5G kablosuz haberleşme sistemleri için DGS ve slot yükleme tekniklerini kullanarak 28/38 GHz çift bant mikroşerit yama anten tasarımı
Using DGS and slot upload techniques for 5G wireless communication systems 28/38 GHz dual tape microstripper patch antenna design
Yazar: GÖZDE SÜNER
Danışman: PROF. DR. ALİ AKDAĞLI
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Beşinci nesil (5G) kablosuz haberleşme sistemleri, önceki haberleşme teknolojilerinden doğan sorunların çözümünü sağlamak amacıyla hızla gelişmektedir. Veri aktarım hızının düşük olması, veri aktarım kapasitesinin artması, kullanıcı sayısının da artması gibi sebeplerle 5G haberleşme sistemlerine ilgi artmıştır. Milimetrik dalga bandı 5G teknolojiler için geniş frekans bandı sağlamaktadır. Yüksek frekans değerlerinin kullanımıyla beraber kapasiteyi arttırmak amaçlanmıştır. Milimetrik dalga bandı kullanımıyla beraber tasarlanan antenlerin boyutlarının küçük olup iletişim araçlarına monte edilmesinin kolay olması ve cihazın yapısını bozmaması, düşük maliyetlerle üretilmesi, geniş frekans aralığında çalışabilmesi gibi tercih edilme avantajlarına sahiptir. 
Bu tez çalışmasında 5G kablosuz haberleşme sistemleri için DGS (Defected Ground Structure - Kusurlu Zemin Yapısı) ve slot yükleme tekniklerini kullanarak 28/38 GHz çift bant mikroşerit yama anten tasarımı yapılmıştır. Tasarımı iyileştirmek için parametreler CST Studio Suite programı yardımıyla optimize edilmiştir. 
Bu çalışmada, CST Microwave Studio Suite yazılımı kullanılarak 17.62 GHz ve 39.82 GHz aralığında çalışan bir kompakt mikroşerit yama anteni tasarlanmıştır. Alttaş malzemesi olarak 1.6 mm yüksekliğinde, dielektrik sabiti 4.4 ve ebatları 4.6x3.5 mm2 dikdörtgen geometriye sahip FR-4 kullanılmıştır. Tasarlanan mikroşerit anten dikdörtgen şekilli besleme hattına bağlanan dairesel yamanın üstüne açılmış dairesel yarıklardan oluşmaktadır. Yer düzleminde DGS (Defected Ground Structure) tekniği yardımı ile 18.34 GHz olarak S11 -10 dB bant genişliği elde edilmiştir. Böylece, 28/38 GHz frekansında çalışan yüksek bant genişliğine sahip bir milimetre dalga mikroşerit anten tasarlanmıştır. Antenin 28/38 GHz frekanslarında geri dönüş kayıpları sırasıyla 10.73 dB ve 14.22 dB olarak belirlenmiştir. Kazanç, VSWR (Voltage Standing Wave Ratio), ışıma diyagramı gibi performans parametreleri grafiksel olarak sunulmuştur. 28/38 GHz frekanslarında çalışan literatürdeki benzer anten tasarımlarıyla karşılaştırarak bu çalışmada sunulan antenin avantaj ve dezavantajları verilmiştir.

Abstract:
Fifth generation (5G) wireless communication systems are developing rapidly to provide solutions to the problems arising from previous communication technologies. Interest in 5G communication systems has increased due to reasons such as low data transfer rate, increase in data transfer capacity, and increase in the number of users. The millimeter waveband provides a wide frequency band for 5G technologies. It is aimed to increase the capacity with the use of high frequency values. Antennas designed with the use of millimeter wavebands have the advantages of being preferred such as being small in size, easy to mount on communication tools, not disrupting the structure of the device, being produced at low costs, and being able to operate in a wide frequency range.
In this thesis, 28/38 GHz dual band microstrip patch antenna design was made for 5G wireless communication systems using DGS (Defected Ground Structure) and slot loading techniques. To improve the design, the parameters are optimized with the help of CST Studio Suite.
In this study, a compact microstrip patch antenna operating between 17.62 GHz and 39.82 GHz was designed using CST Microwave Studio Suite software. As the substrate material, FR-4 with a height of 1.6 mm, a dielectric constant of 4.4 and a rectangular geometry of 4.6x3.5 mm2 was used. The designed microstrip antenna consists of circular slits opened on the circular patch connected to the rectangular shaped feed line. With the help of DGS (Defected Ground Structure) technique on the ground plane, 18.34 GHz S11 -10 dB bandwidth was obtained. Thus, a high-bandwidth millimeter wave microstrip antenna operating at 28/38 GHz is designed. The return losses of the antenna at 28/38 GHz frequencies were determined as 10.73 dB and 14.22 dB, respectively. Performance parameters such as gain, VSWR (Voltage Standing Wave Ratio), radiation diagram are presented graphically. The advantages and disadvantages of the antenna presented in this study are given by comparing with similar antenna designs in the literature operating at 28/38 GHz frequencies.