Browsing by Author "Yerlikaya, Mehmet"

Now showing 1 - 6 of 6

5g Mobil Terminaller için Yüksek Kazançlı ve Çoklu Bant Frekans Seçici Anten Sistemi Tasarımı
(Konya Teknik Üniversitesi, 2021) Yerlikaya, Mehmet; Gültekin, Seyfettin Sinan
Bilgi ve iletişim teknolojilerindeki muazzam gelişmeler ve gittikçe artan kablosuz kullanıcı sayısı yüksek veri hızına ve kanal kapasitesine olan talebi de arttırmıştır. 1980'lerde birinci nesil (1G) ile başlayan mobil haberleşme sistemleri her on yıllık süreçte yeni bir nesil olarak kendini yenilemiş ve günümüzde "gelecek nesil" olarak da isimlendirilen beşinci nesil (5G) haberleşmesine geçilmeye başlanmıştır. 5G mobil spektrumu, 410 MHz ile 86 GHz arasında geniş bir frekans aralığını kapsamakta ve en genel anlamda düşük bant (1 GHz altı), orta bant (1 ile 6 GHz arası) ve yüksek bant (6 GHz üstü) olarak sınıflandırılmaktadır. Bu 3 frekans bölgesi için ITU tarafından belirlenen ve en öne çıkan frekans bantları ise sırasıyla; n78 (3.3-3.8 GHz), n258 (24.25-27.5 GHz veya 26 GHz), n257 (26.5-29.5 GHz veya 28 GHz) ve n260 (37-40 GHz veya 39 GHz) bantlarıdır. Diğer mobil sistemlerde olduğu gibi, 5G mobil sistemlerinin de en önemli unsurlarından birisi antenlerdir. Mikroşerit antenler, küçük profile sahip olma, üretim maliyetinin düşüklüğü, tasarım ve üretim kolaylığı gibi avantajları ile mobil sistemler için ön plana çıkmaktadır. Geleneksel mikroşerit antenlerin bilinen en yaygın dezavantajı bant genişliğinin darlığıdır. Özellikle atmosferik kayıpların arttığı yüksek frekans bölgesi için tasarlanan mikroşerit antenlerdeki diğer dezavantaj da kazanç değerinin düşüklüğüdür. Mikroşerit antenlerin bant genişliğini artırmak için bozunmuş toprak düzlemi kullanma, kısa devre pini veya oyuk ekleme, log-periyodik gibi frekans bağımsız mimari kullanımı ve parasitik yama tasarımı gibi teknikler kullanılabilmektedir. Yine kısa devre pin ya da oyuk ekleme ve elektromanyetik bant aralığı, üst katman veya frekans seçici yüzey gibi meta malzeme temelli anten tasarımları da araştırmacılar tarafından mikroşerit antenlerde kullanılan kazanç artırıma tekniklerinden bazılarıdır. Bu tez çalışmasında, gelecek nesil 5G mobil haberleşme cihazlarına yönelik 3 farklı mimari kullanılarak toplamda sekiz log-periyodik yama anten tasarımı sunulmuştur. Bu çalışmaların ilkinde, 6 GHz altı 5G uygulamalarına yönelik 3.3-4.2 GHz frekans aralığı için log-periyodik benzeri lineer azalan monopol bir yama anten yapısı tasarlanmıştır. Önerilen antenin log-periyodik yapısı, dipol (çift kutup) yerine monopol (tek kutup) olarak ve lineer mimari ile tasarlanmıştır. İkinci ve üçüncü anten çalışmasında, ilk tasarlanan log-periyodik monopol antene (LPMA) kanal kapasitesini artırmak için sırasıyla 4 ve 8 elemanlı MIMO mimarileri uygulanmıştır. Bu iki MIMO antenin de toprak düzlemlerindeki farklılıklar sayesinde çalışma bantlarına ikişer bant daha eklenerek çoklu bant anten sistemine dönüşmüştür. Bu ilk mimari ile tasarlanan üç LPMA'da 1.6 mm kalınlık ve 4.3 bağıl geçirgenliğe sahip FR4 alttaş kullanılmıştır. İkinci log-periyodik geometri ile elde edilen çalışmada, n258 bandı için geleneksel log-periyodik dipol antenden (LPDA) farklı olarak dipol elemanlarının çapraz olmayan şekilde yerleştirildiği özgün bir LPDA tasarlanmış ve iki elemanlı bir MIMO anten sistemi olarak uygulanmıştır. Üçüncü özgün log-periyodik anten mimarisinde ise, log-periyodik elemanları ilk çalışmada olduğu gibi tek düzlemde bulunmakta diğer düzlemde de kısmi bir dikdörtgen toprak düzlemi yer almaktadır. Önerilen anten mimarisinin yama kısmında yer alan her bir log-periyodik eleman, çeyrek dalga boyunda iki şerit hattın 90° açıyla birleştirilmesi ile çentikli LPMA (ÇLPMA) yapısı elde edilmiştir. Elde edilen bu son mimari ile 5G mm-dalga çalışma bölgesinde 28 GHz, 26/28 GHz ve 26/39 GHz bantlarında 3 farklı kombinasyon ile iki portlu MIMO tasarımları sunulmuştur. Mm-dalga bantları için tasarlanan LPDA ve ÇLPMA MIMO anten yapılarında dielektrik alttaş olarak bağıl geçirgenliği 2.2 ve kalınlığı 0.508 mm olan Rogers RT 5880 kullanılmıştır. Ayrıca, mm-dalga frekans bölgesinde artan atmosferik