Süper geniş bant uygulamaları için 3 boyutlu monopol yama anten tasarımı ve analizi
3D monopole patch antenna design and analysis for super wideband applications
Yazar: İBRAHİM KUŞULAY
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET YERLİKAYA ; DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜSEYİN DUYSAK
Karamanoğlu Mehmetbey Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Gelişen teknoloji ile kablosuz cihazların sayıları ve nitelikleri günden güne artmaktadır. Gelişen bu teknolojilerde kablosuz haberleşmedeki büyük veri aktarımlarında yüksek veri hızına ihtiyaç duyulmaktadır. Bu ihtiyaçlara daha yüksek frekans ve yüksek kazançlı antenler ile çözümler üretilmektedir. Günümüzde, gelişme gösteren en önemli teknolojilerden birisi üç boyutlu (3B) baskı teknolojisidir. 3B yazıcılar sayesinde karmaşık geometrik şekiller anında 3B olarak yazdırılıp kullanılabilmektedir. Düşük maliyet ve kolay üretilebilir olması antenler için tercih sebepleridir. Bu tez çalışmasında, ilk olarak ultra geniş bant (UGB) uygulamaları için 20,7 x 28,6 x 1 mm3 boyutunda ve 2.75-13 GHz empedans bant genişliğine sahip bir 3B yama anten tasarımı gerçekleştirilmiştir. İkinci olarak ise, süper geniş bant (SGB) ışıma yapabilecek bir 3B yama anten bilgisayar destekli simülasyon programları aracılığıyla tasarlanmıştır. 15 x 25 x 8,92 mm3 boyutunda tasarlanan 3B anten, simülasyon verilerine göre 2,55-70 GHz (27.45:1) aralığında çalışma yapabilmektedir. Bu tez ile oldukça düşük maliyetli, geniş bir bant aralığında çalışabilen, üretimi kolay iki anten tasarımı ve prototiplemesi sunulmuştur. Her iki yama antende de dielektrik alttaş olarak PLA kullanılmış ve 3B yazıcı kullanılarak prototipleri üretilmiştir. Üretilen anten prototiplerinin üretiminde iletken olarak bakır bant kullanılmıştır. Antenlerin ölçümleri yarı-yansımasız odada PNA 5224A Network Ağ Analizörü (VNA) ile gerçekleştirilerek simülasyon sonuçları doğrulanmıştır.

Abstract:
With developing technology, the number and quality of wireless devices are increasing day by day. In these advancing technologies, high data rates are needed for large data transfers in wireless communication. Solutions to these needs are being provided by higher frequency and high gain antennas. Today, one of the most important developing technologies is three-dimensional (3D) printing technology. Thanks to 3D printers, complex geometric shapes can be instantly 3D printed and used. Low cost and easy production are significant advantages for antennas. In this thesis, firstly, a 3D patch antenna with dimensions of 20.7 x 28.6 x 1 mm³ and an impedance bandwidth of 2.75-13 GHz is designed for ultra-wideband (UWB) applications. Secondly, a 3D patch antenna capable of super-wideband (SWB) radiation is designed using computer-aided simulation programs. According to simulation data, this 3D antenna, designed with dimensions of 15 x 25 x 8.92 mm³, can operate in the frequency range of 2.55-70 GHz (27.45:1). This thesis presents the design and prototyping of two antennas that are very low cost, can operate over a wide bandwidth, and are easy to fabricate. PLA was used as the dielectric substrate in both patch antennas, and prototypes were fabricated using a 3D printer. Copper tape was used as the conductor in the fabrication of the antenna prototypes. The measurements of the antennas were performed in a semi-reflection-free room using a PNA 5224A Network Analyzer (VNA) to verify the simulation results.