X ve Ku Bandı İçin Dikdörtgen Ve Simetrik L-Şekilli Yarıklara Sahip Çoklu Bant Yama Antenlerde Malzeme Etkileri

Kubra Sarikaya; Barış Gürcan Hakanoğlu; Serkan Keser

doi:10.29130/dubited.1115619

TR EN

X ve Ku Bandı İçin Dikdörtgen Ve Simetrik L-Şekilli Yarıklara Sahip Çoklu Bant Yama Antenlerde Malzeme Etkileri

Abstract

Bu çalışmada içeriden beslemeli X bandında çalışan yeni bir dikdörtgen yama anten yapısı önerilmiştir. Üzerinde yapılan tasarım işlemleri ile antenin, tek bantta çalışan geleneksel mikroşerit yama antenden X bandı ve Ku bandında çalışan bir çoklu frekans antene dönüştürülmesi anlatılmıştır. Önerilen yapı dielektrik sabiti 2,2 olan RT5880 ve dielektrik sabiti 4,3 olan FR4 alt tabakalar üzerinde tasarlanmış ve farklı malzemelerde tasarımın geçerliliği gösterilmiştir. Ayrıca önerilen yapının farklı malzemeler için nasıl cevap verdiği araştırılmış, FR4 malzemesi için 8 GHz bandında 183 MHz’lik bir band genişliği artışına ilaveten daha yüksek frekans bölgelerinde ek rezonanslar ile uyarıldığı görülürken, RT5880 malzemesi için ise sadece 8 GHz bandına ek rezonansların uyarıldığı bulunmuş fakat bütün frekans bölgesi için anten kazancı bakımından daha kararlı bir çalışma sergilediği sonucuna varılmıştır. Yeni anten modeli FR4 tabanı ile tasarlandığında 8,52 GHz, 11,42 GHz ve 13,44 GHz frekanslarında rezonansa sahipken RT5880 tabanı ile tasarım yapıldığında rezonansların 8,51 GHz, 10,53 GHz ve 11,57 GHz frekanslarında sadece X bandında kaldığı görülmüştür. Ayrıca bu çalışma frekansları için anten kazançları FR4 tabanı için 8,52 GHz’de 7,16 dBi, 11,42 GHz’de 3,70 dBi ve 13,44 GHz’de 7,09 dBi; RT5880 tabanı için 8,51 GHz’de 8,07 dBi, 10,53 GHz’de 7,55 dBi ve 11,57 GHz’de 7,38 dBi olarak bulunmuştur.

Keywords

Çoklu bant çalışma, Ku bandı, L-şekilli yarıklar, mikroşerit yama antenler, X bandı

Material Effects for Multiband Patch Antennas With Rectangular and Symmetrical L-Shaped Slots For X And Ku Bands

Abstract

In this study, a new inset fed rectangular patch antenna structure operating at X and Ku bands is proposed. Conversion from a conventional microstrip patch antenna operating in a single band to a multi-frequency antenna operating in X band and Ku band is explained with the design processes on it. The proposed structure is designed on RT5880 with a dielectric constant of 2.2 and FR4 with a dielectric constant of 4.3. So it is achieved to demonstrate the validity of the design in different materials. For the FR4 material, in addition to a bandwidth increase of 183 MHz in the 8 GHz band, additional resonances are induced in the higher frequency regions. For the RT5880 material, it is found that only additional resonances are excited in the 8 GHz band, but it is concluded that it has showed a more stable operation in terms of antenna gain for the whole frequency region. The new antenna model which is designed with the FR4 dielectric has resonances at 8.52 GHz, 11.42 GHz and 13.44 GHz frequencies and the antenna with the RT5880 dielectric has resonances only within the X range at 8.51 GHz, 10.53 GHz and 11.57 GHz. In addition, antenna gains for these operating frequencies are 7.16 dBi at 8.52 GHz, 3.70 dBi at 11.42 GHz and 7.09 dBi at 13.44 GHz for the FR4 dielectric; for the RT5880 dielectric, it is found to be 8.07 dBi at 8.51 GHz, 7.55 dBi at 10.53 GHz, and 7.38 dBi at 11.57 GHz.

