Metamateryal altyapılı ve halka yüklemeli mikroşerit anten tasarımları ve gerçeklenmesi

Abstract

Günümüz haberleşme platformlarında yer alan anten sistemlerinin sayısındaki artışla birlikte, aynı platform içindeki sistemlerin karşılıklı etkileşimi, güvenilirliği, bakımı, maliyeti ve kapsanan fiziksel alan gibi konularda yaşanan problemlerde artış gözlenmektedir. Çalışma frekansını, bant genişliğini veya ışıma örüntüsünü yeniden yapılandırabilecek çok fonksiyonlu bir entegre anten paneliyle bu sorunların aşılması mümkündür. Bu tez çalışmasında, özgün mikroşerit anten ve anten dizilerinin sayısal tasarımı ve prototip üretimlerinin gerçeklenmesi amaçlanmıştır. Geliştirilen anten panelleri, geniş-bantlı balun/besleme yapısına sahip, halka-yüklemeli mikroşerit dipol anten elemanlarından meydana gelmektedir. İlgili tasarımlar 3.0 ve/veya 5.5 GHz bantlarında çift-bant veya anahtarlanabilir tek-bant özelliğine sahiptirler. Elektronik anahtarlama, yüzey-uyumlu ve düşük kayıplı PIN-diyot anahtarlarla sağlanmaktadır. Ayrıca tez çalışmasında, frekans-ayarlamalı SRR altyapılı yeni bir mikroşerit yama anten tasarımı geliştirilmiştir. Anten panellerinin sayısal analizi ve tasarımında, CST Microwave Studio simülatörü kullanılmıştır. Standart baskı-devre teknolojisi kullanılarak üretilen anten prototiplerinin ışıma örüntüsü ve empedans ölçümleri gerçekleştirilmiş olup ölçüm ve ilgili simülasyon sonuçlarının oldukça uyumlu olduğu gözlemlenmiştir.

As the number of antenna systems on today?s communication platforms grows, so do the problems of co-site interference, reliability, maintainability, cost, and covered physical area. These problems may be overcome by an integrated antenna panel which can reconfigure operational frequency, bandwidth, or radiation pattern. In this context, the design and prototype fabrication of a novel multi-functional microstrip antenna array is considered in this thesis. The proposed antenna panel consists of loop-loaded printed dipole (LLPD) elements excited by wideband balun/feed structures. The proposed LLPD designs offer dual-band or tunable single-band operation at 3 GHz and 5.5 GHz bands where surface-mounted, low-loss, high-isolation PIN-diode switches are employed for frequency-tuning. Also, the idea of tunable split-ring resonator (SRR) based substrate for a microstrip patch antenna is demonstrated in the thesis. The numerical analysis and design of the integrated antenna panels was carried out using CST Microwave Studio, and the antenna prototypes were fabricated using the standard printed-circuit technology. It is demonstrated that the simulations and the corresponding antenna measurements (radiation pattern & impedance) are in quite good agreement.