ISM Band Haberleşme Uygulamaları İçin Origami Anten Tasarımı

Abstract

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.