Multi-Beam Patch Antenna Design

Abstract

ABSTRACT: This thesis describes the design procedure of a circular microstrip antenna array to be used for wireless communications. The proposed antenna utilizes a novel feed network that enables the user to change the propagation direction by choosing one or more of the four input ports. Equilateral triangular patches are used as array elements to utilize the space efficiently around the circular feed network. Both the feed network and the radiating elements are placed on a 1.57 mm thick FR-4 substrate, which is suspended 5 mm above the ground plane. The antenna array is designed to operate at a center frequency of 2.45 GHz. Results show that single beams at eight different directions can be obtained by exciting certain combinations of input ports. Other combinations allow the array to radiate simultaneously in two directions. The dual-beam operation is possible in two different configurations. The steering angle is around 10o off the z-axis and the beamwidth is around 20o for all of the main beams. Gain values of up to 8.3 dB were obtained. Keywords: Circular antenna array, Triangular patch, Multi directional, Multi beam, Circular power divider.

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

ÖZ: Bu tez, dairesel şekilde dizilmiş eşkenar üçgen elemanlardan oluşan bir basılı devre anten dizisi tasarımı ve bilgisayar modellemesi sonuçlarını içerir. Söz konusu anten uzak noktalardaki birimlerin esnek bir şekilde birbirleri ile iletişim kurmasına yarayacaktır. Anten dizisinde kullanılan basılı devre besleme ağı özgün bir tasarım olup, her elemanı değişik bir faz ile besleyerek antenin yayın yönünün değişmesini sağlar. Bu dairesel besleme şeridi üzerinde sağlanan dört değişik noktadan her birinin veya birkaçının kullanılması sonucunda anten yayın yönü seçilebilmektedir. Hem besleme ağı hem de anten dizisi 1.57 mm kalınlığındaki bir FR-4 plaka üzerine basılacaktır. Bu devre plakası toprak düzleminin 5 mm üzerine monte edilecektir. Bu anten dizisi 2.45 GHz merkez frekansında çalışmak üzere tasarlanmıştır. Sonuçlar, antenin değişik besleme noktaları kullanılarak, sekiz farklı yönde yayın yapabildiğini göstermiştir. Antenin aynı anda iki yöne yayın yapabilmesini sağlayan kombinasyonlar da mümkündür. Antenin yayın yönü yaklaşık olarak dikeyden 10 derece aşağıya kaydırılabilmektedir ve yayın alanı açısı yaklaşık olarak 20 derecedir. 8.3 dB’ye ulaşan kazanç değerleri elde edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Dairesel anten dizisi, Üçgen panel anten, Çok-yönlü yayın, Dairesel besleme ağı.