Metamalzeme tabanlı mikroşerit MIMO anten tasarımı
Metamaterial based microstrip MIMO antenna design
- Tez No: 990995
- Danışmanlar: DOÇ. DR. KAYHAN ÇELİK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Günümüzde haberleşme teknolojileri büyük bir hızla gelişmekte olup bu gelişim, beraberinde daha yüksek veri iletim hızları, düşük gecikme süreleri ve çok kullanıcılı iletişim ihtiyaçlarını da gündeme getirmektedir. Özellikle 5G haberleşme sistemleri, yüksek bant genişliği, güçlü yönlülük, küçük boyut ve portlar arası izolasyon gibi çeşitli anten performans gereksinimlerini ortaya çıkarmaktadır. Bu tez çalışmasında, söz konusu ihtiyaçlara yanıt verebilecek, dört portlu parazitik elemanlı metayüzeyli mikroşerit MIMO anten sistemi tasarlanmıştır. Çift katmandan oluşan sistemin her iki katmanında da dielektrik sabiti 4,4, kayıp tanjantı 0,025 ve yüksekliği 1,6 mm olan FR-4 alttaş malzeme kullanılmıştır. Alt katmanda koaksiyel olarak beslenen özgün bir yama anten tasarımı yapılmıştır. Alt katmanın alt kısmında toprak düzlemi, üst kısmında anten yaması arada ise FR4 malzeme bulunmaktadır. 4 portlu sistemde antenler kutuplanma çeşitliliğini artırmak amacıyla birbirine dik olacak şekilde yerleştirilmiştir. Antenler arası izolasyonu artırmak için yama antenlerin merkezine parazitik eleman yerleştirilmiştir. Bu yapının üzerine üst katman eklenmiştir. Üst katmanın alt kısmı boş, üst kısmında ise metayüzey vardır. Önerilen anten 3,18-3,88 GHz bant aralığında çalışmaktadır ve n78 bandını tamamen kapsarken, n77 bandını da %64,45 oranında kapsamaktadır. Önerilen antende yamalar arasındaki mesafe serbest uzay dalga boyu cinsinden 0,34'tür ve antenler arasında 23,38 dB'den fazla izolasyon sağlanmıştır. Önerilen antenin çalışma bant aralığında en yüksek kazancı 7,30 dBi, ışıma verimliliği %67 ile %80 arasındadır. Zarf korelasyon katsayısı 0,017'den düşük olup çeşitlik kazancı 9,99'dur. Elde edilen sonuçlar, önerilen anten yapısının 5G mobil haberleşme sistemleri başta olmak üzere çeşitli modern kablosuz iletişim uygulamalarında n77 ve n78 bandında etkin biçimde kullanılabileceğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
The rapid evolution of modern wireless communication technologies has generated increasing demands for higher data rates, reduced latency, and reliable multi-user connectivity. 5G communication systems, in particular, impose stringent antenna performance requirements, including wide impedance bandwidth, enhanced radiation directivity, compact physical dimensions, and high inter-port isolation. In response to these requirements, this thesis proposes a four-port microstrip MIMO antenna integrating parasitic elements and a metasurface superstrate. The overall structure consists of two layers, both realized on an FR-4 substrate with a relative permittivity of 4,4, a loss tangent of 0,025 and a thickness of 1,6 mm. The bottom layer comprises a novel coaxial-fed patch antenna configuration, featuring a ground plane on the lower surface, a radiating patch on the upper surface, and an FR-4 dielectric layer in between. To enhance polarization diversity, the four antenna elements are arranged orthogonally. Furthermore, a centrally positioned parasitic element is incorporated to improve mutual isolation among the radiating elements. The top layer consists of an air region on the lower side and a metasurface sheet placed on the upper side, functioning as an electromagnetic performance-enhancing superstrate. The proposed antenna operates within the 3,18-3,88 GHz band, fully covering the n78 band and achieving 64,45% coverage of the n77 band. In the proposed antenna design, the spacing between the patch elements is 0,34 in terms of the free-space wavelength, and an isolation level greater than 23,38 dB is achieved between the antenna elements. Within the operational band, the antenna exhibits a maximum gain of 7,30 dBi and radiation efficiency ranging from 67% to 80%. Additionally, the envelope correlation coefficient remains below 0,017, while the diversity gain reaches 9,99. The results demonstrate that the proposed antenna offers a compact, high-performance solution suitable for next-generation wireless communication systems, particularly for 5G applications operating in the n77 and n78 frequency bands.
Benzer Tezler
- Reconfigurable MIMO antenna array based metamaterials for 5G and other modern wireless communication networks
5G ve diğer modern kablosuz iletişim ağları için yeniden yapılandırılabilir MIMO anten dizisi tabanlı metamateryaller
HUMAM NEAMAH HUSSEIN HUSSEIN
Doktora
İngilizce
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolKarabük ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FERHAT ATASOY
PROF. DR. TAHA A. ELWI
- Metamalzeme tabanlı mikroşerit beslemeli bir yama anten tasarımı
Design of a microstrip patch antenna on metamaterial substrate
MEHPARE ORGA
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEVDET IŞIK
- 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
HÜSEYİN AKÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Savunma ve Savunma TeknolojileriKara Harp Okulu KomutanlığıTeknoloji Yönetimi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HASAN KOÇER
DR. ERDAL TORUN
- 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
- Metamalzeme temelli mikroşerit sistemlerde elektromanyetik indüklenmiş saydamlık
Electromagnetically induced transparency in metamaterial based microstrip systems
YASEMİN GÜNEŞ DULKADİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Fizik ve Fizik MühendisliğiAnkara ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BARIŞ AKAOĞLU