Yıl: 2019 Cilt: 34 Sayı: 2 Sayfa Aralığı: 801 - 809 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17341/gazimmfd.416538 İndeks Tarihi: 30-12-2020

3D baskı ve bakır kaplama ile üretilen dalga kılavuzu dönüş elemanlarının performanslarının incelenmesi

Öz:
Mikrodalga pasif bileşenlerin eklemeli imalat yöntemleri ile üretimine olan ilgi son yıllarda artmaktadır.Karmaşık geometrideki mikrodalga pasif bileşenlerinin oldukça kısa bir sürede, düşük ağırlıkta ve düşükmaliyette üretilebiliyor olması bu yöntemin en büyük avantajıdır. Bu çalışmada, X-Ku bandında dikdörtgendalga kılavuzu, E-tipi ve H-tipi köşe ve dirsek elemanları tasarlanıp 3D baskıyla üretilmiş ve tüm yüzeylerineelektrolizsiz ve elektrolizli olmak üzere toplam 20 ±%10 µm’lik bakır kaplama yapılmıştır. Yöntem olarakbirleştirmeli yığmayla modelleme tekniği ve malzeme olarak Acrylonitrile bütadien stiren ABS termoplastikmalzeme ile model olarak kaynaştırılmış depozisyon modelleme tekniği kullanılmıştır. Önerilenkomponentlerin geri dönüş kayıpları ve iletim kayıpları simülasyon ve ölçüm olarak elde edilmiş ve ticarimuadilleriyle performansları karşılaştırılmıştır. Simülasyon programı olarak CST Microwave Studiokullanılmıştır. Sonuçlar incelendiğinde, E-tipi keskin dirsek elemanı, diğer üç elemana (H-tipi keskin dirsek,E-tipi dirsek ve H-tipi dirsek) göre en iyi performansa sahiptir ve geri dönüş kaybı ve iletim kaybı değerlerisırasıyla -20 dB ve -4 dB seviyesindedir. Önerilen bu yöntem sayesinde pasif mikrodalga komponentler,alüminyum veya pirinçten yapılan ticari muadillerine göre %80 daha ucuz ve %90 daha hafif olaraküretilmiştir.
Anahtar Kelime:

Investigation of the performances of waveguide bend components fabricated with 3D printing and copper plating

