Doğrusal ve düzlemsel mikroşerit dizi antenlerin tasarımı ve kazanç yönünden karşılaştırılması

Yıl 2018, Cilt: 9 Sayı: 2, 617 - 624, 25.09.2018

İsa Ataş , Muhammed Bahaddin Kurt Teymuraz Abbasov

Öz

Bu çalışmada, S frekans bandındaki çevresel algılama
uygulamalarında kullanılacak iki farklı mikroşerit dizi anten tasarımı
sunulmuştur. Yapılan bu çalışma doğrusal ve düzlemsel mikroşerit dizi
antenlerin yüksek kazanç yönünden benzetim sonuçlarının karşılaştırılmasını
içermektedir. Dizi anten tasarımı aşamasında yüksek kazanç
ile birlikte yönlü ışıma yapan anten modelleri amaçlanmıştır.

1x4 ve 2x2 dizi anten modelleri, kolay elde edilebilen, maliyeti ucuz olan dielektrik sabiti 4.4 ve kalınlığı yaklaşık 1.6 mm olan FR4 yalıtkan malzeme ile hazırlanmıştır. Dizi antenler, üç boyutlu tam dalga elektromanyetik yapı analizi ANSOFT HFSS programı kullanılarak tasarlanmıştır.  

Tasarım
aşamasında dizi antenlerin iletim hattı kayıpları T-junction ve Wilkinson güç
bölücüsü teknikleri kullanılarak optimize edilmeye çalışılmış ve empedans uyumu
gerçekleştirilmiştir. Ayrıca iletim hattındaki istenilmeyen yansımaları minimum
seviyeye çekmek ve kapasitif yüklenmeyi azaltmak için dönemeçlerdeki gereksiz
alanlar kaldırılmıştır.

 Tek
elemanlı antenin ürettiği kazanç 2.64 dB ve yönelticilik 6.69 dB iken, çeyrek
dalga dönüşüm besleme ile tasarlanan 1x4 ve 2x2 dizi antenlerde sırasıyla
9.10 dB ve 7.10 dB kazanç ve 12.29 dB ve 11.18 dB yönelticilik değerleri
gözlemlenmiştir. Aradaki kazanç kaybı, kullanılan dielektrik malzemenin kayıplı
bir yapıya sahip olmasından dolayıdır. Önerilen 1x4 ve 2x2 dizi antenlerin
çıkış parametrelerinden yansıma kaybı (RL), duran dalga oranı (VSWR), giriş
empedansı, kazanç ve ışıma örüntü diyagramları karşılaştırmalı olarak
verilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Mikroşerit dizi anten, çeyrek dalga dönüşümü, empedans uyumu, kazanç, HFSS

Kaynakça

• ANSYS HFSS (v. 15), (2014). Ansys Corporation. Canonsburg, PA, USA.
• Balanis, C. A., (2005). Antenna Theory Analysis and Design. Wiley- Interscience Hoboken, NJ, USA.
• Douville R.J.P., James D.S., (1978). Experimental study of symmetric microstrip bends and their compensation, IEEE Transactions Microwave Theory Technology, 26, 3, 175–182.
• Garg, R., Bhartia, P., Bahl, I., Ittipiboon, A., (2001). Microstrip Antenna Design Handbook, Artech House Antennas and Propagation Library, 1-2.
• Hazila, O., Aljund, S.A., (2010). Performance Comparison between Rectangular and Circular Patch Antenna Array, IEEE Student Conference on Research and Development.
• Howell, J. Q., (1975). Microstrip Antennas, IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 90-93.
• James, J. R., Hall, P. S., (1998). Handbook of Microstrip Antennas, The Institution of Engineering and Technology. 2.edition, Number of Pages: 1350.
• Kumar, G., Ray, K.P., (2003). Broadband Microstrip Antennas, Artech House, USA.
• Matin, M. A., Sayeed, A. I., (2010). A Design Rulefor Inset Fed Rectangular Microstrip Patch Antenna, WSEAS Transcation on Communications, 1, 9.
• Mohd Shah M.S.R., Suaidi M.K., Abdul Aziz M.Z.A., Che Rose M.R., Abd. Kadir M.F., Ja'afar A.S., Rahim M.K.A., (2008). Design of 1x2, 1x4, and 2x2 Dual Polarization Microstrip Array Antenna, Proceedings of IEEE 2008 6th National Conference on Telecommunication Technologies.
• Munson, R. E., (1973). Single Slot Cavity Antennas Assembly, U.S. Patent No.3713162, Jan 23.
• Rajeshree, V., (2017). Design of Array Antenna for Body Centric Communication, Y. Lisans tezi, Faculty of Engineering University of Malaya Kuala Lumpur.
• Slimani A., Bennani, S.D., Alami, A., E., and Amellal, M., (2017). Gain and bandwidth enhancement of New Planar microstrip array antennas geometry for C band weather radar applications, International Journal of Microwave and Wireless Technologies, 1139-1146.
• Sipora K. R., Lorraine, K.J.S., Ratnam, D. V., (2014). Design of Inset-Fed Ceramic Patch Array Antenna for Pseudolite Based Positioning Applications, International Journal of Innovative Research and Development, 3, 11.
• Goger H., (2001). A Practical Guide to the Design of Microstrip Antenna Arrays. http://www.microwavejournal.com/articles/3144-a-practical-guide-to-the-designof-microstrip-antenna-arrays.html, (22.03.2018)