Çok geniş bantlı milimetre dalga vivaldi anten
Ultra wideband millimeter wave vivaldi antenna
Yazar: TAHİR DURMUŞOĞLU
Danışman: YRD. DOÇ. DR. HAMİD TORPİ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Haberleşme Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Günümüzde milimetre dalga frekanslarında yapılan uygulamaların sayısı hızla artmaktadır. Milimetre dalga frekansları kablosuz haberleşme, kısa mesafe radar sistemleri ve otomotiv sektörü gibi birçok alanda kullanılmaktadır. Milimetre dalga frekanslarının bu uygulamalarda çeşitli avantajları vardır. Yüksek hızlı veri aktarımı ve çözünürlük bunlara örnek olarak verilebilir. Ayrıca dalga boyunun küçük olması nedeniyle anten boyutları küçük olmaktadır. Bu sayede kolayca dizi anten olarak kullanılabilir. Bunların yanında bazı dezavantajları da bulunmaktadır. Özellikle 60 GHz frekans bandı civarında, atmosferik kayıplar yüksek olduğu için milimetre dalga uygulamaları genellikle kısa mesafeli olarak gerçekleştirilebilmektedir [1]. IEEE 802.11 ad standardı, 60 GHz merkez frekansı olan 7 GHz' lik lisanssız bir bant genişliği sunmaktadır [2]. Yüksek bant genişlikleri sayesinde saniyede 10 gigabitlik hızlara ulaşılabilmektedir. Bu tez kapsamında gerçekleştirilen Vivaldi anten, yakın mesafe milimetre dalga kablosuz haberleşmede kullanımını amaçlamaktadır.
Çok geniş bantlı Vivaldi antenler yüksek yönlendiricilik ve kararlı bir ışıma desenine sahip olması gibi birçok özellik sağlamaktadır. Bu karakteristiklerin yanında kolay üretilebilir ve düşük maliyetli olması, baskı devrelere kolay entegre edilebilmesi gibi özellikleri sayesinde dizi anten olarak kullanımı elverişlidir [3].
Vivaldi anten üzerinde bulunan üstel eğri profili sayesinde teoride çok geniş bir bant genişliği sağlanmaktadır [4]. Vivaldi antenler, yarıklı yüzey ile ışıma yapan kısım arasında yürüyen dalga prensibi ile çalışmaktadır [5].
Bu bildiride, eş-düzlemli Vivaldi antenin ışıma yapan yüzeyi üzerine belli aralıklarda ve boyutlarda yarıklar açılarak antenin ışıma karakteristiğini iyileştirmek amaçlanmıştır. Açılan yarıklar sayesinde yüzey akımları yoğunluklu olarak antenin ön kısmına yönlendirilmiştir. Bu sayede antenin yan kulak seviyeleri düşürülerek ana hüzme genişliği arttırılmıştır.

Abstract:
Nowadays, the number of applications in millimeter wave frequencies has been rapidly increasing. Millimeter wave frequencies have been used in many applications like wireless communication, short range radar systems and the automotive industry. They have several advantages such as high speed data transfer and high resolution, in these applications. In addition, having small sized antennas is another adavantage of the millimeter wave frequencies due to its short wavelength. Thanks to having small size in antennas, these frequencies can be used in array antennas easily. However, millimeter wave frequencies have also some disadvantages. The applications in millimeter wave frequencies have been generally realized in short distances because athmospheric losses are very high, in especially frequency band of 60 GHz [1]. The IEEE 802.11ad standard offers an unlicensed bandwidth of 7 GHz with a center frequency of 60 GHz [2]. Data rates can be increased upto 10 Gbps thanks to its wide bandwith. The realized Vivaldi antenna in this thesis aims to be used in short distance wireless communication.
Vivaldi antennas, which have very wide frequency bands, have many features like high directivity and stable radiation pattern. In addition to these features, Vivaldi antennas are convenient to be used in array antennas thanks to its ease in manufacturing, low cost and easy integration to the printed circuits [3].
Vivaldi antennas provide very wide bandwidth in theory thanks to exponential curve profile on the antenna. Vivaldi antennas work with a traveling wave principle between the splitting surface and the radiating part [5].
In this thesis, it is aimed to improve the radiation characteristics of the antenna by opening the slots at certain intervals and sizes on the radiating surface of the coplanar Vivaldi antenna. Due to the slots opened, the surface currents are directed to the front of the antenna with high intensity. By directing the surface currents to the front of the antenna with high density, the main beam width is increased by reducing the side lobe levels of the antenna.