Geniş bantlı metamalzeme tabanlı mikroşerit anten yapıların tasarım, optimizasyon, fabrikasyon ve ölçümleri
Design, optimization, fabrication and measurements of wide band metamaterial based microstrip antenna structures
- Tez No: 428737
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HASAN KOÇER, DR. ERDAL TORUN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Savunma ve Savunma Teknolojileri, Science and Technology, Defense and Defense Technologies
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kara Harp Okulu Komutanlığı
- Enstitü: Savunma Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Teknoloji Yönetimi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 103
Özet
Son yıllarda gerek askeri gerekse ticari uygulamalarda boyutları küçültülmüş ancak aynı zamanda geniş bant genişliğine sahip antenlere olan ihtiyaç artmaktadır. Bu bağlamda, kompakt, hafif, düşük profil, düşük maliyet ve geniş bant genişliği gibi kavramlar kablosuz iletişim sistemleri tasarımcıları tarafından gerçekleştirilmesi gereken önemli zorlukların başında gelmektedir. Bu konuda mikroşerit antenler, basit yapıları, küçük boyutları, düzgün ve eğimli yüzeylere uygulanabilmeleri, üretim maliyetlerinin düşüklüğü ve sert yüzeylere uygulandığında dayanıklı olmaları gibi bir çok dikkat çekici özelliği ile öne çıkmaktadır. Ancak, en önemli dezavantajı dar bant genişliğine sahip olmalarıdır. Sol elli malzemeler ya da diğer ismiyle bilinen metamalzemeler; doğada var olmayan elektromanyetik özelliklerinin teorik ve deneysel olarak ispatlanmasıyla birlikte, araştırmacılar tarafından birçok pratik uygulamada ve özellikle de anten tasarımlarında kullanılmaya başlanmıştır. Bu tez çalışmasında, metamalzeme tabanlı geniş bant mikroşerit anten yapıların tasarım, optimizasyon, üretim ve ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan yapının simülasyon ortamında istenilen frekans aralığında optimizasyonu yapılarak üretimi gerçekleştirilmiştir. Ölçüm ve simülasyon sonuçları karşılaştırılmış, laboratuvar ve dış ortamda yazılım tabanlı telsiz kullanılarak kablosuz haberleşme uygulaması ve elektromanyetik çit uygulaması yapılmıştır. Bu çalışma sekiz bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde, metamalzeme tabanlı geniş bant mikroşerit anten yapıların askeri amaçlı kullanılabilirliğine ilişkin tezin amacı ile bu kapsamda nasıl bir çalışma yöntemi izleneceği ve ne tür analizlerin yapılacağı belirtilmiştir. İkinci bölümde, metamalzeme kavramı ve teorik altyapısı incelenerek elektromanyetik dalganın metamalzeme ortamlarda ilerlemesine ilişkin özellikler anlatılmıştır. Üçüncü bölümde, literatürde bulunan metamalzeme tabanlı anten yapılar özetlenerek çalışmamızla paralellik gösteren geniş bant antenler incelenmiştir. Dördüncü bölümde, metamalzeme tabanlı geniş bant anten yapının tasarım, simülasyon, üretim ve ölçüm aşamaları anlatılmıştır. Ayrıca metamalzeme antenle karşılaştırma yapabilmek maksadıyla benzer özelliklerde klasik mikroşerit anten de incelenmiştir. Beşinci bölümde, metamalzeme anten ile yazılım tabanlı telsiz kullanılarak iç ve dış ortamlarda kablosuz haberleşme uygulaması ve güç alım performansı ölçümü yapılmıştır. Altıncı bölümde, laboratuvar koşullarında metamalzeme antenler ile yazılım tabanlı telsiz destekli sanal elektromanyetik çit uygulaması gerçekleştirilmiştir. Yedinci bölümde, metamalzeme antenlerin de kullanılabileceği yazılım tabanlı telsiz destekli duvar arkası hareket algılama ve yer tespiti hakkında yapılabilecek çalışmalar için ön bilgi verilmiştir. Son olarak sekizinci bölümde ise, sonuçlar değerlendirilmiş ve tasarlanan metamalzeme anten yapının potansiyel kullanım alanları açıklanmıştır. Ayrıca gelecek çalışmalarda neler yapılabileceği hakkında bilgi verilmiştir.
