± 45° dual polarized base station antenna enhanced with parasitic elements

Abstract

Bu tez, çapraz polarizasyon ayrım (ÇPA) değerleri artırılmış bir ± 45° çift polarize baz istasyonu anteninin tasarımı ile ilgilidir. Toprak düzlem üzerinde birbirine dik konmuş iki kompakt kıvrımlı dipolden oluşan anten tasarımına dikey parazitik elemanlar eklenmiştir. CST Microwave Studio programı ile tasarlanan anten, GSM 1800/3G/LTE bantlarını kapsayacak şekilde 1.71-2.69 GHz frekans aralığında VSWR ≤ 2 değerlerine sahiptir. Azimut düzleminde (ϕ = 0°) bant boyunca 120° açı hüzmesinde (± 60°) en az 0 dBi kazancı bulunan antenin, 1.71-2.4 GHz frekans bandında ± 60° için parazitik elemanlar olmadan en az 2 dB olan ÇPA değerleri parazitik elemanlar ile 10 dB seviyelerine çıkarılmıştır. Antenin ilk tasarımı, toprak düzlem üzerinde birbirine dik iki yatay düz dipol anten şeklindedir. Bu anten, önce mikrostrip balun ile beslenmiştir, ancak ÇPA değerleri beklenen sonuçlara ulaşmadığından görüntü teorisi kullanılarak, dikey parazit elementler eklenmiştir. Daha sonra, meander dipol yapısı anteni küçültmek için uygulanmıştır. Son olarak, baz istasyonu uygulamalarına göre, anten frekansları 1.71 GHz ve 2.69 GHz'e optimize edilmiştir. Tasarlanan ve optimize edilen anten laboratuvar ortamında üretilmiş ve ölçülmüştür. Port 1 ve Port 2 için geri yansıma kayıpları 10 dB 'den fazladır ve portlar arası izolasyon değerleri 20 dB'den fazla ölçülmüştür. Ayrıca, maksimum kazanç değerleri band boyunca 3 ile 7 dB arasında ölçülmüştür. Son olarak antenin ÇPA değerleri band boyunca en az 10 dB ölçülmüştür.

This thesis is related with the design of a ± 45° dual polarized base station antenna with improved cross-polarization discrimination (XPD) values. Parasitic elements are added to antenna design formed by orthogonal two compact meandered dipole above ground plane. The antenna designed with CST Microwave Studio program has VSWR ≤ 2 within 1.71-2.69 GHz frequency band, which covers GSM 1800/3G/LTE bands. The antenna has minimum of 0 dBi gain in the beamwidth of 120° (± 60°) at azimuth plane (ϕ = 0°) along the band, and XPD values being minimum of 2 dB at 1.71-2.4 GHz for ± 60° without parasitic elements are improved to 10 dB with parasitic elements. This design initially had two horizontal straight monopoles on the ground plane perpendicular to each other. Afterwards, antenna with microstrip balun feed applied but the XPD values were not appropriate to expected results. Because of that, by using image theory, vertical parasitic elements were added to get appropriate XPD values. Later, meandered structure used to make antenna smaller. Finally, according to base station applications, antenna frequencies optimized to 1.71 GHz and 2.69 GHz. The designed and optimized antenna produced and measured in laboratory environment. Return losses for port 1 and port 2 are measured above the 10 dB and isolation between the port 1 and port 2 are measured above the 20 dB. In addition, the maximum gain values are measured between 3 dB and 7 dB in 1.71 GHz and 2.69 GHz frequency band. Finally, XPD values are measured more than 10 dB in bandwidth.