Kablosuz sistemler için ultra geniş bant frekansı yeniden yapılandırılabilir anten tasarımı
Ultra wideband frequency reconfigurable antenna design for wireless systems
Yazar: BANU DİDEM ALKAŞ
Danışman: DOÇ. DR. ÖZGÜR ÖZDEMİR
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Telekomünikasyon Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu tezde frekansı yeniden yapılandırılabilir, LTE 1.8 GHz, 2.1 GHz, 2.6 GHz; WLAN 2.4 GHz, 5 GHz frekans bantlarında çalışabilen; 3.5 GHz - 6.5 GHz ultra geniş bant uygulamalarında da kullanılabilen; kablosuz sistemler için yeni bir anten tasarlanmıştır. Elektronik anahtarlama mekanizmalarından biri olan PIN diyotlar yeniden yapılandırma teknolojisini uygulamak için seçilmiştir. Antenin benzetim ve analizleri için CST elektromagnetik yazılımı kullanılmıştır. LTE ve WiFi hizmetleri mobil dolaşım içeren uygulamalar olduğu için yönlendiriciliği düşük bir anten yapısı kullanılmıştır. Ayrıca frekansın yeniden yapılandırılması için çoklu bant destekleyen bir anten yapısı seçilmiştir. Bu sebeplerle kullanım alanlarına ve amaca bağlı olarak yeni özgün bir mikroşerit monopol anten gerçeklenmiştir. Önerilen antenin ihtiyaca göre hücresel ağlar ile WiFi arasında seçim yapabilmesi, PIN diyotların açılıp kapanması ile mümkün kılınmıştır. Bu tasarımın en önemli avantajı; düşük profilli ve hafif olmasıdır. Ek olarak, önerilen geniş bantlı anten yapısının üretim maliyeti düşüktür ve kablosuz sistemlere entegre edilmesi kolaydır.

Abstract:
A novel frequency reconfigurable multiband antenna is proposed in this work for wireless mobile implementations. Presented antenna has 4 main modes which covers 1.6 GHz to 3.4 GHz for LTE Bands, only 2.4 GHz for Bluetooth, dual 2.4 GHz and 5.2 GHz to 5.8 GHz for WiFi and UWB 3.5 GHz to 6.5 GHz applications which also includes only 5 GHz for WLAN 802.11 a/b/g/n. The reconfiguration is achieved with the help of three PIN diodes. Designed antenna structure has 50 mm x 60 mm dimensions which is suitable for tablets and laptops. Antennas for mobile communication systems should have a low directivity because the signal can come from any direction, and the antenna should pick it up. Since LTE and WiFi services are mobile roaming applications, an antenna structure with low directivity has to be used. In addition, due to frequency diversity, the antenna to be constructed should be selected as multiband supporting structure. For these reasons, microstrip monopole antenna is chosen suitable. The designed antenna is intended to operate in LTE 1.8 GHz, 2.1 GHz, 2.6 GHz and WLAN 2.4 GHz, 5 GHz bands and to be used in UWB applications, it is desired to choose between cellular networks and WiFi upon request. This selection is made possible by switching the PIN diodes on and off. The proposed reconfigurable antenna is designed and optimized with CST Studio Suite. Proposed antenna is also bandwidth configurable by using monopole antenna arms with different placement and number. Monopole arms are used to achieve from bandwidth of 16.35 % to 72 %. This study presents ultra wide bandwidth frequency switching antenna structure by using monopole arms as stub capacitance, rather than narrow bandwidth structures in literature. The main advantage of this design is that, it is having low profile, light weight, and easy to fabricate. In addition, the structure of the proposed antenna is very simple, low cost and easy to integrate in wireless systems.