Özet (Çeviri)
In recent years, the need for small sized and brodened bandwidth antennas has increased in both military and commercial applications. In that respect, compact size, lightweight, low profile, low cost and broadened bandwidth are now quite important challenges to be accomplished by the designers of wireless communication systems. On this issue, the printed microstrip antennas present attractive features, such as a simple structure, small size, conformable to planar and nonplanar surfaces, inexpensive to manufacture and mechanically robust when mounted on rigid surfaces. However, major disadvantage of microstrip antenna is narrow frequency bandwidth. Since the artificial left-handed materials (LHMs) or other named metamaterials were theoretically and experimentally demonstrated, scientists and engineers have tested various ways to bring these artificial material into practical applications, especially in antennas. In this study, metamaterial based broadband microstrip antenna structure's design, optimization, fabrication and measurements are explained. The antenna is fabricated after optimization of the designed structure in the desired frequency range in simulation. Measurement results are compared with simulated ones and the metamaterial antennas are used for wireless communication and electromagnetic fence applications by using software defined radio in both lab and outdoor environments. This study consists of eight chapters. In the first chapter, the availability of metamaterial based broadband microstrip antenna structures for military purposes, the aim of the study and the working methods are discussed. In the second chapter, metamaterial concept by examining the theoretical background and electromagnetic wave propagation in metamaterial environment are described. In the third chapter, metamaterial based antenna structures found in literature are summarized and examined, especially ones with widebands which are parallel with our study. In the fourth chapter, metamaterial based broadband antenna design, simulation, fabrication and measurement steps are described. Also, a conventional microstrip antenna which is same sized with our proposed structure is studied in order to make comparison. In the fifth chapter, the metamaterial antenna's power reception performance is measured in a wireless communication application by using software defined radio in both lab and outdoor environments. In the sixth chapter, a virtual electromagnetic fence appliaction is set up in lab circumstances by using two metamaterial antennas and software defined radios. In the seventh chapter, a preliminary information is given about through-wall motion detecting and locating application with software defined radio where the metamaterial antennas can be employed. And finally, the last chapter describes the results evaluated and potential uses of proposed antenna. It also provides information about what can be done in future studies.
Benzer Tezler
- Bant çentik karakteristiği gösteren metamalzeme tabanlı ultra geniş bant mikroşerit anten tasarımı
Metamaterial based ultra wideband microstrip antenna design showing band notched characteristics
GÜRTAY SEZAY GÜRSOY
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKırklareli ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SENA ESEN BAYER KESKİN
- Radara karşı görünmezlik sağlamak maksadıyla mikrodalga frekanslarda geniş bantlı metamalzeme tabanlı elektromanyetik ışıma emici yapıların tasarım, optimizasyon, fabrikasyon ve ölçümleri
Design, optimization, fabrication and measurement of metamaterial based electromagnetic wave absorbers at microwave frequencies for radar invisibility purpose
KADİR ÖZDEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Bilim ve TeknolojiKara Harp Okulu KomutanlığıTeknoloji Yönetimi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HASAN KOÇER
DR. OKAN MERT YÜCEDAĞ
- Metamaterial based wideband infrared absorbers
Metamalzeme tabanlı kızılötesi sönümleyiciler
KADİR ÜSTÜN
Doktora
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖNÜL SAYAN
- Elektronik soğutucular için geniş bantlı yama tipisoğurucu kuşak tasarımı
Wideband patch-type emw absorbing belt design forelectronic heat sinks
ZEYNEP KOCAMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAkdeniz ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELÇUK HELHEL
- Design, fabrication and characterization of an ultra-broadband metamaterial absorber using bismuth in the near infrared region
Yakın kızılötesi bölgesinde çalışan çok geniş bantlı bir metamalzeme soğurucunun bizmut kullanılarak tasarımı, üretimi ve karakterizasyonu
İMRE ÖZBAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖNÜL SAYAN