Umts Uyumlu Cep Telefonları İçin Mikroşerit Yama Anten Tasarımı

Abstract

Mobil telefonların boyut özelliklerini etkileyen elemanların başında antenler gelir. Bu nedenle mobil telefonlarda genellikle baskı devre teknolojisi ile istenilen boyutlarda üretilebilen mikroşerit yama antenler kullanılmaktadır. Bu çalışmada arzu edilen boyut özelliklerine sahip, 2.05 GHz merkez frekansı civarında rezonansa giren ve 1900-2200 MHz UMTS bandında verimli şekilde çalışabilecek mikroşerit yama anten tasarımı gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan anten yapısında dikdörtgensel iletken yama, bilinen besleme yöntemlerinden farklı olarak, tek başına monopol anten karakteristiği gösteren düzlemsel bir iletken parça aracılığıyla bağlantısız olarak beslenmektedir. Tasarım aracı olarak bir tam dalga elektromanyetik alan benzetim ortamı olan Ansoft HFSS paket programı kullanılmıştır. Tasarım süreci üç aşamada incelenmiştir ve ilk önce besleme olarak kullanılan monopol yapının UMTS bandı içerisindeki davranışı ele alınmıştır. Sonrasında ise monopol yapı üzerine mikroşerit iletken parça yerleştirilerek arzu edilen anten geometrisi tasarlanmış ve boyutlara ilişkin parametrelerin değerleri teker teker değiştirilerek anten, UMTS bandını tamamen kapsayan verimli bir yapıya dönüştürülmüştür. Son olarak da daha önce hava ile doldurulan, toprak zemin ve iletken yama arası boşluğa 8.7mm yüksekliğinde FR4 dielektrik tabaka yerleştirilerek, mikroşerit anten yapısının boyutu 51mm x 19mm x 9.9mm değerine kadar küçültülebilmiştir. Ayrıca bu anten UMTS bandını kapsayacak nitelikte 18.3% (1.88-2.26GHz) empedans bant genişliğine sahip olmuştur.

Antennas are the most important components in the mobile phones that affect dimension features. For this reason, microstrip patch antenna which can be produced in intended dimensions with printed circuit board technology is generally used in mobile phones. In this research, design of microstip patch antenna which enters around 2.05 GHz center frequency resonance and works efficient in 1900-2200 MHz band for UMTS is achieved. Unlike other well-known feeding methods, rectangular conductive patch which is designed as antenna structure is fed coupled with the help of planar conductive part which shows characteristics of monopole antenna alone. Ansoft HFSS packaged software which is full-wave electromagnetic field simulation environment is used as design tool. Design process is investigated in three phase and first of all, attitude of monopole structure, which is used as servant, in UMTS band is handled. Then, desirable antenna geometry is designed by placing microstrip conductive part in monopole structure and by changing parameter values related to dimensions one by one, antenna is converted into an effective structure which completely covers UMTS band. Finally, by placing FR4 dielectric layer in the cavity between ground and conductive patch, microstrip antenna structure dimension is reduced to 51mm x 19mm x 9.9mm. Furthermore, this antenna has 18.3 % (1.88-2.26 GHz) impedance bandwidth which has the quality of covering UMTS band.