5,2 GHz FR-4 yönlü anten: araştırma sorusu ve ilk pilot

Arşiv / karar değişikliği — 21 Eylül 2026: Kullanıcı dipol temelli tasarımla devam etmek istemiyor. Bu rapordaki quasi-Yagi ve SMA/balun devam önerisi durduruldu; sonuçlar korunuyor. Güncel yön: fraktal yarıklı CP patch ve Q2 yayın hedefi.

Karar ve mevcut durum

Yeni çalışma için adayımız, tek PCB üzerinde filtreleme özellikli bir quasi-Yagi anten. Kullanım senaryosu sabit kamera, inceleme veya izleme düğümünün yönlü bağlantısıdır. Tasarım bandı şimdilik 5,15–5,35 GHz; tek 1,6 mm FR-4 kartın ön ve arka bakırı kullanılabilir. Üst üste kart, üçüncü metal katman veya pahalı düşük kayıplı laminat varsayılmıyor.

Kullanıcı horn anten ve yankısız oda erişimini doğruladı. Böylece çalışmayı yalnız S11 ile sınırlamadan kazanç, ışıma örüntüsü ve bant dışı tepki üzerinden ölçebiliriz. Hornun 4–6 GHz kapsaması ve kazanç kalibrasyonu henüz doğrulanmadı. LibreVNA'nın üst sınırına yaslanmamak için ilk simülasyon bandı 4–5,9 GHz seçildi.

Özgünlük iddiası henüz yok. Filtreleyen quasi-Yagi, açı boyunca bastırma ve toleransa dayanıklı optimizasyon zaten çalışılmış konular. Araştırılacak katkı; düşük maliyetli iki katman sınırında, üretim sapmalarına rağmen yönlü kazancı ve bant dışı bastırmayı birlikte koruyan, fiziksel karşılaştırmalarla açıklanmış bir tasarımdır. Bu birleşimin güçlü bir yayın katkısı olup olmayacağını sonuçlar ve en yakın çalışmalarla ayrıntılı kıyas belirleyecek. Bir frekansı değiştirmek veya FR-4 kullanmak tek başına yeterli değildir.

İlk sonlu kuyruk üç yalın ışıyıcı kontrolü içerir. Filtre ve gerçek SMA/balun henüz yoktur. İdeal dengeli 50 Ω portla sürülen 16/18/20 mm dipol uzunlukları karşılaştırılır. Bu model üretime hazır bir anten değildir; bir sonraki fiziksel besleme tasarımına başlangıç olup olamayacağını sınar.

İlk pilot sonucu: 3/3 tamamlandı

21 Eylül 2026, 21:34:59–21:36:15 Türkiye: üç koşuluk son kampanya tamamlandı. Solver süreleri 15,06 / 15,09 / 15,08 saniye; toplam 45,23 saniye. Bunlar Python'un beş saniyelik bitiş algılamasını içerir. Tam kampanya model kurma, kayıt ve ilk dışa aktarımla 75,16 saniye sürdü; sonraki dışa aktarım düzeltmesi bu süreye dahil değildir.

Not: Buradaki minimum aralığı tüm 4–5,9 GHz simülasyon bandıdır; 5,15–5,35 GHz hedef geçiş bandı değildir. Frekanslar örneklenmiş minimumdur; akım dağılımıyla doğrulanmış mod takibi değildir.

Yorum: İdeal beslemede kullanılabilir yönlü ışıma oluşuyor. En iyi 5,2 GHz ileri kazanç 18 mm adayda; fakat hiçbir aday hedef bandın tamamında −10 dB eşleşmeyi sağlamadı. Geçiş bandındaki en kötü S11 sırasıyla −7,74 / −7,21 / −4,41 dB. Dolayısıyla üretim kapısı geçilmedi. 5,75 GHz'de ileri kazançlar hâlâ 6,30 / 5,48 / 4,61 dBi: bunlar zaten filtrelenmemiş kontrollerdir, bant dışı bastırma başarısı yoktur.

16–18 mm arasında minimumun hedefin iki yanına düşmesi, yaklaşık 17 mm çevresini sonraki eşleşme araması için gerekçelendiriyor; bu ara boyut henüz çözülmedi. Bir sonraki küçük deney gerçek SMA/balun beslemesi ve sürücü genişliği/uzunluğu ile yapılmalı. İdeal porttaki en iyi adayı doğrudan üretime göndermiyoruz.