Keywords

Multiband operation, Ku band, L-shaped slots, microstrip patch antennas, X band

References

[1] A. Dastranj, F. Bahmanzadeh, “A Compact UWB Antenna Design Using Rounded Inverted L-Shaped Slots and Beveled Asymmetrical Patch,” Progress In Electromagnetics Research C, Vol. 80, pp. 131–140, 2018.
[2] J. W. Wang, J. Y. Pan, X. N. Ma, Y. Q. Sun, “A Band-Notched UWB Antenna with L-Shaped Slots and Open-Loop Resonator,” 2013 IEEE International Conference on Applied Superconductivity and Electromagnetic Devices, 2013, pp. 312-315.
[3] L. Guo , H. Yu, W. Che, W. Yang, “A Broadband Reflectarray Antenna Using Single-Layer Rectangular Patches Embedded With Inverted L-Shaped Slots,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 67, no. 5, pp. 3132-3139, 2019.
[4] Z. X. Yang, H. C. Yang, J. S. Hong, Y. Li “Bandwidth Enhancement of a Polarization Reconfigurable Patch Antenna With Stair-Slots on the Ground,” IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 13, pp. 579-582, 2014.
[5] R. Zaker, C. Ghobadi, J. Nourinia “Bandwidth Enhancement of Novel Compact Single and Dual Band-Notched Printed Monopole Antenna With a Pair of L-Shaped Slots,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 57, no. 12, pp. 3978-3983, 2009.
[6] M. Moosazadeh, S. Kharkovsky “Compact and Small Planar Monopole Antenna With Symmetrical L- and U-Shaped Slots for WLAN/WiMAX Applications,” IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, vol. 13, pp. 388-391, 2014.
[7] H. Nornikman, F. Malek, N. Saudin, M. Md. Shukor, N. A. Zainuddin, M. Z. A. Abd Aziz, B. H. Ahmad, M. A. Othman “Design of Rectangular Stacked Patch Antenna with Four L-Shaped Slots and CPW-Fed for WiMAX Application,” 2013 3rd International Conference on Instrumentation, Communications, Information Technology and Biomedical Engineering (ICICI-BME), 2013, pp. 39-43.
[8] Y. S. Zheng, S. J. Fang “Dual-band rectangular patch antenna with a pair of L -shaped slots for WLAN for application,” 2005 IEEE International Symposium on Microwave, Antenna, Propagation and EMC Technologies for Wireless Communications, 2005, pp. 185-187.
[9] C. L. Mak, K. M. Luk, K. F. Lee and Y. L. Chow “Experimental study of a microstrip patch antenna with an L-shaped probe,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 48, no. 5, pp. 777-783, 2000.
[10] S. Raghavan, T. Shanmuganantham, M. S. Kishore Kumar “Reconfigurable Patch Antenna with Switchable L-Shaped Slots for Circular Polarization Diversity,” Microwave and Optical Technology Letters, vol. 50, no. 9, pp. 2348-2350, 2008.

[11] N. Ojaroudi “Compact UWB monopole antenna with enhanced bandwidth using rotated L‐shaped slots and parasitic structures,” Microwave and Optical Technology Letters, vol. 56, no. 1, pp. 175-178, 2014.
[12] S. I. H. Shah, S. Bashir, A. Altaf “Miniaturization of microstrip patch antenna by using various shaped slots for wireless communication systems,” 2014 XIXth International Seminar/Workshop on Direct and Inverse Problems of Electromagnetic and Acoustic Wave Theory (DIPED), 2014, pp. 92-95.
[13] M. Nirmen, E. K. Hamad “Tri-band microstrip antenna with L-shaped slots for bluetooth/WLAN/WiMAX applications,” 2016 33rd National Radio Science Conference (NRSC), 2016, pp. 73-80.
[14] A S. L. S. Yang, A. A. Kishk, K. F. Lee “Wideband circularly polarized antenna with L-shaped slot,” IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 56, no. 6, pp. 1780-1783, 2008.
[15] Computer Simulation Technology (CST) Microwave Studio, Ver. 2016, Framingham, MA, USA, 2016.
[16] Rogers Corporation RT/duroid 5880 High Frequency Laminates Datasheet, Rogers Corp., Chandler, AZ, USA, 2017.
[17] Laminated Plastics FR4 Technical Datasheet, Laminated Plastics Corp., Billierica, MA, USA, 2017.
[18] C. A. Balanis, Antenna Theory Analysis and Design, 3rd ed., New Jersey, USA, J. Wiley&Sons, 2005, ch. 14, pp. 811-826.

