Yarıklı toprak yapısı kullanılarak minyatürleştirilmiş 5G mobil anten tasarımı
Design of miniaturised 5G mobile antenna using defected ground structure
Yazar: ADRAMANE ASSOUMANA
Danışman: PROF. DR. GONCA ÇAKIR
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu çalışmada, 5G mobil uygulamalar için bir mikroşerit anten tasarlamak ve minyatürleştirmek hedeflenmektedir. Bunu yapmak için, 3,6 GHz'de çalışan dairesel bir yama anten tasarlanmış ve daha sonra Yarıklı Toprak Yapısı (YTY) tekniği kullanılarak minyatürleştirilmiştir. %75 ve %91 alan azaltımı sağlanmıştır.
İlk olarak, önerilen antenler CST Microwave Studio yazılımında tasarlanmış ve analiz edilmiştir. Simülasyondan elde edilen kazançlar referans anteni için 8.69 dB, sırasıyla %75 ve %91 minyatürleştirilmiş antenler için 5.17 ve 2.41 dB'dir. Elde edilen yansıma katsayıları referans anten için -46,59 dB, sırasıyla %75 ve %91 minyatürleştirilmiş antenler için -42.53 dB ve -26.37 dB'dir. Minyatürleştirilmiş antenlerin bant genişliği, 5G mobil uygulamalar için uygun olan 3.4-3.8GHz'i kapsayan bir frekans bandını içermektedir.
Tasarımı ve analizi yapıldıktan sonra elde edilen minyatürleştirilmiş antenler üretilmiş ve Network Analyzer'da ölçülerek test edilmiştir. Işıma desenleri, yansıma katsayıları ve kazançları gibi anten parametreleri ölçülmüştür. Sonuçlar MATLAB üzerinde çizdirilmiştir. Bu sonuçlar minyatürleştirilmiş antenlerin çalışır durumda olduğunu göstermektedir. MATLAB çizimleri kullanılarak ölçüm ve simülasyon sonuçları karşılaştırılmıştır. Simülasyon sonuçlarına göre ölçüm sonuçlarında imalat ve kalibrasyon problemlerinden dolayı biraz fark olmuştur. Önerilen antenlerin genel performansı kabul edilebilir düzeydedir.

Abstract:
In this work, the goal is to design a microstrip antenna and miniaturise it for 5G mobile applications. To do this, a circular patch antenna operating at 3.6 GHz is designed and then miniaturised using Defected Ground Structure (DGS) technique. 75% and 91% area reduction are achieved. 
Firstly, the proposed antennas are designed and analysed in the CST Microwave Studio software. The achieved gains from the simulation are 8.69 dB for the reference antenna, 5.17 and 2.41 dB for the 75% and 91% miniaturised area antennas respectively. The reflection coefficients obtained from the simulation are -46.59 dB for the reference antenna, -42.53 dB and -26.37 dB for 75% and 91% area miniaturised antennas respectively. The bandwidth of the miniaturised antennas includes a frequency band covering 3.4-3.8 GHz suitable for 5G mobile applications.
After design and analysis using the simulation program, the obtained miniaturised antennas are manufactured and then tested by measurement on Network Analyzer. The antenna parameters such as radiation patterns, reflection coefficients and gains are measured and plotted on MATLAB. These results show that the miniaturised antennas are operational. A comparison between the measurement results and the simulation results is carried out using MATLAB plots. A little offset due to imperfection on fabrication and calibration problems is noticed on the measurement results compared to the simulation results. The overall performance of the proposed antennas is still acceptable.