5G haberleşme sistemleri için geniş bant milimetre dalga mikroşerit antenin tasarlanması ve gerçekleştirilmesi
Designing and fabricating a wide band millimeter wave microstrip antenna for 5G communication systems
Yazar: HAKKI ALPER TÜRKMEN
Danışman: DOÇ. DR. ABDURRAHİM TOKTAŞ
Karamanoğlu Mehmetbey Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Mikroşerit antenler = Microstrip antennas ; Milimetre dalga frekansı = Milimeter wave frequency

Özet:
Dünya üzerinde taşınabilir kablosuz cihazların sayısı gün geçtikçe artmaktadır. Bu artış daha büyük veri aktarımı ve yüksek veri hızı ihtiyacı doğurmuştur. Bu ihtiyaç son yıllarda dünyayı 5.Nesil (5G) haberleşme sistemleri için milimetre dalga frekanslarını kullanmaya itmiştir. Mikroşerit anten tasarımcılarının son dönemde yoğun ilgisini çeken milimetre dalga frekansı çalışmalarda kullanılmaya başlanmıştır. Milimetre dalga mikroşerit antenlerin en büyük avantajı çok geniş frekans bandı sunması ve yükse hızda veri aktarımı sağlamasıdır. Bu avantaj sayesinde çok daha fazla kullanıcı sayısı aynı anda ağa bağlanabilecek ve yüksek miktarda veri transferi kolaylıkla sağlanabilecektir. Bu tezde 5G haberleşme sitemleri için milimetre dalga frekansında çalışan bir mikroşerit anten bilgisayar destekli yazılımlar yardımıyla tasarlanmış ve gerçekleştirilmiştir. 10x10x0,508 mm3 boyutunda tasarlanan anten, simülasyon sonuçlarına göre 20,78–46,40 GHz frekans aralığında çalışmaktadır. Tasarım ve simülasyon sonrasında prototip üretimi ve ölçümler yapılarak sonuçlar gerçeklenmiştir. Vektör ağ analizörünün ölçüm sınırları gözetilerek ölçüm aralığı 20,0 GHz ile 43,5 GHz arası olarak ayarlanmıştır. Ölçüm sonuçlarına göre anten 22,0–43,5 GHz rezonans frekans aralığında çalışmaktadır. Rogers RT/duroid 5880 alttaş malzeme üzerine gerçekleştirilen anten simülasyon ve laboratuvar ortamında test edilerek elde edilen benzetim sonuçları karşılaştırmalı olarak verilmiştir.

Abstract:
The number of portable wireless devices in the world is increasing day by day. This increase has resulted in a need for larger data transfer and higher data speed. This need has pushed the world to use millimeter wave frequencies for 5th Generation (5G) communication systems in recent years. The millimeter wave frequency, which has attracted the attention of microstrip antenna designers recently, has been used in studies. The biggest advantage of millimeter wave microstrip antennas is that they offer a very wide frequency band and provide high-speed data transfer. Thanks to this advantage, much more users will be able to connect to the network at the same time and high data transfer will be easily achieved. In this thesis, a microstrip antenna operating at millimeter wave frequency for 5G communication systems has been designed and fabricated with the help of computer aided software. The antenna designed with the size of 10x10x0,508 mm3 operates in the frequency range of 20,78-46,40 GHz, according to the simulation results. After the design and simulation, prototype production and measurements were made and the results were realized. The measurement range is set to be between 20,0 GHz and 43,5 GHz, considering the measurement limits of the vector network analyzer. According to the measurement results, the antenna operates in the 22,0–43,5 GHz resonance frequency range. The simulation results obtained by testing the antenna on Rogers RT/duroid 5880 substrate material in simulation and laboratory environment are presented comparatively.