Giyilebilir uygulamalar için eşit yama alanına (EYA) sahip tekstil dielektrik malzeme tabanlı mikroşerit antenlerin 2.4, 3 ve 5.8 GHz frekanslarındaki performansları
The performances of microstrip antennas at 2.4, 3 and 5.8 GHz frequencies based on textile dielectric material having equal patch area (EYA)
Yazar: OZEN HUSHAM MUSTAFA ALBAIRAQDAR
Danışman: YRD. DOÇ. DR. S. SİNAN GÜLTEKİN
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Telekomünikasyon Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Elektronik ve telekomünikasyon alanında tekstil ürünlerinin kullanımı, günümüz giyilebilir teknolojiler adına oldukça ilgi çekicidir. Yeni tasarımlar ve yeni ürünler insan hayatında kolaylaştırıcı, kurtarıcı ve denetleyici roller almaktadır. Özellikle bedensel merkezli kablosuz iletişim, dördüncü nesil mobil iletişim sistemlerinin (4G) önemli bir parçası durumundadır. Bu gibi giyilebilir teknolojilerin telekomünikasyon uygulamalarını içeren sistemlerinin en önemli parçası ise antenlerdir. Giyilebilir bir anteni içeren rahat ve dayanıklı bir kumaşın, kablosuz iletişimi sağlamak için uygulanabileceği ve kolayca entegre edilebileceği ise araştırmacılar tarafından ifade edilmektedir. Bunun yanında düzlemsel ve esnek yapıdaki bir tekstil malzemesinin, çeşitli özellikleri, antenin davranışını etkileyecektir. Örneğin, düzlemsel bir mikro şerit anteninin bant genişliğinin ve verimliliğinin iyi olması, geçirgenliğine, yama şekline ve kalınlığına bağlıdır. Bu sebeple tekstil kullanımının özelliklerinin karakterize edilmesini ve belirlenebilmesi oldukça önemlidir. Genel olarak tekstil malzemeleri, yüzey dalgası kayıplarını azaltan ve antenin empedans bant genişliğini arttıran, çok düşük bir dielektrik sabiti sunar. Bununla birlikte su molekülleri yoluyla elektromanyetik özellikleri sürekli olarak değişebilmektedir. Bu nedenle, bu özelliklerin anten davranışını nasıl etkilediğini bilmek önemlidir. 
Mikro şerit antenlerin küçük, hafif, kullanışlı ve üretimlerinin ucuz olmalarının yanında, rezonans frekansı, bant genişliği, geri dönüş kaybı, kazancı, verimi ve duran dalga oranı gibi en uygun elektriksel parametrelerinin elde edilebilmesi de oldukça güçtür. Bunu sağlayabilmek için günümüzde araştırmacılar farklı boyut ve malzemelerde en uygun ışıma gücü ve şeklini alabilmek için değişik fiziksel yapıları denemekte ve üzerinde optimizasyon tekniklerini uygulamaktadırlar. Özellikle yüksek frekanslarda, kullanılan malzemenin dielektrik özelliği mikroşerit antenlerin sayılan tüm parametrelerini değiştirebilmekte ve anten performansını çok büyük oranda etkileyebilmektedir. Bu etkilerin araştırılması ve en uygun malzemenin elde edilmesi üzerine bu çalışma ile farklı tekstil malzemelerin fiziksel yapısının ve dielektrik özelliklerinin etkisinin incelenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla kot, keçe ve kadife gibi farklı tekstil ürünleri ile yaygın olarak kullanılan 2.4, 3 ve 5.8 GHz gibi üç farklı rezonans frekans bandı üzerinde tekstil tabanlı mikroşerit anten tasarımları gerçekleştirilmiş ve performansları incelenmiştir. 
Giyilebilir mikro şerit antenlerin performanslarının incelenmesine yönelik bu tez çalışmasında mikro şerit antenlerin literatürde oldukça yaygın uygulamaları olan dikdörtgen, daire ve eşkenar üçgen şekilli geometrik yapılar tasarlanmıştır. Yama şekilli yapılar, dikdörtgen yapı baz alınarak ve alanları ile tabanları eşitlenerek tez konusu giyilebilir antenler için teorik hesaplamalar sonucu tasarımları yapılmış ve üretimleri gerçekleştirilmiştir. Üretilen antenlerin ölçümleri, "Vektör Network Analizör" ölçüm cihazı ile en iyi bant genişliği, geri dönüş kaybı, empedansı ve duran dalga oranı gibi en önemli elektriksel parametreler tespit edilmiştir. Ölçüm ile elde edilen anten frekansları hesaplanan frekanslar ile karşılaştırılarak antenlerin performansları ortaya konmuştur. Sonuç olarak önerilen eşit alan ve eşit taban yönteminin, kot, kadife ve keçe gibi malzemelerin giyilebilir uygulamalarda kullanılabileceği belirlenmiştir.

Abstract:
The use of textile products in the field of electronics and telecommunications is highly attractive for today's wearable technologies. New designs and new products are taking role of facilitator, rescuer and controller in human life. In particular, bodily-oriented wireless communication is an important component of fourth generation mobile communication systems (4G). The most important part of systems that include telecommunication applications of such wearable technologies is antennas. It is expressed by researchers that a comfortable and durable fabric containing a wearable antenna can be implemented and easily integrated to provide wireless communication. However, various properties of a textile material in planar and flexible structure will affect the behavior of the antenna. For example, the planar width of a microstrip antenna and its efficiency are dependent on its permeability, patch shape and thickness. For this reason, it is very important to characterize and determine the characteristics of textile usage. In general, textile materials provide a very low dielectric constant that reduces surface wave losses and increases the impedance bandwidth of the antenna. However, the electromagnetic properties of water molecules can change continuously. For this reason, it is important to know how these features affect antenna behavior.
Besides the fact that microstrip antennas are small, light and useful and their production is cheap, it is also very difficult to obtain optimum electrical parameters such as resonance frequency, bandwidth, return loss, gain, yield and standing wave ratio. In order to achieve this, researchers are experimenting with different physical structures and applying optimization techniques to obtain the optimal radiation power and shape in different sizes and materials. Especially at high frequencies, the dielectric property of the material used can change all the parameters of the microstrip antennas and affect the performance of the antenna very much. The purpose of this study is to investigate the effect of physical properties and dielectric properties of different textile materials on investigating these effects and obtaining the most suitable material. For this purpose, textile based microstrip antenna designs on three different resonance frequency bands like 2.4, 3 and 5.8 GHz commonly used with different textile products such as jeans, felt and velvet have been realized and their performances have been examined.
In this thesis study examining the performances of wearable microstrip antennas, rectangular, circular and equilateral triangular geometric structures, which are very common applications of microstrip antennas in the literature, are designed. The patch-like structures are based on a rectangular structure and their theoretical equations and their bases are equalized to produce theoretical calculations for the wearable antennas and their productions have been realized. The most important electrical parameters such as best bandwidth, return loss, impedance and standing wave ratio were determined with the "Vector Network Analyzer" measurement of the produced antennas. The performance of the antennas was determined by comparing the antenna frequencies obtained by the measurements with the calculated frequencies. As a result, it was determined that the proposed method of matching and matching method can be used for wearable applications such as jeans, velvet and felt.