Dairesel yarık halka rezonatör metamalzemelerin anten kazancına etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of circular split ring resonator metamaterials on antenna gain
- Tez No: 847375
- Danışmanlar: PROF. DR. ŞÜKRÜ ÖZEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Akdeniz Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 61
Özet
Metamalzemeler, negatif elektriksel geçirgenliğe ve manyetik geçirgenliğe sahip yapay yapılardır. Radyo Frekansı sektöründe birçok farklı alanda tercih edilmektedir. Yapılan modellemeler doğrultusunda farklı karakteristik özelliklere sahip tasarımlar ortaya çıkmaktadır. Yapılan bu tez çalışmasında ilk aşamada numerik olarak hesaplanarak 8 GHz merkez frekansta çalışan bir mikroşerit anten tasarımı yapılmıştır. Yapılan tasarımda dielektrik malzeme olarak FR-4 malzeme tercih edilmiştir. Daha sonrasında optimizasyon çalışmaları ile istenilen tasarım tamamlanmıştır. Mikroşerit anten tasarımının tamamlanmasıyla bir sonraki aşamada anten uygulamalarında da tercih edilen Dairesel Yarık Halka Rezonatör tasarımı yapılmıştır. Yapılan bu tasarım 7.7 GHz - 8.3 GHz frekans aralığında negatif elektriksel geçirgenlik ve manyetik geçirgenliğe sahiptir. Dairesel Yarık Halka Rezonatör yapısında mikroşerit anten tasarımında da olduğu gibi FR-4 dielektrik malzeme kullanılmıştır. Yapılan metamalzeme tasarımı ile 6×7 bir yapı oluşturulup mikroşerit anten ile arasında 6 mm olacak şekilde analiz edilmiştir. Projenin özgün yanını da yansıtan 6×7 yapıya zemin düzlemi optimizasyonu yapılmıştır. Yapılan optimizasyon ile en yüksek anten kazancı 2.5 mm uzunluğunda bakır yapılar eklenmesiyle meydana gelmiştir. Yapılan optimizasyon ve analiz sonuçlarında mikroşerit antenin kazancı yaklaşık 2.04 dBi'den 3.02 dBi'ye yükselmiştir. Gerçekleştirilen analiz ve optimizasyon çalışmaları CST Microwave Studio programı kullanılarak yapılmıştır. Yapılan bu tasarım ve optimizasyon çalışmaları ile, metamalzeme ve zemin düzlem yapılarının kullanılmasının mikroşerit antenin geri dönüş kaybı, duran dalga oranı, kazanç, ışıma örüntüsü gibi anten parametrelerinin etkisi analiz edilmiştir. Literatürde birçok metamalzeme yapısının anten uygulamalarına etkisi üzerine çalışmalar bulunmaktadır. Yapılan araştırmalarda, metamalzeme yapısındaki zemin düzleminin anten kazancına etkisi üzerine ek bir çalışma bulunmamaktadır. Ancak yapılan bu tez çalışması ile metamalzemelerin anten uygulamaları konularında zemin düzlemi optimizasyonunun sağlanmasıyla anten kazancında artış meydana gelebileceği ifade edilmiştir. Özellikle teknolojik gelişmelerle birlikte anten tasarımları üzerine çalışmaların artarak devam edeceği düşünülmektedir. Bu tez çalışmasının ileride yapılacak metamalzeme ve anten tasarımlarına önemli bir katkı sağlayacağı öngörülmektedir.
Özet (Çeviri)
Metamaterials are artificial structures with negative permittivity and permeability. It is preferred in many different areas in the Radio Frequency industry. In line with the modeling made, designs with different characteristics emerge. In this thesis study, a microstrip antenna operating at 8 GHz center frequency was designed by numerical calculation in the first stage. FR-4 material was preferred as the dielectric material in the design. Afterwards, the desired design was completed with optimization studies. With the completion of the microstrip antenna design, the Circular Split Ring Resonator design, which is also preferred in antenna applications, was made in the next stage. This design has negative permittivity and permeability in the frequency range of 7.7 GHz - 8.3 GHz. FR-4 dielectric material is used in the Circular Split Ring Resonator structure, as in the microstrip antenna design. With the metamaterial design, a 6×7 structure was created and analyzed with a distance of 6 mm from the microstrip antenna. Ground plane optimization was performed on 6×7 structure, which also reflects the unique aspect of the project. With the optimization, the highest antenna gain was achieved by adding 2.5 mm long copper structures. As a result of the optimization and analysis, the gain of the microstrip antenna increased from approximately 2.04 dBi to 3.02 dBi. The analysis and optimization studies were carried out using the CST Microwave Studio program. With these design and optimization studies, the effect of using metamaterial and ground plane structures on antenna parameters such as return loss, standing wave ratio, gain and radiation pattern of the microstrip antenna was analyzed. In the literature, there are studies on the effects of many metamaterial structures on antenna applications. In the research conducted, there is no additional study on the effect of the ground plane in the metamaterial structure on the antenna gain. However, with this thesis study, it has been stated that antenna gain can be increased by ensuring ground plane optimization in antenna applications of metamaterials. It is thought that studies on antenna designs will continue to increase, especially with technological developments. It is anticipated that this thesis will make a significant contribution to future metamaterial and antenna designs.
Benzer Tezler
- Rezonatör tabanlı çoklu-bant soğurucu tasarımı ve sensör uygulamaları
Design of resonator based multi-band absorber and sensor applications
ALPARSLAN ÇINAR
Doktora
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAkdeniz ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SIDDIK CUMHUR BAŞARAN
- Design of pattern reconfigurable antenna employing RF-MEMS switches
RF-MEMS anahtarları kullanılarak ışıma örüntüsü yapılandırılabilen anten tasarımı
ÇAĞLAR GÖK
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LALE ALATAN
- Biyotelemetri sistemleri için optik olarak frekansı yapılandırılabilir implant anten tasarımı
Optically frequency reconfigurable implantable antenna design for biotelemetry systems
MERT ÇİFLİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAkdeniz ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SIDDIK CUMHUR BAŞARAN
- Analytical and experimental study of imperfections, stress, and temperature effects in circular MEMS gyroscopes
Yapısal kusurlar, stres ve sıcaklığın dairesel MEMS dönü-ölçerlere etkilerinin analitik ve deneysel olarak çalışılması
MEHRAN HOSSEINI PISHROBAT
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Assist. Prof. Dr. ERDİNÇ TATAR
- Yeni Cami'nin akustik açıdan performans değerlendirmesi
Evaluation of the acoustical performance of the New Mosque
EVREN YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVTAP YILMAZ DEMİRKALE