Kablosuz haberleşme uygulamaları için cpw beslemeli düzlemsel anten tasarımı
Cpw fed planar antenna design for wireless communication applications
Yazar: YAKUP EMRE GÜNEŞ
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA TÜRKMEN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Hızla büyümekte ve sürekli gelişmekte olan kablosuz haberleşme teknolojilerinin önemli bir elemanı olan antenler, haberleşme sistemlerinin tasarımında en önemli bileşenlerden biridir. 1990'lı yılların başından beri RF ve mikrodalga teknolojilerinde kaydedilen önemli gelişmeler, bu teknolojilerin kullanım alanlarının artmasını sağlamıştır. Özellikle kablosuz ve gezgin haberleşme sistemlerinin kişisel ve kurumsal kullanımının yaygınlaşması, RF teknolojilerinin kullanımını daha da arttırmaktadır. Bununla birlikte bu teknolojilere uyum sağlayabilecek, ihtiyaçları karşılayabilecek çeşitli anten tasarımları da önemli hale gelmiştir. Bu antenlerden biri olan düzlemsel antenler; düşük üretim maliyeti, minyatür boyutta olup entegre edileceği cihazın aerodinamik yapısını bozmaması, geniş bantta çalışma özelliğine sahip olması gibi avantajlarından dolayı tercih edilirler. Bu antenler, istenilen özellikleri sağlayabilmekte, günümüz ve gelecek teknolojilerin önemli bir parçası haline gelmektedir. Günümüzde düzlemsel antenler; kablosuz yerel alan ağı (WLAN: Wireless Local Area Network) ve dünya çapında birlikte çalışabilirlik (WiMAX: Worldwide Interoperability for Microwave Access) uygulamaları başta olmak üzere birçok haberleşme sisteminde sıklıkla kullanılmaktadır.
Bu tez çalışmasında, kablosuz haberleşme sistemlerinde kullanılabilecek literatürdekilerden tamamen farklı dikdörtgen yama anten tasarımları gerçekleştirilmiştir. Bu farklılıkların sağlanabilmesi amacıyla farklı besleme teknikleri ve farklı geometrilere sahip yarıkların anten parametreleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Yapılan ön çalışmalar sonucunda diğer besleme tekniklerine göre daha iyi empedans uyumu sağladığı için eş düzlemsel dalga kılavuzu (CPW: Coplanar Waveguide) beslemesi tercih edilmiştir. Tez çalışması kapsamında tasarlanan yama antenler, WLAN ve WiMAX uygulamalarında kullanılabilecek çift bantlı ve geniş bantlı rezonans frekans cevabına sahip antenlerdir. 
Tez çalışması beş bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde, yeni nesil haberleşme sistemleri ve bu sistemlerde kullanılabilen anten yapılarının belirlenmesi amacıyla yapılan literatür çalışmasına yer verilmiştir. İkinci bölümde, kablosuz haberleşme uygulamalarında kullanılan anten yapılarından biri olan CPW beslemeli anten yapılarının özelliklerinden bahsedilmiştir. Üçüncü bölümde, sayısal analiz yöntemlerinden Sonlu Entegrasyon Tekniği (FIT – Finite Integration Technique ) ve bu metodu kullanan simülasyon programlardan birinin özelliklerine yer verilmiştir. Dördüncü bölümde ilk olarak, literatürdeki beş farklı anten yapısı için gerçekleştirilen çalışmalara ait bulgular incelenmiştir. Daha sonra teze özgü olarak tasarlanan altı adet anten yapısına ait detaylı incelemeler sunulmuş, bu yapılara ait nümerik ve deneysel çalışmaların sonuçlarına yer verilmiştir. Beşinci bölümde ise tartışma, sonuç ve öneriler yer almaktadır.

Abstract:
Antennas which are an important element of the fast growing and continuously evolving wireless communication technologies can be classified as one of the most important components of the communication systems design. Significant advancements in the RF and microwave technologies from the beginning of 1990's fostered the increased usage of these technologies. Particularly the proliferation of wireless and mobile communication systems in personal and corporate level increases the usage of RF technologies. This made it very important to design antennas which are compliant with these technologies and can fulfill the requirements. Planar antennas are one category of these designs which are distinguished by their low production cost, small footprint which does not affect the aerodynamics of the device it is integrated into and their ability to operate on a broadband. These antennas can possess the necessary characteristics and they are becoming one of the most important components of recent and future technologies. Including the WLAN's (Wireless Local Area Network) and WiMAX (Wireless Local Area Network) particularly, planar antennas are widely used in many of the communication systems. 
Throughout this thesis, a rectangular patch antenna was designed which is totally different from the ones in the wireless communication technologies. In order to make it novel, the effects of different feeding techniques and different slot types on the parameters of antenna are analyzed. As a result of the preliminary analysis, CPW (Coplanar Waveguide) type feeding line is selected, as it has better impedance matching characteristics than the other feeding techniques. The patch antennas designed in this study have dual band and wide band resonance response, so they can be used in both the WLAN and WiMAX applications.
This thesis consists of five sections. The first section includes the literature search on the next generation communication systems and antenna structures used on these systems. The second section is about the characteristics of CPW-fed antenna structures which are among antenna types used in wireless communication applications. The third section explains the FIT (Finite Integration Technique) and the characteristics of a simulation program which uses this method. The fourth section begins with the analysis of five different antenna structures in literature. Then, the proposed six different CPW-fed planar antennas are investigated in detail and experimental results of the study are compared with the numerical results. The fifth section includes the discussion, conclusion and suggestions.