Çok katmanlı dielektrik yapıların farklı materyaller için anten performanslarının incelenmesi
Investigation of multilayer dielectric structure of differentmaterials for the performance of antenna
Yazar: MIRIAM MUMPUTU
Danışman: DOÇ. DR. SEYFETTİN SİNAN GÜLTEKİN
Konya Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Mikroşerit antenler, kompakt tasarımları ve ucuz maliyetleri sebebiyle en iyi anten yapıları olarak
karşımıza çıkmaktadır. Özellikle son zamanlarda yığılmış çok katmanlı yapılar, sarmal, yarık, dipol ve aynı
düzlem (coplanar) dalga kılavuzu (CPW) beslemeli antenler benimsenerek daha geniş bant genişliğine
ulaşılmaya çalışılmıştır. Bantgenişliği dielektrik sabiti ve geçirgenliği ile ters orantılıdır. Bunun yanında
bantgenişliği ve ışıma deseni tanjant kaybına bağlıdır. Bu tez çalışmasında bu özelliklerde dikkate alınarak, tek
ve çok katmanlı anten tasarımları yapılmış ve üretilmiştir. Simülasyon ve deneyler sonucunda geri dönüş kaybı
(S11), yüzde bantgenişliği (%BW) ve kazanç (G) gibi elektriksel parametreler ile performansları incelenmiştir.
Böylelikle çok katmanlı ve farklı dielektrik malzemelerle yapıla antenler ve sonuçları literatüre sunulmuştur.
Çok katmanlı anten yapıları, tek, iki, üç ve dört katlı olmak üzere alt tabakalar için yapılmıştır. Buna ek olarak
antenlerden daha iyi performans alabilmek için yama üzerine dairesel ve dikdörtgen yarıklar açılmıştır.
Antenlerin entegre devrelere uyumlu bir şekilde yerleştirilmesi amacıyla da fiziksel boyutlarının küçüklüğüne
dikkat edilmiştir. Bu amaçlarla literatürde yaygın olarak kullanılan ve kayıp tanjant değeri ve dielektrik sabiti
düşük malzemeler seçilmiştir. Bu malzemeler, FR4 Proxy, RT/Duroid, Köpük ve Teflon'dur. Antelerin çeşitli
uygulamalardaki performanslarını görebilmek için 1 – 9 GHz arası frekanslarda taranmış ve analiz edilmiştir.
Analizler sonucunda, 8-11 dB gibi yüksek kazançlı, %14-15 bantgenişliğine sahip ve 15-30 dB geri dönüş
kayıplı antenler elde edildiği görülmüştür. Analiz ve modellemeler, sonlu elemanlar metoduna bağlı HFSS
simülasyon (Ansoft Yüksek Frekanslı Yapı Simülatörü) yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
Microstrip antennas are the best antenna structures due to their compact design and low cost. Especially recently,
a wider bandwidth has been tried to be reached by adopting stacked multi-layer structures, spiral, slit, dipole and
coplanar waveguide (CPW) powered antennas. The bandwidth is inversely proportional to the dielectric constant
and permeability. In addition, bandwidth and radiation pattern depend on tangent loss. In this thesis, single and
multi-layer antenna designs have been made and produced by taking these features into account. As a result of
simulation and experiments, electrical parameters such as return loss (S11), percentage bandwidth (% BW) and
gain (G) and their performances were investigated. Thus, antennas made with multi-layered and different
dielectric materials and their results are presented in the literature. Multi-layer antenna structures are made for
substrates with single, double, triple and quadruple layers. In addition, circular and rectangular slots are made on
the patch to get better performance from the antennas. In order to fit the antennas to integrated circuits, attention
has been paid to the small physical dimensions. For these purposes, materials with low loss tangent value and
dielectric constant and widely used in the literature were selected. These materials are FR4 Proxy, RT / Duroid,
Foam and Teflon. In order to see the performance of antes in various applications, they were scanned and
analyzed at frequencies between 1 - 9 GHz. As a result of the analysis, it was seen that antennas with high gain
such as 8-11 dB, bandwidth of 14-15% and return loss of 15-30 dB were obtained. Analysis and modelling were
carried out using HFSS simulation (Ansoft High Frequency Structure Simulator) software based on finite
element method.