Çentik filtre tasarımı ve analizleri
Notch filter design and analysis
Yazar: GÖKHAN ŞAHİN
Danışman: PROF. DR. NURHAN KARABOĞA
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Bessel denklemi = Bessel equation ; Chebyshev yaklaşımı = Chebyshev approximation ; Dalgalanma = Fluctation ; Filtreler = Filters ; Çentik = Notch ; İdealite faktörü = Ideality factor

Özet:
Elektronik cihazlar arasında veya ortamdan kaynaklanan sinyal bozucu frekansların, istenilen sinyale ulaşılmasını engellediği durumlarda bu tip cihazlarda filtrelerin kullanılmasının gerekli olduğu bilinmektedir. Filtreler belirlenen frekanslardaki sinyalleri mesaj sinyalini bozulmaya uğratmadan, en uygun yöntemin belirlenip bastırılmasını sağlayan elektronik elemanlardan oluşmuş sistemdir. Çentik filtreler bant durduran filtrelerin alt türü olup, bant durdurma işlemini dar bir bant aralığında gerçekleştirdiği bilinmektedir. Çentik filtrelerdeki genel sorun filtrenin uygulanacağı devreye uyumu ve bu devre üzerindeki göstereceği performansı ifade eden kalite faktörüdür. Hazırlanan yüksek lisans tez çalışmasında filtre tasarımında farklı yaklaşımlar olan Bessel, Chebyshev ve Butterworth tasarım yöntemleri kullanılarak farklı derecelerden, farklı merkez frekanslarda çentik filtreler tasarlanmış ve derecenin değişmesine bağlı olarak filtrenin gösterdiği tepki kalite faktörünün değişimi açısından ele alınarak değerlendirilmiştir. Kullanılan frekans aralıkları ses düzeyinde olup 50, 55 ve 60 Hz'dir. Bunun sebebi biyomedikal sistemlerden gürültü sinyalinin ayırt edilebilmesi bu frekans düzeyinde gerçekleştiği içindir. Gürültülerin bastırılması konusunda tasarlanan üç tip filtre de başarılı olmuştur fakat tasarım yapılırken kullanılacak cihaz seçimleri bu noktada önemli hale gelmiştir. Kullanılan elemanların tasarımda meydana getireceği tolerans düzeyleri %5 civarında olurken dalgalanma seviyesine göre Chebyshev filtreler yüksek dalgalanma göstererek dalgalanmanın tercih edilmediği sistemlerde Chebyshev filtreler kullanılmamıştır. Dalgalanma faktörü az fakat kalite faktörü nispeten düşük olması durumunda Bessel ve Butterworth çentik filtrelerin kullanılması önerilmiştir. Tasarımda kullanılan yöntemlere göre filtre dereceleri kıyaslandığında maliyet, performans ve tasarım kolaylığı açısından altıncı dereceden filtre tasarımı yapılması uygun görülmüştür. 
Anahtar Kelimeler: Bessel çentik filtre, Chebyshev çentik filtre, Butterworth çentik filtre, çentik filtre, dalgalanma faktörü, kalite faktörü

Abstract:
It is known that filters should be used in electronic devices in cases where the interference frequencies between electronic devices or caused by the environment prevent reaching the desired signal. Filters are systems consisting of electronic elements that enable the most appropriate method to be determined and suppressed without jamming the message signal at the determined frequencies. Notch filters are subtypes of band-stop filters and are known to perform band-stopping in a narrow bandwidth. The general problem with notch filters is the quality factor that indicates the compliance with the circuit to which the filter is to be applied and the performance on this circuit. In the master thesis study, notch filters of different degrees were designed using different approaches in filter design, Bessel, Chebyshev, and Butterworth design methods, and the reaction of the filter to the change in degree and center frequencies was evaluated in terms of the change in quality factor. The frequencies range used was at the sound level and 50, 55, 60 Hz. The reason of this seperation of the noise signal from biomedical systems occurs at this frequency level. Three types of filters designed for noise suppression have been successful, but the selection of devices to be used while designing has become important at this point. While the tolerance levels of the elements used in the design were around 5%, Chebyshev filters had high fluctuation according to the fluctuation level and Chebyshev filters were not used in systems where fluctuation was not preferred. If the fluctuation factor was low but the quality factor was relatively low, it was recommended to use Bessel and Butterworth notch filters. When the filter grades were compared according to the methods used in the design, it was shown that sixth-level filters can be preferred in general in terms of cost, performance and design simplicity.

Keywords: Bessel notch filter, Chebyshev notch filter, Butterworth notch filter, notch filter, fluctuation factor, quality factor