WLAN/WiMAX uygulamaları için kompakt mikroşerit anten tasarımı ve gerçekleştirilmesi

Abstract

Mikroşerit antenler küçük boyut, düzlemsel konfigürasyon, düşük maliyet, uyarlanabilir yapı, kolay üretim ve katıhal aygıtları ile bütünleşebilme gibi avantajlarından dolayı kişisel iletişim sistemleri, mobil uydu haberleşmesi, karasal televizyon yayını, kablosuz yerel alan ağları ve küçük boyutlu anten kullanımı gerektiren diğer minyatürize mikrodalga sistemlerinde geniş bir kullanım alanı bulmuştur. Literatürde sunulan çalışmaların büyük kısmı, analizlerinin ve tasarımlarının kolay olmasından dolayı dikdörtgen, daire ve üçgen geometrileri üzerinde yoğunlaşmıştır. Ancak, düzgün geometrilere sahip mikroşerit antenlerin boyutları, ultra yüksek frekans (Ultra High Frequency, UHF) bandı uygulamaları için göreceli olarak büyüktürler. Bundan dolayı, yukarıda verilen mikroşerit anten şekilleri, bu frekanslar için modifiye edilmelidir. Mobil telefonlar, kordonsuz telefonlar, kablosuz yerel alan ağları (Wireless Local Area Network, WLAN), global konumlandırma sistemleri (Global Positioning Systems, GPS) ve diğer yeni jenerasyon kablosuz cihaz uygulamalarında anten boyutu büyük bir öneme sahiptir. Bu yüzden anten boyutunun küçültülmesi için kompakt mikroşerit antenler (KMA) önerilmiştir. KMA'lar, bilinen mikroşerit antenlere göre, aynı boyutlar için daha küçük rezonans frekansı veya aynı rezonans frekansı için daha küçük anten boyutu sağlayabilmektedir. Teknolojinin büyük bir hızla gelişmesi ile haberleşme cihazlarının küçülmesi, o cihazların sahip oldukları antenlerin de küçülmesini gerektirmiştir. Ayrıca, birden çok uygulamayı (GPS, GSM, WLAN) tek bir cihaz ile sağlama isteği, farklı frekanslarda çalışan bu tür uygulamalara cevap verecek tek bir anten ihtiyacını ortaya çıkarmıştır. Söz gelimi, cep telefonları ile görüşme yapılırken internete girilebilmekte, GPS aracılığı ile konum belirlenebilmektedir. Ancak bu işlemler, 3 farklı anten ile gerçekleştirilebilmektedir. Günlük hayatta kullanılan cihazlar, birden fazla işlemi gerçekleştirirken aynı zamanda birden fazla antene ihtiyaç duymaktadır. Bu tez çalışmasında, WLAN ve WiMAX (Wireless Interoperability for Microwave Access) uygulamaları için tek bir KMA tasarlanmış ve gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen antenin ölçümleri yapılarak benzetim sonuçları ile karşılaştırılmış, gerçekleştirilen antenin WLAN ve WiMAX uygulamalarında iyi bir performans ile çalıştığı gösterilmiştir.

Due to attractive features such as small size, planar configuration, low cost, conformal shaping, simplicity of manufacturing and easy integration to solid state devices, microstrip antennas have been widely implemented in many applications such as personal communication systems (PCS), mobile satellite communications (MSC), direct broadcast satellite (DBS), wireless local area networks (WLANs) and other miniaturized systems that demand small sized antennas. Most of the studies for patch antenna presented in the literature have concentrated on rectangular, triangular and circular microstrip antennas because of easy in analysis and design. However, the size of regularly shaped microstrip antennas is relatively large for ultra-high frequency (UHF) band applications. Hence, microstrip antenna shapes given above need to be modified at these frequencies. Size of the antenna has a great importance for the applications such as mobile cellular handsets, cordless phones, WLANs, global positioning systems (GPS) and other next generation wireless systems. Therefore, compact microstrip antennas (CMAs) are proposed for a reduction in antenna size. As compared to conventional microstrip antennas, CMAs are able to provide a decrease in frequency for the same antenna size or reduction in size operate at same frequency. With the rapid development in technology, the size reduction in communication devices results in a size reduction in their antennas as well. Besides, demand for providing a lot of application (GPS, GSM, WLAN) with a single device causes a single antenna which meets these kinds of applications operating at different frequencies. For example, internet can be used during interviews with mobile phones, and also location can be determined with the use of GPS. However, these processes can be performed with 3 different antennas. Devices used in daily life require more than one antenna when performing multiple operations. In this thesis, a single CMA for WLAN and WiMAX applications has designed and fabricated. The fabricated antenna has measured and the measurement results compared with simulation results. It is shown that the designed and fabricated antenna works with a good performance in WLAN and WiMAX applications.