Mikrodalga düzlemsel iletim hatlarının elektriksel parametrelerinin bulanık mantık modeli kullanılarak hesaplanması
Calculation of the electrical parameters of microwave planar transmission lines using fuzzy logic model
Yazar: ONUR İNAN
Danışman: PROF. DR. CEYHUN KARPUZ
Pamukkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
MMIC (Tek Parça Mikrodalga Tümleşik Devre) teknolojisinde yaygın olarak kullanılmaya başlanan mikrodalga düzlemsel iletim hatlarının analizlerinde frekans bağımlı tam dalga analizleri veya frekanstan bağımsız çözümler sunan yarı-statik yaklaşımlar kullanılmaktadır. Ancak her iki yaklaşımla yapılan analizlerin de bazı dezavantajları mevcuttur. Frekans bağımlı çözümlerde yapıların karakteristik parametrelerinin hesaplanmasında işlem süresinin uzun olması ve pahalı paket programlara ihtiyaç duyulması, KDT (Konform Dönüşüm Tekniği) gibi quasi-statik bir yaklaşımla yapılan analizlerde ise kullanılan düzlemsel dönüşümlerin zor olması karşılaşılan sorunlardır. Uygulamalarda yüksek doğrulukta, hızlı, pratik ve yüksek performanslı hesaplamalar tercih edildiğinden daha basit ve kolay hesaplama tekniklerine ihtiyaç duyulmaktadır.
Bu tez çalışmasında, mevcut yöntemler kadar doğru ve hassas sonuçlar sunabilen bulanık mantık modelleri mikrodalga düzlemsel iletim hatlarının elektriksel parametrelerinin hesaplanmasında kullanılmıştır. Bu çalışmanın ilk bölümünde, bulanık mantık model yönteminin uygulandığı düzlemsel iletim hatları tanıtılmaktadır. Bir sonraki bölümde küme tahmini üzerine kurulu bulanık modelleme yöntemine değinilerek küme merkezi tahminine dayalı veri topluluklarının sınıflandırılması, küme merkezlerinin belirlenmesi ve bu merkezlere bulanık kural atamasının yapılması aşamaları sırasıyla gösterilmiştir. Üçüncü bölümde tez kapsamına giren düzlemsel iletim hatlarının bulanık mantık modellemesi gerçekleştirilerek her bir yapının çıkış karakteristik değerleri olan efektif dielektrik sabitleri ve karakteristik empedansları elde edilmiştir. Bulanık mantık modellemesi gerçekleştirilen her bir yapı için hata analizi yapılarak, giriş verilerine uygulanan küme merkezi belirleme kriterlerinin çıkış değerleri üzerine etkileri araştırılmıştır. Dördüncü bölümde tez çalışmasından elde edilen sonuçlar değerlendirilmiştir. Tasarlanan bulanık modellerin sonuçlarının literatürdeki sonuçlar ile karşılaştırılması neticesinde elektriksel parametrelerin yüksek doğrulukla hesaplandığı gözlemlenmiştir. Hazırlanan bulanık modeller bu alanda ilk olma özelliğini taşımakla beraber alternatif çözüm yöntemi olarak kullanılabileceği düşünülmektedir.

Abstract:
In the analysis of microwave planar transmission lines being widely used in MMIC (Monolithic Microwave Integrated Circuit) technology frequency-dependent full wave analysis or quasi-static approaches that offer frequency-independent solutions are used. However, there are some disadvantages of each approach in the analysis. In frequency-dependent solutions the long duration of processing time in the calculation of characteristic parameters of the structure and the requirement of expensive program packages, in CMT (Conformal Mapping Technique) analysis as a quasi-static approach the difficulty of planar transformations are the problems encountered. Because of highly accurate, fast, practical and high-performance calculations are preferred the more simple and easy calculation techniques are needed.
In this thesis, fuzzy logic models, which can provide accurate and sensitive results as the existing methods, are used to calculate the electrical parameters of microwave planar transmission lines. In the first part of the current study, planar transmission lines for which fuzzy logic model method is applicated are introduced. In the next part, by referring to the fuzzy modeling method based on cluster estimation, the stages of classifying data groups based on cluster center estimation, determining cluster centers and assigning fuzzy rule to these centers are respectively shown. In the third part, the effective dielectric constants and characteristic impedances, which are the output characteristic values of each structure have been obtained by performing fuzzy logic modeling of the planar transmission lines within the scope of the thesis. The effects of the cluster center determination criteria applied to the input data on the output values were investigated by performing error analysis for each structure in which fuzzy logic modeling was performed. In the fourth part, the results obtained from the thesis study have been evaluated. As a result of the comparison of the results of the designed fuzzy models with the results in the literature, it was observed that the electrical parameters were calculated with high accuracy. Even though the prepared fuzzy models are the first in this field, it is thought that they can be used as an alternative solution method.