Metamalzeme Yapılarıyla Fraktal Anten Parametrelerinin İyileştirilmesi

Özet

Bu çalışmada 5,47 GHz’de çalışan bir fraktal anten tasarımı yapılmış ve bu antenin yönlülüğünün,kazancının ve verimliliğinin Metamalzemeli yapılar kullanılarak iyileştirilmesi amaçlanmıştır. FIT tabanlısimülasyon programı yardımıyla dairesel şekillerden oluşmuş ve her daire arasındaki oran sabit 0,65 olanbir fraktal anten tasarlanmıştır. Her biri 38 mm x 38 mm boyutunda, 2x4 birim hücreli eşkenar dörtgenyapılardan oluşmuş olan MTM yapısı yine aynı simülasyon programında tasarlanmıştır. MTM yapılarınsimülasyon sonucunda elde edilen S11 ve S21 parametre değerleri kullanılarak, yapının etkin dielektriksabiti, etkin manyetik geçirgenliği ve kırılma indisi hesaplanmış ve hesaplanan bu değerlerin negatifolduğu görülmüştür. Metamalzemesiz fraktal antenin S11 değeri 5,47 GHz’de-16,973 dB iken, 2 MTMyapısı ile bu değer -25,908 dB değerine kadar düşmüştür. Ayrıca, antenin yönlülüğü 6,65 dBi’den9,67 dBi’ye, kazancı ise 1,19 dB’den 5,99 dB’ye yükselmiştir. Fraktal anten ve MTM’li yapınınfabrikasyonları yapılmış olup, farklı sayılarda MTM yapısı anten üzerine 90 derece gelecek şekilde monteedilmiş ve ölçüm sonuçları elde edilmiştir. Ölçüm sonuçları ile simülasyon sonuçları karşılaştırılmış vesimülasyon sonuçları ile ölçüm sonuçlarının birbiri ile uyum içerisinde olduğu görülmüştür

Abstract

In this study, a fractal antenna operating at 5.47 GHz has been designed and it is aimed to improve the directivity, gain and efficiency of this antenna by using Metamaterials. With the help of a FIT-based simulation program, a fractal antenna consisting of circular shapes with a fixed ratio of 0.65 between each circle is designed. The MTM structure, which is composed of 2x4 unit cell rhombus structures, each of 38 mm x 38 mm, is designed in the same simulation program. Using the S11 and S21 parameter values obtained from the simulation of MTM structures, effective dielectric constant, effective magnetic permeability and refractive index of the structure are calculated and these values are found to be negative. While the S11 value of the fractal antenna without MTM is -16.973 dB at 5.47 GHz, it has decreased to -25.908 dB with 2 MTM structures. In addition, the antenna’s directivity has increased from 6.65 dBi to 9.67 dBi and its gain has increased from 1.19 dB to 5.99 dB. Fractal antenna and MTM structure are fabricated, different numbers of MTM structure have been mounted on antenna at 90 degrees and measurement results are obtained. Measurement results and simulation results are compared and it is seen that the simulation results and the measurement results are in good agreement with each other