Desıgn of fractal antennas for RFID and wıreless communıcatıon
Radyo frekansı tanımlama ve kablosuz haberleşme uygulamaları için fraktal anten tasarımı
- Tez No: 985127
- Danışmanlar: DR. GÖKTÜRK POYRAZOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Özyeğin Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, üçüncü iterasyon Koch eğrisine dayalı çok bantlı bir fraktal antenin tasarımı, benzetimi ve karşılaştırmalı performans analizi sunulmuştur. Anten, Radyo Frekansı Tanımlama (RFID) ve kablosuz iletişim sistemleri için geliştirilmiş olup, aynı anten geometrisi kullanılarak farklı alttaş malzemelerinin geleneksel FR-4 ve yüksek dielektrik sabitine sahip Alumina (Al2O3) anten performansı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Anten yapıları, Ansys HFSS (High Frequency Structure Simulator) yazılımı kullanılarak modellenmiş ve optimize edilmiştir. Toprak düzlemi boyutları, besleme hattı genişliği ve boyu gibi kritik tasarım parametrelerinin etkilerini değerlendirmek amacıyla kapsamlı parametrik analizler gerçekleştirilmiştir. Tasarımlar, geri yansıma katsayısı (S11), Gerilim Duran Dalga Oranı (VSWR), bant genişliği, 2D ve 3D ışıma desenleri ve kazanç parametrelerine göre değerlendirilmiştir. Simülasyon sonuçları, yaklaşık εr ≈ 9.8 dielektrik sabitine sahip Alumina alttaşının, anten boyutunun önemli ölçüde küçültülmesini sağlarken yeterli düzeyde ışıma verimliliği ve çok bantlı performans sunduğunu göstermektedir. Buna karşılık, εr ≈ 4.4 olan FR-4 tabanlı tasarım daha genis¸ bant aralığı sunmakta ancak fiziksel boyut açısından daha büyüktür. Alumina bazlı tasarım, keskin rezonans tepkisi ile UHF RFID etiket okuyucu uygulamaları için uygunken; FR-4 tasarımı, genis¸ bant sağlayarak uygulama sırasında toleransları göz ardı etmeye yaramaktadır. Tasarım, yaklaşık olarak 866 MHz, 2.4 GHz ve 5.8 GHz rezonans frekanslarına ulaşmış; bu da RFID, Wi-Fi ve endüstriyel kablosuz uygulamalarla uyum sağlamıştır. Fraktal geometri sayesinde, kendine benzerlik ve alan doldurma özellikleri sayesinde hem çok bantlı çalışma sağlanmış hem de anten boyutu küçültülmüştür. Bu çalışma, düşük ve yüksek dielektrik sabitine sahip alttaşların fraktal anten tasarımındaki performanslarını sistematik olarak karşılaştırarak, alttaş farkındalıklı anten mühendisliğine katkı sunmakta ve uygulamaya özel anten tasarımı için malzeme seçiminde bir rehber niteliği taşımaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis presents the design, simulation and comparative performance analysis of a multiband fractal antenna based on the third iteration of the Koch curve, intended for Radio Frequency Identification (RFID) and wireless communication systems. The study explores how substrate material properties, particularly dielectric constant and loss tangent, influence antenna performance by implementing the same antenna geometry on two substrates: conventional FR-4 and high permittivity Alumina (Al2O3). The antenna structures were modeled and optimized using the ANSYS HFSS (Swanson Analysis Systems High Frequency Structure Simulator), with comprehensive parametric sweeps conducted to evaluate the impact of critical design parameters, including ground plane dimensions, feedline width and patch height. The designs were evaluated in terms of return loss (S11), Voltage Standing Wave Ratio (VSWR), bandwidth, radiation patterns (2D and 3D) and gain across multiple frequency bands. Simulation results indicate that the use of Alumina, with its relative permittivity of εr ≈ 9.8, enables considerable size reduction of the antenna while maintaining acceptable radiation efficiency and multiband performance. Conversely, the FR-4 based design, with εr ≈ 4.4, provides broader bandwidth but at the cost of increased physical dimensions. The results further demonstrate that the Alumina based design exhibits sharp resonance characteristics suitable for compact UHF RFID tag or reader integration, whereas the FR-4 design provides wide bandwidth, allowing tolerances to be disregarded during application. The antennas achieved resonant frequencies at approximately 866 MHz, 2.4 GHz and 5.8 GHz, making them suitable for EPC Gen2 RFID, Wi-Fi and industrial wireless applications. The use of a fractal geometry not only enabled size reduction but also facilitated multiband operation due to the self similarity and space filling characteristics inherent in the Koch structure. This work contributes to the field of substrate aware antenna engineering by offering a systematic comparison between low and high permittivity materials in fractal antenna design and provides design guidelines for selecting suitable substrates based on size, frequency and bandwidth requirements.
Benzer Tezler
- İzmir'de bazı yolların kapatılarak yaya bölgeleri oluşturma da kent peyzajını geliştirme açısından yeniden planlanması üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
BAHAR TÜRKYILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Şehircilik ve Bölge PlanlamaEge ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
- Kam yapma aparatı
Cam milling attachment
ORHAN UZUN
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FEVZİ ERCAN
- Osilaskoplar için dijital hafıza ünitesi sentezi
Başlık çevirisi yok
ZİHNİ LİMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiUludağ ÜniversitesiElektronik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERGÜR TÜTÜNCÜOĞLU
- Helisel yayların statik karakteristiklerini ölçme ve kontrol etme cihazının tasarımı ve imalatı
Design and manufacture of a device measuringand controlling the static characteristics of helical springs
MUAMMER MUSULLUOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FEVZİ ERCAN
- Sonbahar sera yetiştiriciliğine uygun hıyar çeşit seçimi
Selecting a cucumber variety suitable for glasshouse production in Autumn
MESUT OKTAY