kayıpların etkisini azaltmak adına LPDA ve ÇLPMA mimari ile tasarlanan antenlere FR4 ve Rogers RO3003 dielektrik alttaşlar ile oluşturulan üst katman ve frekans seçici yüzeylerin eklenmesi ile %50'nin üzerinde kazanç artırımları gerçekleştirilmiştir. Tez çalışmasında yer alan son anten sisteminde, ilk ve üçüncü tasarımdaki log-periyodik mimarilerinin katmanlı bir şekilde birleştirilmesi ile 12 elemanlı bir MIMO anten yapısı tasarlanmıştır. Çoklu bant olarak tasarlanan katmanlı anten yapısında, üst katmanda 4 adet üçgen şekilli LPMA'dan oluşan bir MIMO sistemi bulunmakta ve 3.3-3.8 GHz frekans aralığında çalışmaktadır. Alt katmanda yer alan ÇLPMA yapısında ise 26 GHz ve 39 GHz rezonanslı toplamda 8 elemandan oluşan bir MIMO anten sistemi yer almaktadır. Bu son anten sisteminde de, üstte yer alan FR4 tabakası alt katmanda bulunan mm-dalga antenler için bir üst katman gibi davranarak anten kazancını yükseltmektedir.
Dual-Fed Wideband Mimo Antenna System Design for 5g Applications With Increased Gain With Superstrate
(Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2021) Yerlikaya, Mehmet; Gültekin, Seyfettin Sinan
In this study, a compact microstrip MIMO antenna system design with broadband for fifth generation (5G) mobile applications, also known as the next generation, is presented. The proposed antenna system consists of two identical log-periodic dipole antennas (LPDA) placed at an angle of 90° to each other. LPDAs, each consisting of 5 element arrays, are designed with Rogers RT5880 dielectric material with a thickness of 0.508mm and a relative permeability of 2.2. The total size of the MIMO antenna system is determined as 20x20 mm2, where each LPDA's size is 4.15x13 mm2. The proposed antenna system offers impedance bandwidth in the 28 GHz resonance and frequency range of 26.2-30.4 GHz. However, an isolation level above 25 dB was achieved without the need for any additional structure between MIMO elements. To increase the gain value, a superstrate with 1.52 mm height and relative permeability of 3 was also added on the MIMO antenna system. Thus, a gain increase of over 50% was achieved for the whole operating band with this superstrate. With this top layer added, an increase of over 50% has been achieved in the recommended antenna gain for the entire operating band. All the designs and simulations in the study were carried out with the moment based HyperLynx 3D EM package program. © 2021 IEEE.
Citation - WoS: 7
Citation - Scopus: 9
Enhanced Gain Dual-Port Compact Printed Meandered Log-Periodic Monopole Array Antenna Design With Octagonal-Ring Shaped Fss for Broadband 28 Ghz Applications
(Springer Heidelberg, 2024) Gültekin, Seyfettin Sinan; Yerlikaya, Mehmet
In this article, we propose a microstrip-fed printed meandered log-periodic monopole array (PMLPMA), and its dual-port configuration incorporating an octagonal ring frequency selective surface (FSS) layer. The dual-port PMLPMA antenna system has a compact structure with a total dimension of 18.75 x 18.75 mm2 and is designed to operate in the 5G n257 (28 GHz) band. The proposed PMLPMA radiator consists of five log-periodic monopole array elements, and the dual-port antenna system comprises two identical PMLPMAs placed vertically next to each other. Additionally, an octagonal ring-shaped single-layer FSS was implemented on the proposed antenna system to increase the gain across the operational band. Simulation results demonstrate that the dual-port PMLPMA antenna achieves a peak gain of about 3.5 dBi without the FSS layer, while a peak gain of 7.35 dBi is achieved when the FSS layer is augmented on the antenna. Moreover, isolation levels exceeding 30 dB are obtained for both cases between the 26.5-29.5 GHz frequency ranges. To verify the simulation results, the dual-port PMLPMA antenna system, and the octagonal ring-shaped FSS layer are also prototyped. The measurements align closely with the simulations in terms of performance criteria such as gain, bandwidth, and radiation patterns. Thus, the 28 GHz band antenna system exhibits great potential for 5G mobile applications.
