Yıl 2019, Cilt , Sayı 16, Sayfalar 785 - 791 2019-08-31

ISM Band Haberleşme Uygulamaları İçin Origami Anten Tasarımı

Alper ÇALIŞKAN [1] , Ahmet KIZILAY [2] , Mehmet Ali BELEN [3] , Peyman MAHOUTİ [4]


Son yıllarda, ebatları büyük antenlerin maliyetleri düşürmek adına minyatürleştirilmesi giderek artan bir ihtiyaç haline gelmiştir. Özellikle ticari ve askeri uygulamalar için küçük boyutlu, hafif ve geniş bantlı anten tasarımları önem kazanmıştır. Bu sebeple yeniden yapılandırılabilen antenler son yıllarda haberleşme alanındaki ihtiyaçlardan dolayı popüler hale gelmektedir. Yeniden yapılandırılabilen antenler çok fonksiyonlu ve çok bantlı çalışmalar gibi benzersiz avantajlara sahip olmasının yanı sıra, tasarımların minyatürleştirilmesi sayesinde ilgi çekmektedir. Boyut indirgeme amaçlı yeniden yapılandırılabilen anten tasarımında kullanılan tekniklerden biri de Origami katlama sanatıdır. Origami iki boyutlu ortamı katlama vasıtasıyla istenen belirli özelliklerde belirli bir biçime getirilmesi olarak tanımlanabilir. Origami antenler hacim veya alandan tasarruf sağlamaları yönünden oldukça kullanışlıdır. Bununla birlikte Origami şekillerinin, hâli hazırda kullanılan antenlerin yerlerine geçerek klasik anten sistemlerinde köklü yenilikler getirebileceği düşünülmektedir. Bu çalışma kapsamında küçük boyutlu, taşınabilir, katlanabilir, düşük maliyetli ve ayarlanabilir yapılı anten tasarım problemini aşmak için değişebilen katlamalı/Origami mikrodalga antenler incelenmiştir. Bu çalışma kapsamında ISM bant haberleşme sistemleri için loop ve helis anten modelleri incelenmiştir. Tasarımlarda CST Microwave Studio programı kullanılarak anten yapılarına ait bant genişliği, yansıma S11, kazanç ve ışıma örüntüsüne ek, antenin katlama-açılma durumuna göre tasarımlara ait performans değişimleri incelenmiştir. Bu çalışma kapsamında 2.4 GHz frekans bandı uygulamaları için katlanabilir, yüksek kazançlı origami anten modelleri (Yagi-loop ve Helis) tasarımı yapılmıştır. Yapılan simülasyonlar sonucunda antenlerin geri-dönüş kaybı S11 -10dB altında elde edilmiştir. Anten boyutları katlanmaları ile %75-%80 oranında küçülebilmektedir. Yapılan simülasyonlar sonucunda origami anten yapısı sayesinde ağırlık, taşınabilirlik, istifleme, maliyet, yüksek performans, huzme yönlendiriciliği açısından önemli derecede katkı sağlayabileceği görülmüştür. Önerilen anten yapısının belirtilen özeliklerinden dolayı birçok askeri ve ticari uygulamada avantaj sağlayacağı düşünülmektedir.

Origami anten, Boyut azaltma, Yeniden yapılandırılan anten, ISM band uygulamaları
  • Demaine ED and O’Rourke J. Geometric folding algorithms: linkages, origami, polyhedra. Cambridge University Press: New York, 2007.
  • Gerard J. Hayes, Ying Liu, Jan Genzer, Gianluca Lazzi, and Michael D. Dickey, “Self-Folding Origami Microstrip Antennas,” IEEE Trans. Antennas & Propagation, vol. 62, no. 10, pp. 5416-5419, October 2014.
  • Kimionis, J.; Georgiadis, A.; Isakov, M.; Qi, H.J.; Tentzeris, M.M. , “3D/inkjet-printed origami antennas for multi-direction RF harvesting”, Microwave Symposium (IMS), 2015 IEEE MTT-S International, Pages: 1 - 4, Year: 2015, DOI: 10.1109/MWSYM.2015.7166878
  • S. Felton, M. Tolley, E. Demaine, D. Rus, R. Wood, “A method for building self-folding machines,” Science, vol. 345 issue 6197, pp. 644-646, August 2014.
  • Shun Yao, Xueli Liu, Georgakopoulos, S.V., Tentzeris, M. M., “A novel reconfigurable origami spring antenna,” Antennas and Propagation Society International Symposium (APSURSI), Memphis, TN, 2014, pp 374-375.
  • Shun Yao; Xueli Liu; Georgakopoulos, S.V. , “A mode reconfigurable Nojima origami antenna”. Antennas and Propagation & USNC/URSI National Radio Science Meeting, 2015 IEEE International Symposium on, Pages: 2237 - 2238, Year: 2015, DOI: 10.1109/APS.2015.7305507
  • Xueli Liu; Shun Yao; Georgakopoulos, S.V. , “Reconfigurable origami equiangular conical spiral antenna “, Antennas and Propagation & USNC/URSI National Radio Science Meeting, 2015 IEEE International Symposium on, Pages: 2263 - 2264, Year: 2015 , DOI: 10.1109/APS.2015.7305520.
  • Xueli Liu; Shun Yao; Georgakopoulos, S.V. ,“Frequency reconfigurable origami quadrifilar helical antenna with reconfigurable reflector”,2015 IEEE International Symposium on Antennas and Propagation & USNC/URSI National Radio Science Meeting, Pages: 2217 - 2218, Year: 2015, DOI: 10.1109/APS.2015.7305497.
  • Xueli Liu; Georgakopoulos, S.V.; Tentzeris, M. , “A novel mode and frequency reconfigurable origami quadrifilar helical antenna”, Wireless and Microwave Technology Conference (WAMICON), 2015 IEEE 16th Annual, Pages: 1 - 3, Year: 2015, DOI: 10.1109/WAMICON.2015.7120416
Birincil Dil tr
Konular Mühendislik
Bölüm Makaleler
Yazarlar

Orcid: 0000-0002-4608-8023
Yazar: Alper ÇALIŞKAN
Kurum: YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ
Ülke: Turkey


Orcid: 0000-0002-4099-8288
Yazar: Ahmet KIZILAY
Kurum: YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ

Orcid: 0000-0001-5588-9407
Yazar: Mehmet Ali BELEN (Sorumlu Yazar)
Kurum: ARTVIN CORUH UNIVERSITY
Ülke: Turkey


Orcid: 0000-0002-3351-4433
Yazar: Peyman MAHOUTİ
Kurum: YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ
Ülke: Turkey


Tarihler

Yayımlanma Tarihi : 31 Ağustos 2019

APA Çalışkan, A , Kızılay, A , Belen, M , Mahouti̇, P . (2019). ISM Band Haberleşme Uygulamaları İçin Origami Anten Tasarımı . Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi , (16) , 785-791 . DOI: 10.31590/ejosat.573379