5G haberleşme sistemleri için radyal açıklıklı dizi anten ve faz düzeltici yüzey tasarımı
Radial line slot array antenna and phase correcting surface design for 5G communication systems
Yazar: ONUR CUMURCU
Danışman: DOÇ. DR. HAMİD TORPİ ; DR. ÖĞR. ÜYESİ ALPER ÇALIŞKAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Haberleşme Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Radyal açıklıklı dizi antenler, küçük fiziksel boyutlarda yüksek yönlendiricilik, yüksek kazanç, düşük yan lob vb. teknik özellikleri sağlayabilme potansiyeline sahip yapılardır. Açıklık verimliliğini arttırma, 3 dB kazanç bant genişliğini ve ışıma örüntü kalitesini iyileştirme, ışıma örüntüsünü belirli yönlere döndürme, empedans bant genişliğinin arttırma üzerine son yıllarda ciddi çalışmalar yapılmaktadır. 
Bu tez çalışmasında, 5G FR2 bandında çalışabilecek radyal açıklıklı dizi anten tasarımı yapılmıştır. Bu antenlerin 5G mikrodalga linklerinde, parabolik reflektör antenlere alternatif olarak kullanılabilmesi için açıklık verimini arttıracak yeni bir metot üzerinde çalışılmıştır. Klasik yöntemle tasarlanan radyal açıklıklı dizi antenlerde yüksek kazanç ve verimlilik elde edebilmek için açıklıkların boyları anten merkezinden uçlara doğru arttırılmaktadır. Bu çalışmada ise açıklıkların hem boyları merkezden anten uçlarına değişecek şekilde dağıtılmış, hem de anten uçlarında doğru yoğunluğu arttırılarak, plakalar arası boşlukta ilerleyen elektromanyetik dalgadan maksimum verimli olacak şekilde yararlanılmaya çalışılmıştır. Simülasyon çalışmalarının ardından yapılan prototip üretimle gerekli doğrulamalar yapılış ve açıklık verimliliğinde yaklaşık olarak 10 % iyileşme sağlanmıştır. 
Tez çalışmasının diğer bölümlerinde kazanç bant genişliğini arttırma ve ışıma örüntüsünü döndürme konuları ele alınmıştır. Bu çalışmalar yapılırken tasarlanan anten üzerinde minimum değişiklikler yapılmış, elde edilen sonuçlar bölüm sonlarında çeşitli görsellerle sunulmuştur. Son bölümünde ise tasarlanan antenin yakın alan faz değişimi incelenmiş ve antenin hüzme tarama işlemine uygun hale gelebilmesi için faz düzeltici yüzey tasarımı yapılmıştır.

Abstract:
Radial line slot array antennas have attractive features including high directivity, high gain, and low side lobe level with a low planar profile. Serious studies have been carried out in recent years on increasing aperture efficiency, improving 3 dB gain bandwidth and radiation pattern quality, beam tilted in certain directions, and increasing impedance bandwidth. 
In this thesis, a radial line slot array antenna that can operate in the 5G FR2 band has been designed. In order to use these antennas as an alternative to parabolic reflector antennas in 5G microwave links, a new method to increase the aperture efficiency has been studied. To achieve high gain and efficiency in radial line slot array antennas designed with the classical method, the lengths of the slots are increased from the center to the antenna ends. In this study, both the lengths of the slots are distributed in such a way that their lengths vary from the center to the antenna ends, and the slot density is increased at the ends of the antenna to utilize the electromagnetic wave travelling in space between the plates. After the simulations, the verifications were made with the prototype production and an increase of approximately 10 % in aperture efficiency was achieved. 
In the other chapters of the thesis, gain bandwidth enhancement and radiation pattern tilting are discussed. While performing these studies, minimum modifications were made on the designed antenna and the results obtained are presented with various figures at the end of the chapters. In the last chapter, the near-field phase variation of the designed antenna is analyzed, and a phase correction surface is designed to make the antenna suitable for beam scanning.