138

Ortası Delikli İki Ayar Çubuklu Yama Anten
Dinç Dinçtürk, Ġrem Emir
Haliç Üniversitesi Elektrik - Elektronik Mühendisliği Bölümü
Kağıthane, Ġstanbul
[email protected], [email protected]
Taha Ġmeci
Ġstanbul Ticaret Üniversitesi Elektrik - Elektronik Mühendisliği Bölümü
Küçükyalı, Ġstanbul
[email protected]
Özet: Bu çalışmada yakın gelecekte yaygınlaşması beklenen yeni nesil kablosuz haberleşme teknolojisinde
kullanılabilecek, kazancı 4.62dB olan, 1.595 GHz rezonans frekanslı iki ayar noktalı ve dört delikli bir yama
anten tasarlanmıştır ve analizi yapılmıştır. Simülasyonlar Sonnet Suites [1] simülatörü kullanılarak yapılmış
olup simülasyon sonuçları verilmiş ve detaylı bir parametrik çalışmayla incelenmiştir. Sonnet üzerindeki
simülasyonlarda anten kazancı 4.62 dB, geri dönüş değeri -11.13 dB olarak bulunmıştır.
Abstract: In this study, a four-hole and two tuning stub patch antenna which has a gain of 4.62 dB and operates
at frequency of 1.595 GHz is designed and simulated. It is expected to be widespread in the near future that can
be used in next generation wireless communication technology. Sonnet Suites [1] simulator was used and details
of the simulation results and a parametric study is given and discussed. Results of the simulations on Sonnet
gives 4.62 dB antenna gai and return loss value of -11.13 dB.
1. Giriş
MikroĢerit antenler, hafifliği, uygulandığı yüzeye kolayca uyum sağlamaları, üretim kolaylığı,
maliyetinin düĢük olması gibi özellikleri sayesinde son yıllarda daha popüler hale gelmiĢ ve daha çok alanda
kullanılmaya baĢlanmıĢtır [2-3]. Bunun yanında dar bant geniĢliği, düĢük kazanç, düĢük güç kapasitesi gibi
dezavantajları anten performansını düĢürmekte ve kullanım alanlarını kısıtlamaktadır. Son yıllarda yapılan
çalıĢmalar bu dezavantajları azaltmaya yönelik olmuĢ ve bunda da önemli ölçüde baĢarı sağlanmıĢtır [4].
MikroĢerit antenlerin en büyük dezavantajlarından olan dar bant geniĢliği probleminin belli oranlarda üstesinden
gelinmiĢ ve Defense Advanced Research Project Agency (DARPA)’ ya göre %25, Federal Communication
Commission (FCC)’ ye göre %20 olarak kabul edilen geniĢ bant sınırı, mikroĢerit antenler için de aĢılmaya
baĢlanmıĢtır [5]. MikroĢerit antenlerle ilgili ilk fikir 1953’de Deschamp tarafından ortaya atılmıĢtır [6]. 1955
yılında, Fransa’da Gutton ve Baissinot tarafından patent çalıĢmaları yapılmıĢtır [7]. 1970’li yıllarda,
kullanılabilir, düĢük kayıp tanjantına sahip, iyi alt tabaka ve cazip termal ve mekanik özelliklere sahip anten
çalıĢmaları hız kazanmıĢtır [6]. Pratikte ilk anten Howel ve Munson tarafından üretilmiĢtir [8].
2. Tasarım Adımları ve Simülasyon Sonuçları
ġekil 1'de önerilen antene ait üstten görünüĢ sunulmuĢtur.
ġekil 1 : Antenin üstten görüntüsü
Yapılan simülasyonlar sonucu elde edilen geri dönüĢ kaybı, S 11, sonuçları ġekil 2’de verilmiĢtir. Bu
sonuçların incelenmesi sonucu geri dönüĢ kaybının -10dB'nin altında olduğu noktalarda anten rezonansının
olabileceği düĢünülmektedir. Geri dönüĢ değeri -11.13dB olan noktalarda ıĢıma örüntüsüne bakılarak antenin
kazancının olup olmadığı incelenmiĢtir.
