Theoretical investigation and design of wideband dielectric resonator antennas
Geniş bantlı dielektrik rezonatör antenlerin analiz ve tasarımı
- Tez No: 416393
- Danışmanlar: DOÇ. DR. LALE ALATAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezde dielektrik rezonatör antenlerinin dizi yapısı içerisinde kullanımı amaçlanmıştır. Anten şekli ve besleme mekanizmalarına göre Dielektrik Rezonatör Antenler (DRA) tasarımcısına çeşitli seçim serbestliği sağlamaktadırlar. Bu tezde üç temel anten şekli; yarı küresel, silindirik ve dikdörtgen biçimli DRA'lar incelenmiş olup silindirik ve dikdörtgen biçimli DRA tasarımları yapılmıştır. Bununla birlikte tasarım başlangıcında anten boyutlarını hesaplamak için kullanılmak üzere bir yazılım geliştirilmiş, geliştirilen yazılımla tasarlanan antenlerin Sonlu Elemanlar Metodu (FEM) tabanlı elektromanyetik yapı çözücüsü kullanılarak tam dalga analizleri yapılmış ve boyutları optimize edilmiştir. 2.9-3.3GHz frekans bandında çalışan kompakt bir DRA konsepti gösterilmiştir. Tasarlanan antenlerin geriş dönüş kaybı, empedans karakteristikleri, dahili alan dağılımları ve ışıma örüntüleri incelenmiştir. Anten ve besleme mekanizmasının boyutlarının yapı üzerindeki etkileri parametrik olarak araştırılmıştır. Dikdörtgensel ve katmanlı-silindirik DRA üretilmiş ve mikroşerit yarıklar ile beslenmiştir. Dikdörtgensel DRA yapısında %20.3 -10dB geri dönüş kaybı bant genişliği ve 5.28dB kazanç gözlenmiştir. Katmanlı-silindirik DRA yapısı ile %44.7'lik -10dB geri dönüş kaybı bant genişliği ve 9.35dB kazanç elde edilmiştir. 10 derece ana hüzme genişliği ve 30dB yan hüzme seviyesi elde etmek üzere Taylor genlik dağılımlı doğrusal anten dizisi tasarımı yapılmıştır. Sekiz dikdörtgensel (ve katmanlı-silindirik) elemandan oluşan doğrusal dizide kullanılmak üzere sekiz kollu güç bölücü tasarlanmıştır. Doğrusal dizide elemanlar arası genlik dağılımını sağlayabilmek amacıyla çeşitli güç bölüm topolojileri incelenmiş, değiştirilmiş eşitsiz Wilkinson bölücü yapısı kullanılmıştır. Dizi antenler yakın alan test odasında ölçülmüştür. Anten elemanları ve dizi yapılarının ışıma ölçümleri, HFSS simülasyonları ile karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Dikdörtgensel DRA ile oluşturulan dizi yapısında 10.1 dB kazanç, -26dB yan hüzme seviyesi and 9.6 derece yarım güç hüzme genişliği, Katmanlı-silindirik DRA ile oluşturulan dizi yapısında 14.3dB kazanç, -26.9dB yan hüzme seviyesi ve 9.5 derece yarım güç hüzme genişliği elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
The aim of this thesis is to utilize Dielectric Resonator Antennas (DRA) as array elements due to their advantages over other conventional antenna elements such as dipoles and microstrip patches. Depending on both the excitation mechanisms and the antenna shape, a Dielectric Resonator Antenna (DRA) provides its designer multiple independent degrees of freedom. In this thesis three antenna shapes, namely hemispherical, cylindrical and rectangular DRAs, are investigated. The cylindrical and the rectangular shaped DRAs are used in designs. A design software that calculates the initial dimensions of the DRAs is developed and these dimensions are optimized through the full-wave analysis performed by using a Finite Element Method (FEM) based electromagnetic field solver. The concept of a compact DRA with wideband operation in 2.9-3.3 GHz frequency band is presented. The return losses, impedance characteristics, internal field distributions and radiation patterns of DRA elements are discussed. The effect of dimensional parameters of both antenna element and feed network are investigated. The rectangular and stack-cylindrical shaped DRAs are manufactured and excited via microstrip slots. For rectangular DRA a -10dB impedance bandwidth of 20.3% and a gain of 5.28dB are obtained. An enhancement is achieved both in the -10dB impedance bandwidth (44.7%) and the gain of the antenna (9.35dB) with stacked-cylindrical DRA configuration. A Taylor amplitude tapered linear array is designed to achieve 10 degree half power beam width (HPBW) with 30dB side lobe level (SLL). An 8-arm modified Wilkinson unequal power divider is designed to implement a linear array with high ratios between excitation amplitudes. Array characteristics are measured in the near field antenna measurement chamber. The prototype and the test results for the antenna element and the array structure are discussed. For rectangular DRA array, 10.1dB gain, -26dB SLL and 9.60 HPBW are obtained. For stacked-cylindrical DRA configuration, 14.3dB gain, -26.9dB SLL and 9.50 HPBW are achieved.
Benzer Tezler
- Bakışımsız metamalzemelerin elektromanyetik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of electromagnetic properties of chi̇ral metamateri̇als
İBRAHİM ÇÖMEZ
Doktora
Türkçe
2016
Fizik ve Fizik MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FARUK KARADAĞ
DOÇ. DR. MUHARREM KARARASLAN
- Design and optimization of compact vivaldi antenna with matching medium for microwave brain imaging applications
Mikrodalga beyin görüntüleme uygulamaları için eşleştirme ortamına sahip kompak vıvaldı antenin tasarımı ve optimizasyonu
CAFER UYANIK
Doktora
İngilizce
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM AKDUMAN
- Radar uygulamalarında vivaldi anten tasarımı ve optimizasyonu
Vivaldi antenna design and optimization in radar applications
ERDEM BARLİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEBAHATTİN EKER
- Perovskite güneş hücrelerinde elektron taşıma malzemeleri yapısının ve kompozisyonun SCAPS-1D simülasyon perspektifinden incelenmesi
Investigation of electron transport materials structure and composition in perovskite solar cells from SCAPS-1D simulation prospectus
CİHAN ATAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Fizik ve Fizik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NAGİHAN DELİBAŞ
PROF. DR. ALİGHOLİ NİAEİ
- Kablosuz haberleşme sistemleri için çift bant mikroşerit yama anten tasarımı
Desing of a dual-band microstrip patch antenna for wireless communication systems
İREM ŞÖLEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBandırma Onyedi Eylül ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUHAMMET NURİ SEYMAN
DR. ÖĞR. ÜYESİ BARIŞ GÜRCAN HAKANOĞLU