Tekstil metamalzemeler ve uygulamaları

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ELEKTRONİK VE HABERLEŞME MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2022

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: ESRA ÇELENK

Danışman: Nurhan Türker Tokan

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Sağlık uygulamalarından askeri uygulamalara kadar geniş bir alanda kullanılan ve giysilere entegre edilen tekstil antenler giysilerin işlevselliğini koruyacak şekilde tasarlanmalıdır. Bu tez çalışmasında, askeri uygulamalar, radar uygulamaları, kablosuz iletişim uygulamaları, orta-band 5G uygulamalarında kullanılmak üzere üç farklı tekstil anten önerilmiştir. Birinci çalışmada, düzgün yarıklara sahip yüzey uyumlu bir enine yarıklı TEDK metamalzeme sızıntı dalga anten tasarımı incelenmiştir. Düzlemsel ve kavisli TEDK antenin metamalzeme özelliği araştırılmıştır. Bu antenlerin enine yarıkları, frekansın fonksiyonu olarak ışının yönünü kontrol eden CRLH metamalzeme yapısını oluşturmaktadır. 28-62 GHz'de hüzme yönlendirme kabiliyeti olan düzlemsel antenin kavisli versiyonunda yaklaşık 〖80〗^o ışın taraması elde edilirken, düzlemsel versiyonda 〖110〗^o ışın yönlendirmesi elde edilmektedir. Teorik analiz ve simülasyon sonuçları, 28-40 GHz bandında deneysel sonuçlarla başarılı bir şekilde doğrulanmıştır. Ayrıca balistik malzemeden yapılmış askeri kask üzerindeki yüzey uyumlu TEDK metamalzeme antenin pratik bir örneği gösterilmiştir. İkinci çalışmada, askeri uygulamalar için tamamı tekstil boşluk destekli TEDK anteni önerilmiştir. Anten, standart askeri bröve boyutuna uygundur. X-bandında çalışan uçak şeklindeki bröve anten, hava kuvvetleri için tasarlanmıştır. Anten %26 bant genişliği ile 8 GHz'de rezonansa girmek olup 6.7 dBi ve %89.5 kazanç ve verimliliğe sahiptir. Antenin performansı, kavisli yüzeylerde de incelenmiştir. Ayrıca yapılan SAR analizi ile antenin vücut üstü kullanım için uygun olduğunu gösterilmiştir. Bröve anteni, standart tekstil üretim teknikleri ile üretilmiş ve ölçülmüştür. Standart tekstil imalat teknikleri ile montaj ve imalat için standart hazır parçaların kullanılması, önerilen bröve anteninin basit ve uygun maliyetli seri üretimini sağlamaktadır. Üçüncü çalışmada, WBAN/WLAN ve orta bant 5G uygulamaları için tamamen tekstil yıkanabilir yeni bir metayüzey anteni gümüş e-iplik ve polyester dielektrik malzeme ile tasarlanmıştır. Metayüzey anten, dairesel yama anteninin üst düzleminin sol el özelliği gösteren SRR metamalzemesi ile kaplanması ile elde edilmektedir. 4x1 ve 4x2 SRR'lerden oluşan metamalzeme dizileri, dairesel yamanın her iki yanına yerleştirilmiştir. Tasarlanan metayüzeyli dairesel yama antenin verimi %74'ten %94.5'e, kazancı 6.81 dBi'den 9.43 dBi'ye yükseltilmiştir.