Doğrulananlar: Üç koşuda CST SUCCESS ve enerji kriteri; 1001 sonlu karmaşık S11, frekans sırası/band kapsamı, tek-port pasiflik; üçer frekansta 2.664 noktalı farfield dışa aktarımı; dosya hashleri ve projelerin kapanması. Toplam verim ≈ ışıma verimi × (1 − S11 genliğinin karesi) ilişkisi ayrıca kontrol edildi. Küre kutuplarında φ'den bağımsızlık ve +y/−y değerlerinin ayrı nokta sorgusuyla eşitliği, açı etiketlerini doğruladı. Gerçek solver logunda dört iş parçacığı ve GPU'nun kapalı olduğu görülüyor; CAD hazırlığı ayrı olarak 16 iş parçacığı bildirdi.

Henüz doğrulanmayanlar: Ağ/port yakınsaması, gerçek malzeme, SMA/balun, kablo ortak modu, bant boyunca ışıma ve fiziksel ölçüm. İki koşunun hücre sayısının aynı olması gerçek ağ eksenlerinin aynı olduğunu veya yakınsamayı kanıtlamaz. Yukarıdaki sayılar keşif düzeyindeki sayısal sonuçlardır.

Teknik denemelerin kaydı

Son kampanyadan önce ilk geometride iki kısa solver çözümü daha yapıldı. İlkinde nokta nokta farfield dışa aktarımı zaman aşımına uğradı; kaydedilmiş çözüm korunarak yalnız pilotun sahip olduğu CST işlem ağacı kapatıldı. Aynı kayıtta düşük frekans monitörü için açık sınır mesafesi uyarısı vardı; sonraki koşulda referans frekansı 4 GHz yapıldı. İkinci denemede CST'nin tek-nokta ve liste sorgularının tuttuğu nokta türleri çakıştı. Üçüncü kampanya sonrasında liste belleği sıfırlanarak bütün farfield verileri solver tekrarlanmadan yeniden çıkarıldı; eski türetilmiş dosyalar ayrı klasörde saklandı.

Toplam beş solver çözümü var: üç farklı geometrinin nihai pilotu + ilk geometride iki teknik deneme. Bunlar beş bağımsız anten örneği değildir. Ara dosyalar, hata kayıtları ve yanlış açı etiketli eski dışa aktarımlar ana sonuç tablosuna alınmadı. Son tabloda yalnız hash ve açı kontrollerinden geçen güncel dışa aktarımlar kullanıldı.

Neden bu yön?

Önceki çalışma çizgisinde UHF RFID, faz kontrolü ve öğrenme destekli tasarım bulunuyor. 868 MHz metal yüzeye takılabilir anten ise hem o çizgiye yakın hem de literatürde doğrudan örneği olan bir konu. Yeni aday; frekanstan çok ışıma ile filtrelemeyi birlikte tasarlama ve gerçek üretim sapmalarıyla doğrulama sorusuyla ayrışıyor. Tez ve bütün yayınlarla resmî özgünlük/uygunluk değerlendirmesi yapılmış değildir.

Yönlü bağlantıda antenin faydası istenen yöndeki kazançtır. Filtreleme, seçilen bandın dışındaki yayım/alım tepkisini azaltmayı hedefler. Bu, aynı kanal içindeki girişimi çözmez; alıcı bloklama, paket hatası veya haberleşme menzili ölçülmeden bir sistem başarısı iddia edilemez. Frekanslar laboratuvar tasarım hedefidir; saha kullanımına ilişkin düzenleyici uygunluk ayrıca ele alınır.

İlk geometrinin ne olduğu

Kart 40 × 36 mm, kalınlık 1,6 mm; bakır kalınlığı varsayımı 35 µm. Üst yüzde ortadan beslenen dipol, 22 mm reflektör ve 14/13 mm iki direktör var. Tasarlanan ileri yön +y. Dipol aralığı 0,6 mm; şerit genişlikleri 1,5 mm. Bu kontrol aşamasında alt bakır yoktur. Gerçek tasarımda aynı kartın alt yüzü besleme dönüşümü için kullanılabilir; iki katman sınırı aşılmaz.