ġekil 2 : Önerilen anten için geri dönüĢ değeri
Parametrik çalıĢma aĢamasında ilk olarak dielektrik kalınlıklarda optimizasyona gidilerek Tablo 1'de
sunulan sonuçlar elde edilmiĢtir.
Tablo 1: Dielektrik kalınlığı karĢılaĢtırması
Dielektrik
kalınlığı
(mm)
Geri Dönüş
Kaybı
(S11:dB)
Rezonans
Frekansı
(GHz)
Kazanç
(dB)
3.25
-11.05
1.595
4.62
3.50
-10.54
1.59
4.45
3.75
-9.93
1.58
4.21
Tasarım aĢamasında açılan deliklerle birlikte kazanç artıĢı görülmüĢtür. Bu deliklerin boyutlarıyla ilgili
yapılan optimizasyon çalıĢması Tablo 2’de verilmiĢtir.
Tablo 2: Delik boyutlarının karĢılaĢtırılması
Boyut (mm)
10x12
10x13
10x14
Rezonans Frekansı
(GHz)
1.595
1.6
1.605
Geri dönüş kaybı
(S11:dB)
-11.16
-10.89
-10.51
Kazanç (dB)
4.62
4.59
4.55
Antenin beslemesi alttan besleme kullanarak yapılmıĢtır. Bu beslemenin avantajı, Sonnet üzerinde
optimizasyonunun kolayca yapılabilmesidir. Dezavantajı ise üretim zorluğudur. ġekil 3’te besleme yapılan
antene ait ıĢıma örüntüsü görülmektedir. Görüldüğü gibi elektrik alan ϕ polarizasyonu 1.595GHz için 4.62
seviyelerindedir. Çapraz polarizasyonun yani elektrik alan ϴ polarizasyonun -20 dB değerlerine yakın olduğu
görülmektedir.
ġekil 3 : Antene ait ıĢıma örüntüsü
5. Sonuç
Bu çalıĢmada esas amaç, kazancı 4.62 dB olan, 1.595 GHz’de çalıĢan, iki ayar çubuklu ve dört delikli bir
yama anten tasarlamaktı. Geometri, dielektrik, hava kalınlığı üzerinde optimizasyonlar yapıldığı zaman istenen
sonuçlara ulaĢılmıĢtır; 1.595GHz de -11.13dB’lik geri dönüĢ kaybı ve 4.62 dB’lik bir kazanç olmuĢtur. Çapraz
polarizasyon düzeyi -20 dB’ den daha azdır. Bir sonraki aĢamada antenin üretilmesi amaçlanmaktadır.
Kaynaklar
[1] Sonnet Software, version: 13.56, www.sonnetsoftware.com, 2013.
[2] L.KUZU ve E. ALKAN, “Microwave Planar Antenna Design”, Syracuse University Department of Electrical
Engineering and Computer Science”,2002
[3] G. P. GAURHIER, A. COURTAY, ve G. M. REBEĠZ, "Microstrip antennas on synthesized low dielectricconstant substrates", IEEE Trans. Antennas Propagat., vol. 45, pp.1310 -1314 1997
[4] GARG, R., PRAKASH, B., INDER B. ve APĠSAK, I., Microstrip Antenna Design Handbook, Artech House;
pages: 1-2, 11.2000.
[5] SAFRAN, M.I. ve K, AYDIN, E., Pek GeniĢ Bant Anten Tasarımı ve Ġmalatı, Atılım Üniversitesi, URSI
2006, pp. 401-403.
[6] Kütük H., TeĢneli A.Y., TeĢneli B.N.; “3.3 ghz mikroĢerit anten tasarımı ve farklı besleme yöntemleri için
analizi”, SAÜ. Fen Bil. Der. 17. Cilt, 1. Sayı, pp. 119-124, 2013
[7] H. GUTTON ve G. BAISSINOT, Flat Aerial for Ultra High Frequencies, French Patent No. 703113, 1995.
[8] YILDIRIM, A., YAĞCI, H. B., PAKER S., 2.4 GHz High Power Microstrip Patch Antenna Design and
Realization, Telenetronics n.p.sh, Mbreti Zog 61, Prizren, Kosova, 2000.

Download Report