Öz:
The interest in the production of microwave passive components with the methods of additive manufacturing has increased recently. The most important advantages of these methods are to produce microwave passive components having complex geometry in short time, low weight and low cost. In this study, rectangle waveguide, E-type and H-type right angle and bend components are designed at X-Ku band and fabricated via 3D printing and a total of 20 ±%10 μm non-electrolytic and electrolytic copper plating is made on all surfaces. ABS thermoplastic as material and fused deposition modeling (FDM) technique as a method are used. Return losses and insertion losses of the proposed components are obtained as simulation and measurement and their performances are compared with commercial counterparts. CST Microwave Studio is used as a simulation program. When the results are examined, the E-type sharp bend component has the best performance over the other three components (H-type sharp bend, E-type bend and H-type bend) and the return loss and transmission loss values of that are -20 dB and -4 dB, respectively. Thanks to this method, passive microwave components are 80% cheaper and 90% lighter than commercial counterparts made from aluminum or brass.
Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
  • 1. Geterud EG., Bergmark P., Yang J., Lightweight waveguide and antenna components using plating on plastics, Antennas and Propagation (EuCAP), 2013 7th European Conference on, Gothenburg-Sweden, 8-12 April 2013.
  • 2. Timbie P.T., Grade J., Weide D.V.D., Maffei B., Pisano G., Infrared, Millimeter and Terahertz Waves (IRMMW-THz), 2011 36th International Conference on, TX-USA, 2-7 October 2011.
  • 3. Garcia C., Rumpf R., Tsang H., Barton J., Effects of extreme surface roughness on 3D printed horn antenna, Electron. Lett., 49 (12), 734-736, 2013.
  • 4. Gibson I., Rosen D., Stucker B., Additive manufacturing technologies rapid prototyping to direct digital manufacturing, Springer, 2010.
  • 5. Bang J.H., Hwang S.M., Lee S.G., Ahn B.C., Design formulas for the H-plane septum power divider in a rectangular waveguide, Microwave Opt. Technol. Lett., 37 (5), 390-393, 2003.
  • 6. Mallory G.O., Hajdu J.B., Electroless Plating: Fundamentals and Applications, William Andrew, 1990.
  • 7. Zhang B., Zirath H., Metallic 3-D printed rectangular waveguides for millimeter-wave applications, IEEE Trans. Compon. Packag. Manuf. Technol., 6 (5), 796- 804, 2016.
  • 8. Zhang B., Zirath H., A metallic 3-D printed E-band radio front end, IEEE Microwave Wireless Compon. Lett., 26 (5), 331-333, 2016.
  • 9. Sehm T., Lehto A., Räisänen A.V., A large planar 39 GHz antenna array of waveguide-fed horns, IEEE Trans. Antennas Propag., 46 (8), 1189-1193, 1998.
  • 10. Genc A., Design and manufacturing of X-Ku band horn array antenna and passive microwave components, PhD thesis, Suleyman Demirel University, Isparta, 2017.
  • 11. Genc A., Impedance matching of dielectric loaded Tjunction in X-Ku band, Proc. Int. Conf. on Signal Processing and Communication Application (SIU), Zonguldak-Türkiye, 16-19 May 2016.
  • 12. Ozenc K., Aydemir M.E., Oncu A., Design of a 1.26 GHz high gain microstrip rectangular patch antenna using double layer, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 28 (4), 743-750, 2013.
  • 13. Von Bieren A., De Rijk E., Ansermet J.P., Macor A., Monolithic metal-coated plastic components for mmwave applications, Infrared, Millimeter, and Terahertz waves (IRMMW-THz), 2014 39th International Conference on, AZ-USA, 14-19 September 2014.
  • 14. Chieh J.C.S., Dick B., Loui S., Rockway J.D., Development of a Ku-band corrugated conical horn using 3-D print technology, IEEE Antennas Wirel. Propag. Lett, 13, 201-204, 2014.
  • 15. Genç A., Başyiğit İ.B., Göksu T., Helhel S., The comparison of the characteristics of the double-ridged horn antennas depending the geometry of ridge profiles for wideband application, 38th Progress In Electromagnetics Research Symposium PIERS 2017, St. Petersburg-Rusya, 19-23 Mayıs 2017.
  • 16. D’Auria M., Otter W.J., Hazell J., Gillatt B.T., LongCollins C., Ridler N.M., Lucyszyn S., 3-D printed metalpipe rectangular waveguides, IEEE Trans. Compon. Packag. Manuf. Technol., 5 (9), 1339-1349, 2015.
  • 17. Zhang B., Zirath H., Metallic 3-D printed rectangular waveguides for millimeter-wave applications, IEEE Trans. Compon. Packag. Manuf. Technol., 6 (5), 796- 804, 2016.
APA GENC A, Göksu T, HELHEL S (2019). 3D baskı ve bakır kaplama ile üretilen dalga kılavuzu dönüş elemanlarının performanslarının incelenmesi. , 801 - 809. 10.17341/gazimmfd.416538
Chicago GENC Abdullah,Göksu Tuna,HELHEL SELCUK 3D baskı ve bakır kaplama ile üretilen dalga kılavuzu dönüş elemanlarının performanslarının incelenmesi. (2019): 801 - 809. 10.17341/gazimmfd.416538
MLA GENC Abdullah,Göksu Tuna,HELHEL SELCUK 3D baskı ve bakır kaplama ile üretilen dalga kılavuzu dönüş elemanlarının performanslarının incelenmesi. , 2019, ss.801 - 809. 10.17341/gazimmfd.416538
AMA GENC A,Göksu T,HELHEL S 3D baskı ve bakır kaplama ile üretilen dalga kılavuzu dönüş elemanlarının performanslarının incelenmesi. . 2019; 801 - 809. 10.17341/gazimmfd.416538
Vancouver GENC A,Göksu T,HELHEL S 3D baskı ve bakır kaplama ile üretilen dalga kılavuzu dönüş elemanlarının performanslarının incelenmesi. . 2019; 801 - 809. 10.17341/gazimmfd.416538
IEEE GENC A,Göksu T,HELHEL S "3D baskı ve bakır kaplama ile üretilen dalga kılavuzu dönüş elemanlarının performanslarının incelenmesi." , ss.801 - 809, 2019. 10.17341/gazimmfd.416538
ISNAD GENC, Abdullah vd. "3D baskı ve bakır kaplama ile üretilen dalga kılavuzu dönüş elemanlarının performanslarının incelenmesi". (2019), 801-809. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.416538
APA GENC A, Göksu T, HELHEL S (2019). 3D baskı ve bakır kaplama ile üretilen dalga kılavuzu dönüş elemanlarının performanslarının incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 34(2), 801 - 809. 10.17341/gazimmfd.416538
Chicago GENC Abdullah,Göksu Tuna,HELHEL SELCUK 3D baskı ve bakır kaplama ile üretilen dalga kılavuzu dönüş elemanlarının performanslarının incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 34, no.2 (2019): 801 - 809. 10.17341/gazimmfd.416538
MLA GENC Abdullah,Göksu Tuna,HELHEL SELCUK 3D baskı ve bakır kaplama ile üretilen dalga kılavuzu dönüş elemanlarının performanslarının incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, vol.34, no.2, 2019, ss.801 - 809. 10.17341/gazimmfd.416538
AMA GENC A,Göksu T,HELHEL S 3D baskı ve bakır kaplama ile üretilen dalga kılavuzu dönüş elemanlarının performanslarının incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2019; 34(2): 801 - 809. 10.17341/gazimmfd.416538
Vancouver GENC A,Göksu T,HELHEL S 3D baskı ve bakır kaplama ile üretilen dalga kılavuzu dönüş elemanlarının performanslarının incelenmesi. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi. 2019; 34(2): 801 - 809. 10.17341/gazimmfd.416538
IEEE GENC A,Göksu T,HELHEL S "3D baskı ve bakır kaplama ile üretilen dalga kılavuzu dönüş elemanlarının performanslarının incelenmesi." Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 34, ss.801 - 809, 2019. 10.17341/gazimmfd.416538
ISNAD GENC, Abdullah vd. "3D baskı ve bakır kaplama ile üretilen dalga kılavuzu dönüş elemanlarının performanslarının incelenmesi". Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi 34/2 (2019), 801-809. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.416538