Esnek alttaş üzerine anten ve pasif mikrodalga devre elemanları analizi ve tasarımı

Bu tez, esnek alt taşlar üzerine pasif mikrodalga devrelerinin tasarımı ve analizi ile ilgilidir. Tezin içeriği, malzeme karakterizasyonu, tasarım ve üretim olmak üzere üç bölüme ayrılmıştır. Analiz için iki tekstil örneği (pamuk ve kot kumaşı) ile iki farklı kalıp silikon (PDMS ve AK-Sil1310T) seçilmiştir. Pamuk, kot kumaşı, PDMS ve AK-Sil1310T'nin dielektrik özellikleri, 1-12 GHz frekans bandında dalga kılavuzu ve halka rezonatörü kullanılarak belirlenmiştir. Dalga kılavuzu ölçme düzeneği, X-bandı (8.2-12.5 GHz) dikdörtgen dalga kılavuzları, vektör ağ analizörü, eş eksenli kablolar ve N-tipi eş eksenli konnektörden dalga kılavuzuna dönüştürücülerden oluşur. Ölçülecek malzemelerinin saçılma parametreleri, dalga kılavuzu düzeneği ile ölçülmüş, Nicolson-Ross-Wier algoritması kullanılarak ölçülen saçılma parametrelerinden dielektrik özellikleri hesaplanmıştır. Rezonans yöntemini kullanarak malzeme özelliklerini belirlemek için ise mikroşerit iletim hattı ve mikroşerit halka rezonatörü üretilmiştir. Her iki yöntemle elde edilen dielektrik özellikler önemli ölçüde uyumludur. İletken mürekkep, iletken tekstil ve iletken iplik gibi farklı iletken malzemeler, tekstil üzerine devre elemanı üretiminde kullanıldıklarındaki performanslarını karşılaştırmak için incelendi. Ayrıca serigrafi, nano biriktirme, yapıştırma ve dikiş gibi üretim teknikleri de incelendi. Tasarım aşamasında, Ansys HFSS elektromanyetik benzetim yazılımı kullanılmış ve X-bandında yansıtıcı dizi anten tasarımı için dikdörtgen yama birim elamanı analiz edilmiştir. Bu amaçla, tek ve iki katmanlı birim hücreler için yama boyutuna karşılık gelen faz eğrileri elde edilmiştir. Tek katmanlı birim hücre ile 330o civarında, iki katmanlı birim hücre için ise 300o faz değişimi elde edilmiştir. Üretim hata toleransı daha iyi olduğu için, daha az faz değişimi elde edilmesine rağmen iki katmanlı birim hücre komple tasarım için kullanılmıştır. 15x15 elemanlı odaktan beslemeli ve 17x17 elemanlı kayık beslemeli yansıtıcı anten tasarımları ANSYS HFSS benzetim programı aracıyla gerçekleştirilmiştir. Antenlerin, ışıma örüntüsü, kazanç ve verimleri hesaplanmıştır. Odaktan besleme için kazanç yaklaşık 21 dB'dir ve tahmini verimlilik yaklaşık %43'dir, benzer şekilde kayık besleme konfigürasyonu kazancı 23 dB civarındadır, tahmin edilen verimlilik ise yaklaşık %45'tir. Her iki tasarım da gümüş kaplı iletken iplik kullanılarak bilgisayarlı nakış tekniği ile üretilmiş, toprak düzlemi iletken tekstil kullanılarak yapılmıştır. Üretilen tasarım, geçici bir kurulum yardımıyla test edildi ve simülasyonlarla karşılaştırılmıştır.