Bu şekil yeni bir topoloji iddiası taşımaz. Amacı, seçilen kart ve malzeme altında 5,2 GHz çevresinde işe yarar yönlü ışıma sağlayan bir başlangıç bulmaktır. İdeal port sonuçları kablo, SMA, balun veya ortak-mod akımlarının etkisini temsil etmez. Nihai karar gerçek besleme eklendikten sonra verilir.

Malzeme girdileri ölçülmüş değildir: εr = 4,3, tanδ = 0,025; kayıplı bakır iletkenliği 5,8 × 10⁷ S/m. Sabit tanδ modeli seçili dar çalışma aralığı için başlangıç varsayımıdır. Gerçek FR-4 partisi ölçülmeden kayıp veya seri üretim başarısı iddiası kurulmaz.

Araştırma hipotezi ve karşılaştırmalar

Hipotez: Aynı malzeme ve bağlantı koşullarında entegre filtreleyen anten, bant içi yönlü kazancı büyük ölçüde korurken, hedef açısal bölgedeki bant dışı ışıma tepkisini azaltabilir; bu fayda üretim sapmalarında kaybolmaz.

Üç fiziksel karşılaştırma gerekir:

1. A — yalın anten: Aynı kart boyutunda, gerçek SMA ve balunla beslenen quasi-Yagi.
2. B — entegre filtreleyen anten: Besleme veya bağlı parazitik rezonatörlerle filtreleme eklenmiş aday. İlk mekanizma seçimi simülasyon ve akım dağılımıyla yapılacak; bu yapı henüz oluşturulmadı.
3. C — anten + ayrı filtre: A ile ayrı pasif filtrenin bütün olarak ölçülen birleşimi. Yalnız ideal filtre eğrisi eklemek adil kıyas değildir; kayıp, alan ve empedans uyumsuzluğu hesaba katılmalı.

Başlangıç hedefleri aşağıdaki gibidir; elde edilmiş sonuçlar değildir.

Bastırma hesabında geçiş bandı referansı, hedef yöndeki en düşük geçiş bandı gerçekleşen kazanç olacak; stopband tarafında frekans ve sektör boyunca en büyük kazanç kullanılacak. Böylece tek bir frekans veya tek bir yöndeki derin sıfır seçilmez. Bu ölçüte ek olarak toplam ışınan güç/verim incelenecek: enerjinin başka yöne taşınması, tüm açılarda bastırma anlamına gelmez.

İlk pilotun yalnız üç farfield frekansı bu bant hedeflerini doğrulayamaz. Bunlar ilk radyatörün yönlülük ve kayıp kontrolü içindir. Sonuç iyi olsa dahi “filtreleyen anten başarılı” denmeyecek.

Üretim toleransı ve ölçüm planı

İlk hassasiyet aralıkları εr 3,9–4,7; kalınlık 1,5–1,7 mm; aşındırma yanlılığı ±0,1 mm ve iki yüz kayıt kayması ±0,1 mm olarak önerildi. Bunlar varsayımsal stres sınırlarıdır. Gerçek üretim dağılımı ölçülmeden “%95 üretim verimi” gibi bir sonuç hesaplanmayacak. Yüzey pürüzlülüğü, SMA lehimleme ve kablo ortak modu sonraki fiziksel modelde ayrıca kontrol edilecek.

Sayısal kapılar geçilirse A ve B için en az üçer bağımsız üretilmiş kartla başlayabiliriz. Aynı kartı üç kez takıp çıkarmak üç bağımsız üretim değildir. Malzeme/hat kuponlarıyla FR-4 ve besleme kaybı hakkında bilgi edinmek, tasarımdaki hata ile malzeme farkını ayırmaya yardım eder.

Horn ve oda ile ölçülecekler: kalibrasyon düzleminde kompleks S11, referans anten yöntemiyle gerçekleşen kazanç, E/H örüntüleri, mümkün olduğunda çapraz kutuplanma ve stopband yönlü aktarım. Referans hornun frekansa bağlı kazancı ve belirsizliği gereklidir; horn sahibi olmak tek başına mutlak kazanç kalibrasyonu değildir. Ölçüm uzaklığı her iki antenin açıklığı ve oda koşulları için uzak-alan/quiet-zone denetimiyle seçilmeli. Yalnız iki kesitten toplam verim çıkarılmaz; tam küresel örüntü veya ayrı doğrulanmış verim yöntemi gerekir.

