Ku bant mikroşerit yama anten tasarımı ve anten üzerinde oluşturulan çeşitli yarıkların anten ışımasına etkisinin analizi
Design of Ku band microstrip patch antenna and analysis of effect of various slots formed on the antenna to antenna radiation
Yazar: NURETTİN BEBEK
Danışman: PROF. DR. YAKUP HAMEŞ
İskenderun Teknik Üniversitesi / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu çalışma kapsamında Ku bant uydu haberleşme teknolojilerinde kullanılabilecek yarıklı mikroşerit yama anten tasarımı hedeflenmiştir. Frekans spektrumunda Ku bant frekans aralığı 12-18 GHz'dir. Bölgesel haberleşme için uygun olduğundan Ku bant frekans aralığı uydu haberleşme sistemlerinde kullanılmaktadır. Uydu haberleşme teknolojileri çok hızlı gelişmeler göstermektedir. Bu gelişmeler ışığında sürekli artan ihtiyaçların karşılanması için uydu haberleşmesinde kullanılacak donanımların da modernize edilmesine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu donanımların boyutları küçülmekte, çoklu hizmetleri eş güdümle sağlamakla birlikte yüksek hızlarda veri indirebilme ve yükleme özellikleri için daha geniş bant genişlikleri gerekmektedir.
Gereksinimlerin karşılanması için burada kullanılan tasarım Ku bant yarıklı mikroşerit yama antenlerdir. Mikroşerit yama antenler; küçük boyutlardaki düzlemsel yapısı, çok hafif olması, montajlamadaki kolaylığı, ışıma yapan yama üzerinde yapılabilecek modifikasyonlarla çeşitli özellikler kazanabilmesi, baskı devre teknikleri ile kolaylıkla üretilebilmesi yönünden uzay endüstrisi, kablosuz haberleşme, askeri sistemler, GPS uygulamaları gibi birçok alanda tercih edilmektedir. Mikroşerit yama antenler için ışıma verimliliğinin düşük olması, kalite faktörünün yüksekliği, beslemeden kaynaklı sahte ışımalar, dar bant genişlikleri ise dezavantajları arasında yer almaktadır. Birtakım metotlar kullanılarak istenmeyen bu dezavantajlar minimize edilebilmektedir.
Ele alınan çalışmada mikroşerit beslemeli Ku bant yarıklı mikroşerit yama antenler üzerinde durulmuştur. Öncelikle transmisyon (iletim) hattı modeli yöntemindeki hesaplamalar kullanılarak 12 GHz rezonans merkez frekansına sahip referans Ku bant mikroşerit yama anten tasarlanmıştır. Standart 1,524 mm kalınlığındaki Rogers RT/duroid 6002 dielektrik malzeme kullanılarak 12 GHz rezonans merkez frekansına sahip referans Ku bant mikroşerit yama antenin boyutları hesaplanmıştır. Sonraki bölümlerde, referans Ku bant mikroşerit yama antenin ölçüleri değiştirilmeden ışıma yapacak yama üzerinde oluşturulan çeşitli şekil ve boyutlardaki yarıkların anten ışımasına etkisi incelenmiş ve değerlendirilmiştir. Antenlerin tasarım, optimize ve simülasyonu Computer Simulation Technology Microwave Studio (CST MWS) programı ile gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
The aim is to design a slotted microstrip patch antenna that can be used in Ku band satellite communication technologies. In the frequency spectrum, the Ku band frequency range is 12-18 GHz. Ku band frequency range is used in satellite communication systems since it has regional communication. Satellite communication technologies develop so rapidly. In light of these developments, it is necessary to modernize the equipment to be used in satellite communication in order to meet the ever increasing needs. These hardware are smaller in size, providing multiple services at the same time, but larger bandwidths are required for downloading and uploading data at high speeds.
Ku band slotted microstrip patch antenna designs can be used to meet the requirements. Microstrip patch antennas are preferred in many fields such as aerospace industry, wireless communication, military systems, GPS applications through of their small size planar structure, being very light, ease of mounting, gaining various features with modifications that can be made on the radiating patch, and being easily produced by printed circuit techniques. The disadvantages of microstrip patch antennas are the low radiation efficiency, the high quality factor, the fake radiation from the feed zone and the narrow bandwidths. By using a number of methods, these undesirable disadvantages can be minimized.
In this study, Ku band slotted microstrip patch antennas with microstrip feeding were emphasized. Firstly, reference Ku band microstrip patch antenna had been designed at 12 GHz resonance center frequency by using transmission line method calculations. The dimensions of the reference Ku band microstrip patch antenna at 12 GHz resonance center frequency were calculated using by Rogers RT/duroid 6002 dielectric material with the standard thickness of 1,524 mm. The effect of the slits and slot of various shapes and sizes on the radiated patch which was designed without changing the dimensions of the reference Ku band microstrip patch antenna was examined and evaluated. The antennas were designed, optimized and simulated via Computer Simulation Technology Microwave Studio (CST MWS).