Adaptif Huzme Yönlendirmeli 7 Elemanlı ETPID Anten Tasarımı

Öz

Modern haberleşme sistemlerinin en önemli özelliklerinden biri elektronik tarama yeteneğidir. Günümüzde haberleşme uygulamalarında frekans tarama, zaman gecikmeli tarama, faz tarama gibi elektronik tarama yöntemleri kullanılır. Yeni ve daha ucuz elektronik tarama yöntemleri için araştırmalar devam etmektedir. Bu çalışma kapsamında elektronik huzme yönlendirme özelliğine sahip Elektriksel Taramalı Pasif Işımalı Dizi (ETPID, Electrically Steerable Passive Array Radiator ESPAR) tabanlı akıllı anten sisteminin tasarımı ve donanım imalatı gerçekleştirilmiştir. Anten tasarımı, tasarım parametrelerinin tanımlarını, benzetim sonuçlarını, üretimi ve ölçüm sonuçlarını içerir. Yedi elemanlı ETPID anteni, aktif merkez elemanı ve altı adet pasif eleman ile tasarlanmıştır. Paraziter elemanlara varikap diyotlar yüklenirken, pasif dipol elemanlarının reaktans yüklerinin değerleri değiştirilerek maksimum (azami) kazanç istenilen yöne kolayca yönlendirilir. Parazitik elemanların reaktans yüklerinden birinin kontrol edildiği banttaki tüm frekanslar için aynı desen yönlendirmesi vardır. Yedi elemanlı ETPID anteni tasarlanmıştır. Yedi Elemanmlı ETPID anteni, dinamik ışın yönlendirme yeteneğine sahip olacak şekilde tasarlanmıştır. Theta ve phi'nin belirtilen yönlerinde 7dB kazanç elde edilmiştir. Tasarlanan antenin bant genişliği 450 MHz'dir ve ışın 360 derece yönlendirmiştir. Değişken kapasiteler kullanılarak yapılan ölçümler sonucunda, varaktör diyotların kapasite değişimi ile elektronik huzme tarama gerçekleştirilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• dizi anten,huzme yönlendirme,akıllı anten,ETPID

References

1. Alrabadi, O.N., Perruisseau-Carrier, J., Kalis, A.(2012). MIMO transmission using a single RF source: theory and antenna design, IEEE Trans. Antennas Propag., 60, (2), pp. 654–664.
2. Anbaran, A.G., Mohammadi, A., Abdipour, A. (2015). Capacity enhancement of ad hoc networks using a new single-RF compact beamforming scheme, IEEE Trans. Antennas Propag., 63, (11), pp. 5026–503.
3. A-info, lb8180, 0.8-18 Ghz broadband horn antenna available at: http://www.ainfoinc.com/en/p_ant_h_brd.asp
4. Cheng, J., Hashiguchi, M., Iigusa, K., Ohira, T., (2002).Electronically steerable parasitic array radiator antenna for omniand sector pattern forming applications to wireless ad hoc networks, IEE Proceedings online, no. 20030548 doi:10.1049/ipmap: 20030548.
5. Dimousios, T. D., Tsitouri, C. I., Panagiotou, S. C., Capsalis, C. N., (2008). Design and Optimization of a Multipurpose Tri-band Electronically Steerable Parasitic Array Radiator (ESPAR) Antenna with Steerable-Beam-Pattern for Maximum Directionality at the Frequencies of 1.8, 1.9 and 2.4 GHz with the Aid of Genetic Algorithms,” Loughborough Antennas & Propagation Conference, pp. 253-256.
6. Gyoda, K., Ohira,., (2000). Design of Electronically Steerable Passive Array Radiator (ESPAR) Antennas, IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium, vol. 2, pp. 922-925.
7. Ilsoo, S., Gwak, D. (2016). Single-RF MIMO-OFDM system with beam switching antenna, EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking.
8. Islam, M.R., Ali, M.(2010). ‘Elevation plane beam scanning of a novel parasitic array radiator antenna for 1900MHz mobile handheld terminals’, IEEE Trans. Antennas Propag., 2010, 58, (10), pp. 3344–3352

9. Liberti, J.C., Rappaport, T.S.,(1999). Smart Antennas for Wireless Communications, IS-95 and Third Generation CDMA Applications, P. Hall PTR.
10. Liu, H.T., Gao, S., Loh, T.H.(2012). Electrically small and low cost smart antenna for wireless communication, IEEE Trans. Antennas Propag., , 60, (3), pp. 1540–1549
11. Petit, L., Dussopt, L., Laheurte, J.M. (2006). MEMS-switched parasitic-antenna array for radiation pattern diversity, IEEE Trans. Antennas Propag.,, 54, (9), pp. 2624–2631
12. Preston, S.L., Thiel, D.V., Lu, J.W., et al.(1997). Electronic beam steering using switched parasitic patch elements, IET Electron. Lett., 33, (1), pp. 7–8
13. Sawaya, T., Iigusa, K., Taromaru, M., et al. (2004). Reactance diversity: proof-ofconcept experiments in an indoor multipath-fading environment with a 5-GHz prototype planar ESPAR antenna. Proc. IEEE Consumer Communications and Networking Conf., CCNC, Jan 2004, pp. 678–680
14. Schlub,R., Lu, J., Ohira, T. (2003).Seven-Element Ground Skirt Monopole ESPAR Antenna Design From a Genetic Algorithm and the Finite Element Method, IEEE Transactıons on Antennas and Propagation, 51(11),3033-3039.
15. Sun, J., Chen, W., Wang, X., Jiang, W., Feng, Z., (2012). Design and preliminary analysis of a pattern reconfigurable terminal MIMO antenna for receiving antenna selection, ICMMT2012, pp.1737-1740.
16. Yousefbeiki, M., Perruisseau-Carrier, J. (2014). Towards compact and frequencytunable antenna solutions for MIMO transmission with a single RF chain, IEEE Trans. Antennas Propag., 2014, 62, (3), pp. 1065–1073
17. Zhang, S., Huff, G.H., Feng, J., et al.(2004). A pattern reconfigurable microstrip parasitic array, IEEE Trans. Antennas Propag., 52, (10), pp. 2773– 2776