Kablosuz haberleşme sistemleri için çift bant mikroşerit yama anten tasarımı
Desing of a dual-band microstrip patch antenna for wireless communication systems
- Tez No: 1007884
- Danışmanlar: PROF. DR. MUHAMMET NURİ SEYMAN, DR. ÖĞR. ÜYESİ BARIŞ GÜRCAN HAKANOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bandırma Onyedi Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışması kapsamında, modern kablosuz haberleşme sistemlerinin gereksinim duyduğu yüksek veri iletim hızı, düşük gecikme süresi ve geniş bant genişliği kriterlerini karşılamak amacıyla çift bantlı bir mikroşerit yama anten (YA) tasarımı ve analizi gerçekleştirilmiştir. Güncel haberleşme teknolojilerindeki kompakt ve çok fonksiyonlu cihaz ihtiyacı, anten tasarımlarında çoklu bant karakteristiğine sahip verimli yapıların geliştirilmesini kritik hale getirmektedir. Bu doğrultuda; düşük maliyet ve üretim kolaylığı avantajları nedeniyle FR-4 dielektrik taban malzemesi tercih edilerek, mikroşerit hat beslemeli ve özgün slot (yarık) modifikasyonlarına sahip bir anten modeli geliştirilmiştir. Tasarım aşamasında, temel anten geometrisine ait parametreler teorik formülasyonlar ışığında hesaplanmış; tasarımın optimizasyon ve performans doğrulama süreçleri ise CST Studio Suite® tam dalga elektromanyetik simülasyon yazılımı ile yürütülmüştür. Başlangıçtaki tek bantlı çalışma karakteristiğini çift banda taşımak amacıyla yama geometrisi üzerinde slot modifikasyonları yapılmış; slot uzunluğu (Su), genişliği (Sg) ile besleme slotu geometrik değişkenlerinin (Fu, Fg) performans üzerindeki etkileri parametrik analizlerle incelenmiştir. Optimizasyon çalışmaları neticesinde; maksimum empedans uyumu, optimal geri dönüş kaybı (S11) ve yüksek yönlü ışıma performansı elde edilmiştir. Simülasyon sonuçları, geliştirilen modifiye yama antenin (MYA) 4,73 GHz ve 5,23 GHz frekanslarında olmak üzere iki belirgin rezonans sergileyerek çift bant operasyonunu başarıyla gerçekleştirdiğini ortaya koymuştur. Elde edilen -56,37 dB ve -28,65 dB değerlerindeki geri dönüş kayıpları, antenin yüksek verimlilikte çalıştığını; her iki rezonans bandında 2'nin altında seyreden Gerilim Duran Dalga Oranı (GDDO) değerleri ise 50 Ω besleme hattı ile mükemmel empedans uyumunun sağlandığını teyit etmektedir. Radyasyon analizleri, MYA tasarımının konvansiyonel modellere kıyasla daha odaklanmış bir ışıma paterni ve gelişmiş yönlülük karakteristiği sunduğunu göstermiştir. Yüzey akım dağılımı incelemelerinde, maksimum 511 A/m² değerine ulaşan elektromanyetik akımın slot bölgelerinde yoğunlaştığı gözlemlenmiş olup, bu durum yapılan geometrik modifikasyonların hedeflenen rezonans modlarını etkin bir şekilde tetiklediğini kanıtlamaktadır. Prototip aşamasında 40 x 40 mm boyutlarında FR-4 dielektrik taban kullanılarak imal edilen MYA; 4,79 GHz ve 5,32 GHz çalışma frekanslarında sırasıyla -33,85 dB ve -22,52 dB geri dönüş kaybı değerleri sergilemiştir. Aynı frekans noktalarında elde edilen 1,02 ve 1,15 GDDO değerleri, deneysel sonuçların yüksek empedans uyumuna sahip olduğunu doğrulamaktadır. Sonuç olarak geliştirilen MYA; geometrik sadeliği, düşük üretim maliyeti ve yüksek elektromanyetik performansı optimize eden bütüncül bir yapı sunmaktadır. Bu çalışma; FR-4 dielektrik tabanlı, tek katmanlı bir konfigürasyon ile 4,79 GHz ve 5,32 GHz frekans bantlarında stabil çift bant operasyonu gerçekleştirilebileceğini kanıtlamıştır. Elde edilen veriler, önerilen anten tasarımının Kablosuz Yerel Alan Ağları (WLAN) ve Mikrodalga Erişimi için Dünya Çapında Birlikte Çalışabilirlik (WiMAX) standartları kapsamında, modern haberleşme sistemleri için kompakt ve yüksek verimli bir alternatif teşkil ettiğini ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
Within the scope of this thesis, the design and analysis of a dual-band microstrip patch antenna (PA) have been carried out to meet the criteria of high data transmission rates, low latency, and wide bandwidth required by modern wireless communication systems. The necessity for compact and multi-functional devices in contemporary communication technologies makes the development of efficient structures with multi-band characteristics critical in antenna design. Accordingly, an antenna model featuring microstrip line feed and original slot modifications has been developed, utilizing FR-4 dielectric substrate due to its advantages of low cost and ease of