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Haberleşme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Yeni nesil iletişim standardı olan 5G'ye geçiş, uygulamaların mikrodalga frekanslarına kaymasına neden olmuştur. Geleceğin 5G uygulamaları, büyük veri kapasitesi ve hızlı iletişim bağlantılarını destekleyebilmek için yüksek performanslı bileşenlere ihtiyaç duymaktadır. Bu durumla birlikte 5G uygulamalarına uygun yapılar üretmek gerekmektedir. Bu tezin amacı, 5G milimetre dalga frekanslarında çalışan üç bantlı, yeni ve özgün frekans seçici yüzey yapısı tasarlamaktır. Yeni tasarlanan frekans seçici yüzeyin gelecekte 5G uygulama bantları olarak kullanılması planlanan 24.25-24.45GHz, 27.5-28.35GHz, 37.6-40GHz frekans aralıklarında çalışması istenmektedir. Yapılan simülasyonlar ile birim hücrede bunu sağlayan bir frekans seçici yüzey yapısı tasarlanmıştır. Tasarlanan frekans seçici yüzey yapısı TE ve TM modlarında polarizasyon kararlılığına sahiptir. Yapının ilk iki bantta 40 dereceye kadar kararlı olduğu gözlenmiştir. Üçüncü bant aralığı için ise 20 dereceye kadar açısal kararlılık sağladığı gözlenmiştir. Frekans seçici yüzey tek bir 0.51 mm kalınlığında Rogers DiClad880 dielektrik katman ve tek bir bakır katman içermesi ile ince bir tasarım özelliği taşımaktadır. Tasarlanan bu özgün frekans seçici yüzey yapısı 5G milimetre dalga haberleşme sistemleri ve bu sistemlere uygulanabilirlik açısından yüksek potansiyele sahiptir. Tez kapsamında tasarlanan frekans seçici yüzeyin fiziksel ölçümünde kullanılacak horn antenlerin tasarımı ayrıca anlatılmaktadır. Son aşamada ise tasarlanan yapıların fiziksel ölçümünde yardımcı olarak kullanılan tutucu yapılar ile beraber frekans seçici yüzeyin fiziksel ölçümleri tamamlanmaktadır. Tasarımı yapılan yeni frekans seçici yüzeyin benzetim sonuçları ile ölçülen sonuçlarının benzer olduğu görülmüştür.

Abstract:
The transition to 5G, the next generation communication standard, has caused applications to shift to microwave frequencies. Future 5G applications require high-performance components to support large data capacity and fast communication links. With this situation, it is necessary to produce structures suitable for 5G applications. The aim of this thesis is to design a new and unique frequency selective surface structure with three bands operating at 5G millimeter wave frequencies. The newly designed frequency selective surface is expected to work in the frequency ranges of 24.25-24.45GHz, 27.5-28.35GHz, 37.6-40GHz, which are planned to be used as 5G application bands in the future. With the simulations made, a frequency selective surface structure that provides this in the unit cell is designed. The designed frequency selective surface structure has polarization stability in TE and TM modes. It was observed that the structure was stable up to 40 degrees in the first two bands. For the third band gap, it has been observed that it provides angular stability up to 20 degrees. The frequency selective surface features a thin design, comprising a single 0.51 mm thick Rogers DiClad880 dielectric layer and a single copper layer. This unique frequency selective surface structure designed has high potential in terms of 5G millimeter wave communication systems and applicability to these systems. The design of horn antennas to be used in the physical measurement of the frequency selective surface designed within the scope of the thesis is explained. In the last stage, the physical measurements of the frequency selective surface are completed together with the holding structures used as an aid in the physical measurement of the designed structures. It has been observed that the simulation results and the measured results of the newly designed frequency selective surface are similar.