Oda, kablo ve cihazın tabanına inen tepkiler kesin bir bastırma değeri yerine ölçüm sınırı olarak raporlanır. Bu çalışma S-parametresi ölçümü ile ışıma performansını aynı şey saymaz.

Sayısal güvenilirlik ve kaynak kullanımı

İlk CST 2026 koşuları: zaman alanı, 4–5,9 GHz, 1001 karmaşık S11 örneği, dielektrik inceltmesi açık global20 ağ, −50 dB enerji eşiği, 60 darbe genişliği üst sınırı. Üç farfield monitörü: 4,6 / 5,2 / 5,75 GHz. Bunlar hızlı keşif ayarlarıdır; ağ yakınsaması gösterilmiş değildir. CPU en fazla dört iş parçacığı, bir solver; GPU talep edilmedi.

Python her koşunun başlangıç/bitiş zamanını ve monotonic süreyi, CST dönüş durumunu, mesajları, hücre sayısını, VBA/kaynak hashlerini ve kompleks sonuçları saklar. Bitiş algılama aralığı beş saniyedir; ölçülen solver süresine API gecikmesi eklenebilir. Belirsiz veya hatalı solverda yeni iş açılmaz. Zaman geçti diye çalışan solverı iptal eden bir kural konmadı. Üç işten sonra yeni kampanya başlamaz; periyodik Codex takibi yoktur.

Başarı denetimleri ayrı tutulur: solver dönüşü, dosya bütünlüğü, tek port pasiflik, enerji sonlanması, ağ/port yakınsaması ve fiziksel ölçüm. Nihai adayda en az iki ağ inceltmesiyle yalnız S11 değil, ileri kazanç, verim ve bastırma da sınanacak. Sayısal değişim, iddia edilen tasarım kazancından küçük olmalı.

ML gerekli mi?

İlk aşamada değil. Fiziksel mekanizma belirlendikten sonra belirsizlik veren bir vekil model, aynı hesap bütçesinde rastgele/LHS arama ve basit optimizasyonla karşılaştırılabilir. Yalnız bir sinir ağı eklemek özgünlük sağlamaz. Bütün geometriler ve üretilmiş kartlar eğitim/test arasında ayrılacak; aynı S eğrisinin frekans satırları rastgele bölünmeyecek. Modelin amacı daha az EM çözümüyle daha güvenilir tasarım seçmek olmalı.

Kaynaklar ve hangi konuda yararlandık?

1. Li ve arkadaşları, IEEE TAP, 2025 — High Gain Wideband Filtering Quasi-Yagi Antenna Based on High-Order Mode of SSPPs. Yazar kurumundaki metin, DOI. Filtreleme özellikli quasi-Yagi zaten mevcut. Düşük kayıplı Rogers 5880 örneği, FR-4 kayıp ve besleme etkilerinin ayrıca sınanması gerektiğini gösteriyor. Bu çalışmanın şeklini yeniden çizmek veya laminatını değiştirmek özgünlük kabul edilmedi. Erişim: kurum metninin arama dizinindeki içeriği; doğrudan PDF açılışı bu oturumda başarısız.

2. Qian ve arkadaşları, IEEE TAP, 2025 — High-Selectivity Compact Wideband Transversal Filtering Inverted-F Antennas for Out-of-Band Decoupling in Terminal Applications. Kurum kaydı ve özeti, DOI. Bağlı üç ışıyıcıyla bandın iki yanında, yalnız eksende değil huzme genişliği boyunca verim sıfırları elde ediliyor. Açı boyunca bastırma fikri bu nedenle yeni diye sunulmadı; temel performans kıyaslarından biri. Erişim: kurum özeti doğrulandı.

3. AlQahtani, Razzaz ve Saeed, Sensors, 2026 — Multiband Quasi-Yagi Antenna with Frequency-Selective Multi-Branch Directors for Sub-6 GHz Applications. Yayıncı. Direktörlerin frekansa göre farklı davranması, çok bantlı yapıda kazanç ve ön/arka oranını birlikte değerlendirme gereğini destekliyor. İlk aşamada çok sayıda kol/bant eklemek yerine tek bandın kontrollü karşılaştırılması seçildi. Erişim: yayıncı arama dizini; doğrudan sayfa hız sınırına takıldı. Tam metin incelemesi tamamlanmış gibi kullanılmadı.

