A Reflectarray Antenna Using Hexagonal Lattice With Enhanced Beam Steering Capability

This paper presents a novel reflectarray antenna with enhanced beam steering capability. The reflectarray antenna is based on the hexagonal distribution of the unit cells on the antenna surface. The hexagonal topology changes the angle between the principal axes of the unit cell distribution, preventing the formation of the grating lobe, and improving the beam steering capability of the reflectarray antenna. To verify the proposed idea, two different sets of reflectarray antennas, which includes square and hexagonal lattice topologies with inter-element spacings of 0.52 lambda and 0.6 lambda, have been designed, fabricated, and measured at 8.23 GHz. The measurements of the all fabricated reflectarray antennas are in very good agreement with the simulations, and the comparison of the square and hexagonal topologies show that the beam steering capability can be improved by 50% for 0.6 lambda inter-element spacing by using a hexagonal topology. This improvement shows that a simple modification in the array configuration can be a viable solution for satellite and 5G communication applications that require increased beam steering capability

RF-MEMS teknolojisi ile faz dizili anten yapımı

TÜBİTAK EEEAG Proje30.06.201

RF mems teknolojisi kullanılarak tek parça faz dizili anten.

This thesis presents a novel monolithic phased array implemented using the RF MEMS technology. The structure, which is designed at 15 GHz, consists of four linearly placed microstrip patch antennas, 3-bit distributed RF MEMS low-loss phase shifters, and a corporate feed network. The RF MEMS phase shifter employed in the system consists of three sections with a total of 28 unit cells, and it occupies an area of 22.4 mm 2.1 mm. The performance of the phase shifters is improved using high-Q metal-air-metal capacitors in addition to MEMS switches as loading elements on a high-impedance coplanar waveguide transmission line. The phased array is fabricated monolithically using an in-house surface micromachining process, where a 1.2-m thick gold structural layer is placed on a 500-m thick glass substrate with a capacitive gap of 2 m. The fabrication process is simple, requires only 6 masks, and allows the implementation of various RF MEMS components on the same substrate, such as RF MEMS switches and phase shifters. The fabricated monolithic phased array occupies an area of only 6 cm 5 cm. The measurement results show that the phase shifter can provide nearly 20/50/95 phase shifts and their eight combinations at the expense of 1.5 dB average insertion loss at 15 GHz. The phase shifters can be actuated with 16 V, while dissipating negligible power due to its capacitive operation. It is also shown by measurements that the main beam can be steered to 4 and 14 by suitable settings of the RF MEMS phase shifters.Ph.D. - Doctoral Progra

Ayarlanabilir ileti dizi ve yansı diziler için faz kaydırma yöntemi ve birim elemanı

Bu buluş, eleman döndürme yöntemini kullanarak ayarlanabilir ileti dizi ve yansıtıcı diziler gerçekleştirebilmek için bir mikroakışkan yaklaşımı sunmaktadır. Eleman döndürme yöntemi, dairesel kutuplu yayın yapan yapılara uygulanabilir ve ileti dizi ve yansıtıcı dizi birim hücrelerinin fazının ayarlanması için kullanılır. ileti dizi ve yansıtıcı dizi birim hücrelerinin temel yapısı, birim elemanı oluşturan mikroakışkan kanallarla ve mikroakışkan kanal besleme hatları ile entegre edilmiş bir ayrık halka ya da ayrık halka yarıktır. Halkanın yarığını oluşturan bir iletken akışkan kanalların içine enjekte edilir ve pozisyonu, eleman döndürmeyi gerçekleştirecek şekilde, dinamik olarak kontrol edilir. Eleman döndürme, dairesel kutuplu elektromanyetik dalga ile uyarılan bir eleman için, döndürme açısıyla orantılı bir faz kayması sağlar. Dizideki her bir birim hücre için, kaymanın miktarı kontrol edilerek, iletim tarafında bir düzlemsel fazyüzü elde edilir. İleti dizi ve yansıtıcı dizinin hüzmesi, her bir eleman için, iletken akışkanın yerini bir mikroakışkan besleme ağı vasıtasıyla değiştirerek, daha önceden belirlenmiş bir açıya döndürülebilir. Mikroakışkan besleme ağı, mikroakışkan kanal besleme hatları, sıvı metalin kanal içindeki pozisyonunu ayarlamak için, bu kanalların sonuna bağlanmış mikropompalar ve mikropompanın çalışmasını ayarlayan bir kontrol ünitesi içerir. Bu tür ileti dizi ve yansıtıcı dizi birim hücrelerinin en belirgin avantajları, birim hücrenin boyutunu arttırmadan 0°-360° sürekli faz kaydırma yeteneği, çeşitli uygulamalar için farklı frekans bantlarına ölçeklenebilirlik ve buluşun yüksek güçlü mikrodalga uygulamalarında kullanımına olanak sağlayan pasif lineer malzemelerin kullanılmasıdır

RF MEMS adjustable impedance matching network and adjustable power divider

MEMS applications are gaining wide acceptance in microwave applications. In this paper we present two novel applications of MEMS on well known RF devices: triple stub matching and power divider. Particularly for phased array antennas, controllable components are vital. We have developed a triple stub matching circuit. The stub lengths are electrically adjustable and therefore impedance matching is achieved for any impedance depending on changing conditions such as frequency of operation. This triple stub matching circuit is utilized in the design of an adjustable power divider