Metamalzemelerin anten uygulaması
Metamaterial antenna applications
Yazar: ESRA DOĞAN
Danışman: YRD. DOÇ. EMİN ÜNAL
Mustafa Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Metamalzemeler, doğada bulunmayan özelliklerde üretilen suni malzemelerdir. Metamalzemelerin davranışları doğal malzeme ve yapılarda gözlemlenemez. Metamalzemeler özelliklerini bileşimindeki malzemelerden değil tasarlanmış yapılarından alır. Bu yapılar genellikle periyodik sırada dizilmiş çoklu elemanların bir araya gelmesinden oluşur. Şekilleri, geometrileri, boyutları ve sıralanmaları ve dizilimleri dalgaları etkileyebilir. İstenen etkiyi yapısal elemanlarının dalga boyunun as katlarında olmaları ile sağlanır.Metamalzeme antenler, elektriksel olarak küçük anten sistemlerinin performansını arttırmak için kullanılan bir anten sınıfıdır. Metamalzeme antenler Baskı devre yüzeyine yerleştirilmiş küçük ve güçlü antenlerdir. Bu antenler radyo frekans dalgalarını geleneksel antenlerden daha yüksek verimle geçiren mikroskobik elemanlardan oluşmaktadır. Cam ve hava gibi malzemelerin aksine metamalzeme antenler negatif kırılma indisine sahiptir. Metamalzeme kullanılarak tasarlanmış antenler antenden yayılan gücü arttırabilir. Boyu dalga boyuyla kıyaslandığında daha küçük olan klasik antenlerde, antene yayılmak için gelen sinyallerin çoğu yayılamaz ve kaynağa geri yansır. Diğer taraftan metamalzemeler antenlerin gerçekte olduğundan daha büyük davranmasını sağlar. Çünkü yeni anten yapısı enerjiyi depolar ve yeniden yayar.Bu tez çalışmasında tasarlanan metamalzemelerin periyodik olarak biz dizi halinde anten üzerine yerleştirilmesiyle antenin kazancını, performansını ne ölçüde arttırdığı araştırılmıştır. Kullanılan anten yapısı mikroşerit antendir. 5.6 Ghz de çalışan mikroşerit hatla beslemeli ve 2.4 Ghz de çalışan koaksiyel hatlı beslemeli 2 tip mikroşerit yama anten kullanılmıştır. Bütün tasarımlar Ansoft HFSS ve CST microwave studio programlarında gerçekleştirilmiştir. Ayrıca antenlerin üretimleri yapılmış olup simülasyon sonuçları network analizörde ölçülen anten ölçümünün sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır.

Abstract:
Metamaterials are artificial materials engineered to have properties that may not be found in nature. Their behavior cannot be observed in natural materials and structures. Metamaterials gain their properties not from their composition, but from their designed structures. They are assemblies of multiple individual elements which are usually arranged in periodic patterns. Their shape, geometry, size, orientation and arrangement can affect the waves. They achieve desired effects by incorporating structural elements of sub-wavelength sizes.Metamaterial antennas are a class of antennas which use metamaterials to increase performance of electrically small antenna systems. They are very small and powerful antennas that can be manufactured onto the surface of a circuit board. They are composed of met-amaterial, which is made up of microscopic elements that allow radio frequency waves to pass through at a higher efficiency than with traditional materials. A metamaterial antenna has a negative index of refraction, in contrast to substances such as glass or air. Antenna designs incorporating metamaterials can step-up the radiated power of an antenna. For classic antennas having small length compared to the wavelength, most of the signals reflected back to their sources. The metamaterial, on the other hand, makes the antenna behave as if it were much larger than it really is, because the novel antenna structure stores energy, and re-radiates it.In this work, we investigate the effect of designed metamaterials on the performance and gain of microstrip antennas. For a microstrip patch antenna with frequency of 5.6 Ghz , microstrip line is used to feed the patch, whereas coaxial line is used to feed the patch at 2.4 Ghz. We use both HFSS and CST suits. In addition, the designed metamaterials are fabricated and measurements are made with network analyzer then the simulation results are compared with those of network analyzer.