Details

Primary Language

Turkish

Subjects

Engineering

Journal Section

Research Article

Authors

Kubra Sarikaya
0000-0002-5969-126X
Türkiye

Barış Gürcan Hakanoğlu ^*
0000-0002-5157-8414
Türkiye

Serkan Keser
0000-0001-8435-0507
Türkiye

Publication Date

April 30, 2023

Submission Date

May 12, 2022

Acceptance Date

September 10, 2022

Published in Issue

Year 2023 Volume: 11 Number: 2

DOI

https://doi.org/10.29130/dubited.1115619

IZ

https://izlik.org/JA47UY64PN

APA

Sarikaya, K., Hakanoğlu, B. G., & Keser, S. (2023). X ve Ku Bandı İçin Dikdörtgen Ve Simetrik L-Şekilli Yarıklara Sahip Çoklu Bant Yama Antenlerde Malzeme Etkileri. Duzce University Journal of Science and Technology, 11(2), 1094-1104. https://doi.org/10.29130/dubited.1115619

AMA

1.Sarikaya K, Hakanoğlu BG, Keser S. X ve Ku Bandı İçin Dikdörtgen Ve Simetrik L-Şekilli Yarıklara Sahip Çoklu Bant Yama Antenlerde Malzeme Etkileri. DUBİTED. 2023;11(2):1094-1104. doi:10.29130/dubited.1115619

Chicago

Sarikaya, Kubra, Barış Gürcan Hakanoğlu, and Serkan Keser. 2023. “X Ve Ku Bandı İçin Dikdörtgen Ve Simetrik L-Şekilli Yarıklara Sahip Çoklu Bant Yama Antenlerde Malzeme Etkileri”. Duzce University Journal of Science and Technology 11 (2): 1094-1104. https://doi.org/10.29130/dubited.1115619.

EndNote

Sarikaya K, Hakanoğlu BG, Keser S (April 1, 2023) X ve Ku Bandı İçin Dikdörtgen Ve Simetrik L-Şekilli Yarıklara Sahip Çoklu Bant Yama Antenlerde Malzeme Etkileri. Duzce University Journal of Science and Technology 11 2 1094–1104.

IEEE

[1]K. Sarikaya, B. G. Hakanoğlu, and S. Keser, “X ve Ku Bandı İçin Dikdörtgen Ve Simetrik L-Şekilli Yarıklara Sahip Çoklu Bant Yama Antenlerde Malzeme Etkileri”, DUBİTED, vol. 11, no. 2, pp. 1094–1104, Apr. 2023, doi: 10.29130/dubited.1115619.

ISNAD

Sarikaya, Kubra - Hakanoğlu, Barış Gürcan - Keser, Serkan. “X Ve Ku Bandı İçin Dikdörtgen Ve Simetrik L-Şekilli Yarıklara Sahip Çoklu Bant Yama Antenlerde Malzeme Etkileri”. Duzce University Journal of Science and Technology 11/2 (April 1, 2023): 1094-1104. https://doi.org/10.29130/dubited.1115619.

JAMA

1.Sarikaya K, Hakanoğlu BG, Keser S. X ve Ku Bandı İçin Dikdörtgen Ve Simetrik L-Şekilli Yarıklara Sahip Çoklu Bant Yama Antenlerde Malzeme Etkileri. DUBİTED. 2023;11:1094–1104.

MLA

Sarikaya, Kubra, et al. “X Ve Ku Bandı İçin Dikdörtgen Ve Simetrik L-Şekilli Yarıklara Sahip Çoklu Bant Yama Antenlerde Malzeme Etkileri”. Duzce University Journal of Science and Technology, vol. 11, no. 2, Apr. 2023, pp. 1094-0, doi:10.29130/dubited.1115619.

Vancouver

1.Kubra Sarikaya, Barış Gürcan Hakanoğlu, Serkan Keser. X ve Ku Bandı İçin Dikdörtgen Ve Simetrik L-Şekilli Yarıklara Sahip Çoklu Bant Yama Antenlerde Malzeme Etkileri. DUBİTED. 2023 Apr. 1;11(2):1094-10. doi:10.29130/dubited.1115619

Cited By

5G Uygulamaları için Optimize Edilmiş Çift Bantlı Mikroşerit Anten Tasarımı

Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi

https://doi.org/10.31466/kfbd.1677402