Citation - WoS: 3
Citation - Scopus: 5
A Low Profile Wideband Log Periodic Microstrip Antenna Design for C-Band Applications
(LGEP-SUPELEC, 2019) Yerlikaya, Mehmet; Gültekin, Seyfettin Sinan; Uzer, Dilek
In this study, a wideband and low profile microstrip log periodic monopole antenna (LPMA) design for C-band applications is presented. The proposed antenna consists of a monopole log periodic patch in the equilateral triangular dimensions with the microstrip line fed and a rectangular ground plane. The antenna has 9x19.8 mm(2) overall size, thickness of 1.6 mm, 4.3 dielectric constant, and 0.02 tangent loss. According to the simulation results, the proposed antenna has a 60% bandwidth while operating in the frequency band of 4.25-7.95 GHz and 5 GHz resonance frequency. The proposed antenna was also prototyped on FR4 substrate and the results obtained from the measurements were quite similar to the simulations.
Lte/5g Mobil Terminaller için Log-periyodik Tekniği Kullanılan Üç Bant Dört Elemanlı Mımo Anten Dizisi
(2020) Yerlikaya, Mehmet; Gültekin, Seyfettin Sinan; Uzer, Dilek
Bu çalışmada, günümüz teknolojisi olan LTE ya da 4.5G ile gelecek nesil olarak da bilinen beşinci nesil (5G) mobil iletişimde kullanılan mobil terminaller için dört elemanlı çoklu giriş çoklu çıkış (MIMO) mimarisinde yeni bir yama anten dizisi sunulmuştur. Önerilen anten dizisinde yer alan her bir eleman log-periyodik yama şeklinde tasarlanmış ve karşılıklı gelen MIMO elamanları birbirinin özdeşi olacak şekilde yerleştirilmiştir. Bilindiği gibi, günümüzde yer alan mobil cihazlar oldukça kompakt yapıya sahiptirler. Bu cihazlarda yer alan anten sistemlerinin de bu boyutlara uygun olmaları gerektiğinden, önerilen antenin toplam boyutu 80×150mm2 ile standart bir akıllı cihazla eşdeğerdir. Önerilen antenin tasarımından sonra, 4.3 nispi geçirgenliğe ve 1.6 mm kalınlığa sahip FR4 substrat üzerine baskı devre (PCB) teknolojisi kullanılarak prototip üretimi de gerçekleştirilmiştir. Önerilen antenin ölçüm ve simülasyon değerleri arasında büyük oranda bir benzerlik elde edilmiştir. Önerilen dört elemanlı MIMO anten, 2.5-3 GHz, 3.3-4.2 GHz ve 4.95-6 GHz frekans bantları arasında -10 dB ve altında ölçülen yansıma katsayısı değerleri ile üç bant ışıma yapmaktadır. Bu frekans bantları sırasıyla LTE 46, LTE 38 ve 5G C-bantlarını tam olarak kapsamaktadır. Belirtilen frekans bantlarında 16 dB ve üzerinde bir izolasyon seviyesi ile oldukça iyi bir karşılıklı kuplaj değerine sahiptir. Bununla birlikte, önerilen üç bantlı MIMO anten 2.6 GHz, 3.6 GHz ve 5.5 GHz rezonans frekansı noktalarında sırasıyla 0.7 dBi, 3.5 dBi ve 4 dBi olacak şekilde kazanç değerleri vardır. Ayrıca, önerilen MIMO anten dizisi belirtilen üç frekans bandı için de %60 ve üzerinde bir verimliğe sahiptir. Son olarak, ışıma patternleri incelendiğinde, önerilen MIMO anten dizisinin her üç frekans noktasında da çok yönlü bir ışıma sergilediği görülmüştür.
A Novel Design of a Compact Wideband Patch Antenna for Sub-6 Ghz Fifth-Generation Mobile Systems
(2020) Yerlikaya, Mehmet; Gültekin, Seyfettin Sinan; Uzer, Dilek
In this paper, a new broadband patch antenna design for fifth-generation (5G) sub-6 GHz mobile systems is presented. The proposed 5G antenna has a very compact size with an overall dimension of 10.7 × 22.5 mm2. The 5G antenna consists of a log-periodic patch in the form of an equilateral triangle with a 50 ? microstrip line feed and a ground plane of rectangular shape. The prototype of the proposed 5G antenna was made by etching on an FR4 substrate with a 1.6mm thickness, 4.3 dielectric constant and 0.02 tangent loss. The 5G antenna is designed and simulated for the frequency band range of 3.4-4.2 GHz. According to the measurement results, the 5G antenna impedance band range is determined as 3.1-3.9 GHz. Besides, the proposed 5G antenna has also near-omnidirectional radiation patterns both simulation and measurement at the resonance frequencies of 3.8 GHz and 3.5 GHz, respectively. According to these results, the proposed antenna is showed similar radiation characteristics in both measured and simulated results. With all these radiation and physical properties, the proposed log-periodic patch antenna is very suitable for sub-6 GHz 5G mobile applications.