Abstract:

5G (beşinci nesil) hücresel sistemlerin, mobil hizmet ve uygulamalara olan talebi karşılayacak geniş bir frekans bölgesinde çalışması bekleniyor. 5G uygulamalara yönelik antenlerin, 5G haberleşmenin planlanan milimetre dalga frekans aralığında atmosferik soğurma / boş alan yayılım kaybı dikkate alınarak kompak yapı, üstün kazanç ve ultra bant genişliği sağlamaları beklenmekte. Bu sebeple gelecek 5G uygulamaları için anten tasarımı süreci oldukça çetrefilli bir süreç tanımlıyor. Bu makalede, toprak düzlemi ve rezonatör kısmı boşluk içeren dairesel bir yama yapısına dayanan yüksek kazançlı, geniş bantlı bir mm dalga anten geliştirilmiştir. Tasarlanan anten, yaygın olarak kullanılan bir tam dalgalı elektromanyetik çözücü ile analiz edilmiştir. Sırasıyla, S11 yansıma katsayısı, E düzlemi ve H düzlemindeki anten ışıma demetleri, yüzey akım dağılımı (J), anten yönlülüğü (D) ve antenin maksimum kazanç değerlerini kapsayan anten tasarımına ilişkin esas başarım ölçütleri elde edilmiştir. Simülasyon sonuçları, aralıklı dairesel yama tabanlı tasarımın, 5G hücresel sistemlerin 24 − 28 GHz bandını kapsayan 21.6 − 28.8 GHz frekans aralığında −10 dB altında S11 yanıtına sahip olduğunu ortaya koymaktadır. Ayrıca, alt toprak tabakaya ve üst yayıcı tabakaya simetrik olarak yerleştirilen daire şeklindeki eş merkezli boşlukların yan lob seviyesini −10 dB değerinin altına düşürdüğü, ve anten kazancını arttırdığı gözlemlenmiştir. Anten performansındaki bu iyileşme, boşluklar sayesinde oluşturulan yeni akım bölgelerinin büyük girdap akım dağılımlarına ev sahipliği yapmasına bağlanmaktadır. 10 mm × 13 mm yüzey alanı ile önerilen anten 9.44 dBi tepe kazancı ve %85'in üzerinde bir ışıma verimliliği göstermiştir. Yüksek kazanç ve kompak yapısı sbebiyle önerilen anten gelecek nesil 5G aygıtlarla uyumluluk göstermektedir.

Keywords: