Multi - band fractal antenna modeling

Abstract

ABSTRACT: This thesis demonstrates the design procedure of a multilayer fractal patch antenna to be used. A novel combination structure of fractal geometries arranged in two stacked layers that allows a multiband/wideband operation has been utilized for the proposed antenna. Rectangular and triangular patches are used in layer 1 and layer 2, respectively. A combination of Sierpinski Carpet Fractal (SCF) geometry and Minkowski Fractal (MKF) geometry is used as layer 1; Layer 2 composed of the combination of Koch Snowflake Fractal (KSF) with Sierpinski gasket geometry (SGG). Layers’ separation has been achieved by using 4 mm air layer for the purpose of surface wave reduction. Proximity coupled feed technique with 50 Ω microstrip line is used. Both the radiating layers and the feeder are placed on 1.59 mm thick FR4 substrate. The simulation results show that the antenna can operate at 11 different resonance frequencies 2.08, 2.32, 3.17, 4.04, 4.49, 5.14, 6.20, 7.35, 9.22, 11.1, 11.98 (GHz), with bandwidths of 61, 36, 204, 82, 349, 673, 1142, 1481, 507, 1770 and 530 (MHz) respectively. Gain values up to 6.03 dB were obtained. Keywords: Multiband/Wideband antenna, Fractal geometries, Multilayer patch antenna, Proximity coupled feed technique. ………………………………………………………………………………………………………………………… ÖZ: Çalışma, farklı haberleşme sistemlerinde kullanılabilecek, çok katmanlı fraktal yama anten tasarımı sunmaktadır. Önerilen anten, iki katmanlı fraktal geometrik yapı kullanılarak elde edilmiş çokbantlı / genişbant olarak kullanılabilir.Birinci ve ikinci katmanlarında sırasıyla dikdörtgen ve üçgen yamalar kullanılarak özgün bir anten tasarlanmıştır. Sierpinski Carpet Fractal (SCF) ve Minkowski Fractal (MSF) geometrileri birleşimi birinci katmanda, Sierpinski Gasket Fractal (SGF) ve Koch Snowflake Fractal (KSF) geometri birleşimi ise ikinci katmanda kullanılmıştır. Electromanyetik yüzey dalgalarını ortadan kaldırmak için, katmanlar arasında 4’er mm’lik hava katmanları yaratılmıştır. Anten beslemesi, miktoşerit hat ile yakınlık bağdaştırma temassız besleme yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. Besleme ve radyasyon katmanları 1.59 mm’lik FR4 maddesi üzerine yerleştirilmiştir. 50 FEKO simülatörü ile elde edilen sonuçlar, tasarlanan antenin 11 değişik rezonans frekansında, 2.08, 2.32, 3.17, 4.04, 4.49, 5.14, 6.20, 7.35, 9.21, 11.096, 11.98 (GHz), frekans bantgenişlikleri ile 61, 36, 204, 82, 349, 673, 1142, 1481, 507, 1770 and 530 (MHz), çalışabileceğini ve kazanç değerlerinin de 6.03dB’ye kadar ulaşabildiğini göstermektedir. Anahtar Kelimeler: Çokbant/genişbant anten, fraktal geometriler, çok katmanlı yama anten, yakınlık bağdaştırma temassız besleme.