Theoretical investigation and design of wideband dielectric resonator antennas
Geniş bantlı dielektrik rezonatör antenlerin analiz ve tasarımı
- Tez No: 416393
- Danışmanlar: DOÇ. DR. LALE ALATAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 127
Özet
Bu tezde dielektrik rezonatör antenlerinin dizi yapısı içerisinde kullanımı amaçlanmıştır. Anten şekli ve besleme mekanizmalarına göre Dielektrik Rezonatör Antenler (DRA) tasarımcısına çeşitli seçim serbestliği sağlamaktadırlar. Bu tezde üç temel anten şekli; yarı küresel, silindirik ve dikdörtgen biçimli DRA'lar incelenmiş olup silindirik ve dikdörtgen biçimli DRA tasarımları yapılmıştır. Bununla birlikte tasarım başlangıcında anten boyutlarını hesaplamak için kullanılmak üzere bir yazılım geliştirilmiş, geliştirilen yazılımla tasarlanan antenlerin Sonlu Elemanlar Metodu (FEM) tabanlı elektromanyetik yapı çözücüsü kullanılarak tam dalga analizleri yapılmış ve boyutları optimize edilmiştir. 2.9-3.3GHz frekans bandında çalışan kompakt bir DRA konsepti gösterilmiştir. Tasarlanan antenlerin geriş dönüş kaybı, empedans karakteristikleri, dahili alan dağılımları ve ışıma örüntüleri incelenmiştir. Anten ve besleme mekanizmasının boyutlarının yapı üzerindeki etkileri parametrik olarak araştırılmıştır. Dikdörtgensel ve katmanlı-silindirik DRA üretilmiş ve mikroşerit yarıklar ile beslenmiştir. Dikdörtgensel DRA yapısında %20.3 -10dB geri dönüş kaybı bant genişliği ve 5.28dB kazanç gözlenmiştir. Katmanlı-silindirik DRA yapısı ile %44.7'lik -10dB geri dönüş kaybı bant genişliği ve 9.35dB kazanç elde edilmiştir. 10 derece ana hüzme genişliği ve 30dB yan hüzme seviyesi elde etmek üzere Taylor genlik dağılımlı doğrusal anten dizisi tasarımı yapılmıştır. Sekiz dikdörtgensel (ve katmanlı-silindirik) elemandan oluşan doğrusal dizide kullanılmak üzere sekiz kollu güç bölücü tasarlanmıştır. Doğrusal dizide elemanlar arası genlik dağılımını sağlayabilmek amacıyla çeşitli güç bölüm topolojileri incelenmiş, değiştirilmiş eşitsiz Wilkinson bölücü yapısı kullanılmıştır. Dizi antenler yakın alan test odasında ölçülmüştür. Anten elemanları ve dizi yapılarının ışıma ölçümleri, HFSS simülasyonları ile karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Dikdörtgensel DRA ile oluşturulan dizi yapısında 10.1 dB kazanç, -26dB yan hüzme seviyesi and 9.6 derece yarım güç hüzme genişliği, Katmanlı-silindirik DRA ile oluşturulan dizi yapısında 14.3dB kazanç, -26.9dB yan hüzme seviyesi ve 9.5 derece yarım güç hüzme genişliği elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
The aim of this thesis is to utilize Dielectric Resonator Antennas (DRA) as array elements due to their advantages over other conventional antenna elements such as dipoles and microstrip patches. Depending on both the excitation mechanisms and the antenna shape, a Dielectric Resonator Antenna (DRA) provides its designer multiple independent degrees of freedom. In this thesis three antenna shapes, namely hemispherical, cylindrical and rectangular DRAs, are investigated. The cylindrical and the rectangular shaped DRAs are used in designs. A design software that calculates the initial dimensions of the DRAs is developed and these dimensions are optimized through the full-wave analysis performed by using a Finite Element Method (FEM) based electromagnetic field solver. The concept of a compact DRA with wideband operation in 2.9-3.3 GHz frequency band is presented. The return losses, impedance characteristics, internal field distributions and radiation patterns of DRA elements are discussed. The effect of dimensional parameters of both antenna element and feed network are investigated. The rectangular and stack-cylindrical shaped DRAs are manufactured and excited via microstrip slots. For rectangular DRA a -10dB impedance bandwidth of 20.3% and a gain of 5.28dB are obtained. An enhancement is achieved both in the -10dB impedance bandwidth (44.7%) and the gain of the antenna (9.35dB) with stacked-cylindrical DRA configuration. A Taylor amplitude tapered linear array is designed to achieve 10 degree half power beam width (HPBW) with 30dB side lobe level (SLL). An 8-arm modified Wilkinson unequal power divider is designed to implement a linear array with high ratios between excitation amplitudes. Array characteristics are measured in the near field antenna measurement chamber. The prototype and the test results for the antenna element and the array structure are discussed. For rectangular DRA array, 10.1dB gain, -26dB SLL and 9.60 HPBW are obtained. For stacked-cylindrical DRA configuration, 14.3dB gain, -26.9dB SLL and 9.50 HPBW are achieved.
Benzer Tezler
- Design and implementation of UW-based collision avoidance system for underground mines
Yeraltı maden ocakları için UWB tabanlı çarpışma önleme sistemi tasarımı ve uygulanması
MURAT İSMAİL KÜÇÜKYILMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ECE OLCAY GÜNEŞ
- Micromagnetic modeling and demonstration of wide bandwidth and ultralow power skyrmion-based spintronic devices and circuits
Geniş bantlı ve ultradüşük güç tüketen skyrmion temelli spintronik aygıt ve devrelerin mikromanyetik modellenmesi ve ispatlanması
ARASH MOUSAVI CHEGHABOURI
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Assist. Prof. Dr. MEHMET CENGİZ ONBAŞLI
- Investigation of tightly coupled arrays for wideband applications
Sıkı etkileşimli dizilerin genişbant uygulamalar için incelenmesi
KAAN ARDA
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEVLÜDE GÜLBİN DURAL ÜNVER
- 0.1-8GHz CMOS distributed amplifier
0.1-8GHz CMOS dağılmış parametreli kuvvetlendirici
ALİ EKBER KILIÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. METİN YAZGI
- Memristör tabanli kaotik sistemlerin tasarimi ve kaotik haberleşme sistemlerine uygulanmasi
Design of memristor based chaotic systems and application to chaotic communication systems
MUHAMMET EMİN ŞAHİN
Doktora
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiFırat ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HASAN GÜLER
PROF. DR. SERDAR ETHEM HAMAMCI