Elektronik olarak ayarlanabilen 2.45 GHz faz kaydırıcı devresi tasarımı
Design of electronically adjustable 2.45 GHz phase shifter circuit
Yazar: GUDRAT HEYDARLI
Danışman: PROF. DR. MERİH PALANDÖKEN
İzmir Katip Çelebi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu çalışma, faz dizi antenlerin besleme ağı olan Butler Matris (BM) yapılarında kullanılmak üzere elektronik olarak ayarlanabilir gerilim kontrollü faz kaydırıcı (EGFK) devre tasarımını ele almaktadır. Tasarlanan faz kaydırıcının temel bileşeni, DC gerilimi değiştirilerek kapasitans değeri ayarlanabilen varaktör diyotlardır. Tasarlanan faz kaydırıcı, 120 derecelik bir faz kaydırma yeteneğine sahiptir ve temel olarak sol ve sağ el iletim hatları tekniği kullanılarak tasarlanmıştır.
Devrede kullanılan varaktör diyotlarının çalışma gerilimi 6 V ile 12.5 V arasındadır ve kapasitans değeri 14 farklı değere sahiptir. Giriş ve çıkıştaki RF sinyaline DC gerilim etkilerini önlemek için, giriş ve çıkış portlarına iki adet interdijital kapasitör entegre edilmiştir. Ayrıca, DC besleme portunda RF sinyalini bloke etmek için iki adet spiral indüktör tasarlanarak kullanılmıştır.
Bununla birlikte, DC gerilimi kontrol etmek ve ayarlanabilir faz kaydırıcı devresini uzaktan yönetmek için bir gerilim kontrol devresi tasarlanmıştır. Bu sayede, kullanıcılar uzaktan haberleşme yoluyla DC gerilimi kontrol ederek varaktör diyotun kapasite değerini istenilen seviyede tutabilir ve faz kaydırıcının performansını istedikleri gibi ayarlayabilirler. Tasarlanan faz kaydırıcı FR-4 malzemesi kullanılarak CST Studio Suite programında tasarlanmış, üretilen devre ile doğrulanmıştır. 
Sonuç olarak, bu çalışma, Butler Matris besleme ağı için tasarlanmış bir ayarlanabilir faz kaydırıcı devre tasarımını ve özelliklerini ele almaktadır. Tasarlanan devrenin, faz dizi anten sistemlerindeki performansı artırarak çeşitli radar ve telekomünikasyon uygulamalarına katkı sağlaması hedeflenmiştir.

Abstract:
This study focused the design of an electronically adjustable voltage-controlled phase shifter circuit for use with the Butler Matrix feeding network of phased array antennas. The primary component of the designed phase shifter is a varactor diode, whose capacitance value can be adjusted by changing the DC voltage. This phase shifter has a phase shifting capability of 120 degrees and is fundamentally designed using the left and right-hand transmission line technique.
The operating voltage of the varactor diodes used in the circuit ranges from 6 V to 12.5 V, and they have 14 different capacitance values. To prevent the effects of DC voltage on the input and output RF signals, two interdigital capacitors have been integrated at the input and output ports. Additionally, two spiral inductors have been designed and used to block the RF signal at the DC supply port.
Moreover, a voltage control circuit has been designed to control the DC voltage and remotely manage the adjustable phase shifter circuit. Thus, users can remotely control the DC voltage via telecommunications, maintaining the capacitance value of the varactor diode at the desired level and adjusting the performance of the phase shifter as desired. The designed phase shifter was modeled in CST Studio Suite using FR-4 material and verified with the produced circuit.
In conclusion, this work discusses the design and features of an adjustable phase shifter circuit designed for the Butler Matrix feeding (BM) network. The aim is for the designed circuit to enhance the performance of phased array antenna systems and contribute to various radar and telecommunications applications.