Abdullah GENÇ, Tuna GÖKSU, Selçuk HELHEL

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

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 düşük maliyette üretilebiliyor olması bu yöntemin en büyük avantajıdır. Bu çalışmada, X-Ku bandında dikdörtgen dalga kılavuzu, E-tipi ve H-tipi köşe ve dirsek elemanları tasarlanıp 3D baskıyla üretilmiş ve tüm yüzeylerine elektrolizsiz ve elektrolizli olmak üzere toplam 20 ±%10 µm’lik bakır kaplama yapılmıştır. Yöntem olarak birleştirmeli yığmayla modelleme tekniği ve malzeme olarak ABS termoplastik malzeme kullanılmıştır. Önerilen komponentlerin geri dönüş kayıpları ve iletim kayıpları simülasyon ve ölçüm olarak elde edilmiş ve ticari muadilleriyle performansları karşılaştırılmıştır. Simülasyon programı olarak CST Microwave Studio kullanılmıştır. Sonuçlar incelendiğinde, E-tipi dirsek elemanı, diğer üç elemana göre en iyi performansa sahiptir ve geri dönüş kaybı ve iletim kaybı değerleri sırasıyla -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 olarak üretilmiştir.

Anahtar Kelimeler:

Dalga kılavuzu dönüş elemanı, pasif mikrodalga komponentler; 3D baskı; bakır kaplama.

PDF

___

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.
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.
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.
Gibson I., Rosen D., Stucker B., Additive manufacturing technologies rapid prototyping to direct digital manufacturing, Springer, 2010.
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.
Mallory G.O., Hajdu J.B., Electroless Plating: Fundamentals and Applications, William Andrew, 1990.
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.
Zhang B., Zirath H., A metallic 3-D printed E-band radio front end, IEEE Microwave Wireless Compon. Lett., 26 (5), 331-333, 2016.
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.
Genc A., Design and manufacturing of X-Ku band horn array antenna and passive microwave components, PhD thesis, Suleyman Demirel University, Isparta, 2017.
Genc A., Impedance matching of dielectric loaded T-junction in X-Ku band, Proc. Int. Conf. on Signal Processing and Communication Application (SIU), Zonguldak-Türkiye, 16-19 May 2016.
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.
Von Bieren A., De Rijk E., Ansermet J.P., Macor A., Monolithic metal-coated plastic components for mm-wave applications, Infrared, Millimeter, and Terahertz waves (IRMMW-THz), 2014 39th International Conference on, AZ-USA, 14-19 September 2014.
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.
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.
D’Auria M., Otter W.J., Hazell J., Gillatt B.T., Long-Collins C., Ridler N.M., Lucyszyn S., 3-D printed metal-pipe rectangular waveguides, IEEE Trans. Compon. Packag. Manuf. Technol., 5 (9), 1339-1349, 2015.
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.