Microstrip antenna design and fabrication for self power modern wireless system

Modern anten teknolojisinin 5G sistemleri, IoT terminalleri ve uzay uydu iletişim sistemleri dahil olmak üzere son uygulamalara uyması için acil ihtiyaç nedeniyle. Bununla birlikte, anten teknolojisi, anten boyutu ve pasif performans sınırlamaları nedeniyle nadiren gevşer. Bu, güneş ve radyo frekansı kaynaklarına dayalı yeşil enerjiye dayalı kendi kendine güç sağlayan sistemleri içerecek birçok ilerlemeyi içerir. Bu nedenle, üç rezonans frekansında (3.6, 3.9 ve 4.9 GHz) çalışan yeni yeniden yapılandırılabilir alt 6 GHz mikroşerit yama anteni, 5G uygulamaları için tasarlanmıştır. Önerilen anten, basılı bir şerit hattının etrafına basılmış eşleşen devre ile metamalzeme-(MTM) dizisinden yapılandırılmıştır. Anten, geniş bir frekans bandında mükemmel bir eşleşme elde etmek için eş düzlemli bir dalga kılavuzu ile uyarılır. Önerilen anten, iki foto-direnç tarafından kontrol edilen S11, kazanç ve radyasyon modelinin ifadesinde mükemmel performans gösterir. Önerilen anten, foto-direnç durumlarını değiştirdikten sonra çeşitli çalışma frekanslarını ve radyasyon modellerini gösterir. Ana anten yeniliği, aynı çalışma frekansında daha fazla kullanıcıyı izleyen ana lobun bölünmesiyle gerçekleştirilir. Bununla birlikte, ana radyasyon lobu, eşleştirme devresindeki iki varaktör diyot kullanılarak yüzey akımı hareketi kontrol edilerek gerekli konuma yönlendirilebilir. Ardından, önerilen tasarım, 5G uygulamaları için 3B dizi geometrisine göre geliştirilmiştir. Önerilen anten dizisi, 3,1 GHz'den 5,75 GHz'e kadar mükemmel uyum empedansı, S11≤-10dB ile geniş bant sağlar. Önerilen MIMO dizisi, ilgili tüm frekans bantlarında -20dB'den daha düşük, düşük karşılıklı eşleşme sağlamak için kübik yapı üzerinde düzenlenmiş dört öğeden oluşturulmuştur. Her eleman eş düzlemli dalga kılavuzu (CPW) ile uyarılır. Radyasyon modelleri, Işığa Bağımlı Dirençlerin (LDR'ler) iki optik anahtarı tarafından kontrol edilir. Önerilen dizi, yönlülük açısından LDR durumu değişikliklerine mükemmel yanıt verir. Önerilen anten frekans bandının, LDR anahtarlama durumlarına göre önemsiz bir şekilde etkilendiği bulunmuştur. Önerilen dizi, 3,6 GHz, 3,9 GHz ve 4,9 GHz'de S parametreleri, kazanç ve radyasyon modellerinin ifadeleri üzerinde deneysel olarak üretilmiş ve test edilmiştir. Maksimum kazancın sırasıyla 3.6GHz, 3.9GHz ve 4.9GHz'de 3.6dBi, 4.2 dBi ve 4.1dBi olduğu bulunmuştur. Bununla birlikte, önerilen dizinin, LDR anahtarlama durumlarını değiştirdikten sonra sırasıyla 3,6 GHz, 3,9 GHz ve 4,9 GHz'de yaklaşık ±30o, ±40o ve ±45o'de önemli bir ışın yönlendirmesi sağladığı bulunmuştur. Bu teknik, yönlendirme devrelerine ihtiyaç duymadan anten ışını kontrolünü sağlar. Daha sonra, güneş paneli entegrasyonu ile kendi kendine çalışan sistem için RF enerji toplama sistemi önerilmiştir. Sonunda anten dizilimi tasarlanmış ve imal edilmiş, CST Studio yazılımı kullanılarak simülasyon yapılmıştır. Üretimin deneysel sonuçlarının, simülasyonlardan elde edilen sonuçlarla çok iyi uyuştuğu bulunmuştur.