4. Scientific Reports, 2026 — Automated experimentally validated antenna design framework using versatile parameterization scheme. Yayıncı. Otomatik parametreleme ve deneysel doğrulanmış tasarım zaten var. Çalışmanın belirttiği malzeme/kalınlık parametrelerini genişletme yönü, bizim malzeme duyarlılığı planımız için yararlı. Bunun tek başına bize ait yeni bir yöntem olduğu iddia edilmedi.

5. Scientific Reports, 2025 — Rapid global antenna design by simplex regressors and multi-resolution simulations. Yayıncı. Çok çözünürlüklü EM ve vekil modeller, quasi-Yagi dahil deneysel örneklerle ele alınmış. ML kullanırsak aynı EM bütçesindeki karşılaştırma zorunluluğu buradan geliyor; yalnız daha hızlı optimizasyon iddiası yeterli değil.

6. Scientific Reports, 2022 — Low-cost yield-driven design of antenna structures using response-variability essential directions and parameter space reduction. Yayıncı. Toleransa göre tasarım ve üretim verimi optimizasyonu yeni değildir. Varsayılan sapma aralığı ile ölçülmüş üretim dağılımını ayırmamızın ve nominal en iyi modeli otomatik seçmememizin dayanağı.

7. Robée ve arkadaşları, EuCAP, 2022 — A 868 MHz compact antenna with no impact of the material support. Konferans kitabı. Metal, plastik ve ahşap taşıyıcıdan az etkilenme zaten doğrudan araştırılmış. 868 MHz montaj anteni alternatifini yeni bir literatür boşluğu gibi önermememizin nedeni. Sonradan depoya yüklenme tarihi yayın yılı sayılmadı.

8. LibreVNA resmî proje deposu. Donanım ve dokümantasyon. İki port ve 6 GHz üst sınırı çalışma bandının seçiminde kullanıldı. Belirli ölçüm düzenindeki dinamik aralık veya kalibrasyon belirsizliği bu nominal özellikten türetilmedi.

Bu tarama kapsamlı sistematik derleme değildir. Özellikle ilk üç yakın çalışmanın geometri, gerçek besleme, kayıp, tüm açılardaki bastırma ve bağımsız üretilmiş numune sayıları daha ayrıntılı karşılaştırılmadan “literatürde ilk” denmeyecek. Yayıncı erişiminin sınırlı olduğu kayıtlarda bildirilmemiş bir özellik, yapılmamış sayılmadı.

Yeniden üretim ve devam kararı

Üç pilotun CST VBA makroları ve parametreleri — ZIP. Yeni boş MWS projesinde ilgili .bas makrosu geometri, malzeme, port, sınır ve monitörleri oluşturur; solverı otomatik başlatmaz. Bunlar ideal beslemeli kontrol geometrileridir, filtre veya baskıya hazır SMA tasarımı değildir.

Yerel kaynak: research/antenna-filtered-link/pilot.py; sözleşme study-design.json; kaynak işaretçisi CURRENT.json. Değerlendirilen kampanya campaigns/20260921-balanced-radiator-v3; önceki v1/v2 teknik kayıtları korunur. Her koşuda tam model.vba, parameters.json, record.json, s11.csv, farfield CSV ve metrik dosyaları korunur. repair_exports.py dışa aktarım düzeltmesini, render_pilot.py doğrulama ve grafikleri üretir. Ham CST projeleri yerelde tutulur. Bu rapor web sunumudur; canlı durum paneli değildir.

Sonraki kapı: Önce yalın ışıyıcıda işe yarar eşleşme, yönlülük ve verim görmeliyiz. Ardından aynı kartta gerçek SMA/balun eklenir. Bunlar başarılıysa filtreleyen B ve ayrı filtreli C kıyasına geçilir. Besleme veya üretim sapmaları avantajı siliyorsa büyük tarama ve üretim öncesinde tasarım değiştirilir. Diş sensörü arşivi korunur; o projede yeni solver başlatılmaz.