fabrication. In the design phase, the parameters of the fundamental antenna geometry were calculated in light of theoretical formulations, while the optimization and performance verification processes were conducted using CST Studio Suite® full-wave electromagnetic simulation software. To transition the initial single-band operating characteristic to a dual-band response, slot modifications were implemented on the patch geometry. The effects of the slot length (Su), slot width (Sg), and feed slot geometric variables (Fu, Fg) on performance were investigated through parametric analyses. As a result of the optimization studies; maximum impedance matching, optimal return loss (S11), and high-directivity radiation performance were achieved. Simulation results have demonstrated that the developed modified patch antenna (MPA) successfully performs dual-band operation by exhibiting two distinct resonances at frequencies of 4,73 GHz and 5,23 GHz. The obtained return loss values of -56,37 dB and -28,65 dB signify high operational efficiency, while the Voltage Standing Wave Ratio (VSWR) values, which remain below 2 in both resonance bands, confirm excellent impedance matching with the 50 Ω feed line. Radiation analyses have indicated that the MPA design offers a more focused radiation pattern and improved directivity characteristics compared to conventional models. In surface current distribution investigations, it was observed that the electromagnetic current, reaching a maximum value of 511 A/m², is concentrated in the slot regions; this confirms that the implemented geometric modifications effectively trigger the target resonance modes. The MPA, fabricated on an FR-4 dielectric substrate with dimensions of 40 x 40 mm during the prototyping phase, exhibited return loss values of -33,85 dB and -22,52 dB at operating frequencies of 4,79 GHz and 5,32 GHz, respectively. The VSWR values of 1,02 and 1,15 obtained at these same frequency points confirm that the experimental results possess high impedance matching. In conclusion, the developed MPA offers a holistic structure that optimizes geometric simplicity, low production costs, and high electromagnetic performance. This study has demonstrated that stable dual-band operation can be achieved at 4,79 GHz and 5,32 GHz frequency bands using a single-layer configuration based on an FR-4 dielectric substrate. The obtained data reveal that the proposed antenna design constitutes a compact and highly efficient alternative for modern communication systems within the scope of Wireless Local Area Network (WLAN) and Worldwide Interoperability for Microwave Access (WiMAX) standards.
Benzer Tezler
- 5G kablosuz haberleşme sistemleri için DGS ve slot yükleme tekniklerini kullanarak 28/38 GHz çift bant mikroşerit yama anten tasarımı
Using DGS and slot upload techniques for 5G wireless communication systems 28/38 GHz dual tape microstripper patch antenna design
GÖZDE SÜNER
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiMersin ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ AKDAĞLI
- Güvenlik maksatlı radar sistemleri için yüksek kazançlı mikroşerit yama anten tasarımı
Design of high gain microstrip patch antenna for security purposes radar systems
KADİR ÖZENÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHava Harp Okulu KomutanlığıElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA EMRE AYDEMİR
YRD. DOÇ. DR. AHMET ÖNCÜ
- 5G mobil terminaller için yüksek kazançlı ve çoklu bant frekans seçici anten sistemi tasarımı
High gain and multi band frequency selective antenna system design for 5G mobile terminals
MEHMET YERLİKAYA
Doktora
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKonya Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEYFETTİN SİNAN GÜLTEKİN
- Metamalzeme tabanlı mikroşerit MIMO anten tasarımı
Metamaterial based microstrip MIMO antenna design
AHMET YUMUŞAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KAYHAN ÇELİK
- Design and implementation of microstrip patch antennas from narrowband to ultra-wideband with high interport isolation for in band full duplex communication systems
Band içi tam çift yönlü haberleşme sistemleri için portlar arası izolasyonu yüksek dar banttan çok geniş banta kadar mikroşerit yama antenlerin tasarımı ve gerçeklenmesi
LÜTFİ YİĞİT EROL
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiPROF. DR. İBRAHİM TEKİN