Mikrodalga ölçümlerinde vektörel büyüklüklerin ölçüm belirsizliğinin hesaplanması
Measurement uncertainty calculations of vectoral sizes in microwave measurements
Yazar: ECEM KARAY
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MAHMUT EMİN ÇELİK
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Mikrodalga ölçüm laboratuvarlarında en sık alınan ölçümlerden biri yansıma ve iletim katsayısı ölçümleridir. Bu ölçümler içlerinde karmaşık sayıları barındırırlar ve genelde ağ analizörleri ile analiz edilen saçılma parametreleri ile ifade edilirler. Alınan ölçümlerinin doğruluğu ve güvenilirliği için belirsizlik hesabının yapılması gerekmektedir. Belirsizlik beyanı alınan ölçüme duyulan güveni belirtmektedir. Bu çalışmada, ASELSAN A.Ş. içerisindeki test ve ölçüm laboratuvarında 30 dB büyüklüğe sahip bir zayıflatıcıya ait yansıma ve iletim katsayıları ölçümü belirsizlik değerleri ile beraber alınmış ve ölçümler hesaplanan matematiksel verilerle karşılaştırılmıştır. Ölçümün gerçekleştirildiği test düzeneğinde 1 adet 30dB ortalama güç 50W zayıflatıcı, 1 adet ağ analizörü, 1 adet GPIB-USB-HS+ bağlantı kablosu ve 1 adet N-N tipi kablo kullanılmıştır. Kurulan test düzeneğinde ağ analizörü GPIB-USB-HS+ bağlantı kablosu aracılığı ile VNA Tools bilgisayar programı üzerinden PC kontrollü olarak yönetilmiştir. Ölçüm öncesi N-tipi kalibrasyon kiti ile VNA Tools aracılığıyla ağ analizör cihazına iki port kalibrasyonu uygulanmıştır. Daha doğru bir ölçüm için, bu kalibrasyona ölçüm esnasında kullanılacak N-N kablo da dahil edilmiştir. İki port kalibrasyon işlemi sonrası VNA Tools ile yansıma ve iletim katsayısı ölçümleri belirsizlik değerleri ile elde edilmiştir. Bu veriler, matematiksel formüllerle lineer genlik, logaritmik genlik ve faz değerine dönüştürülmüştür. Matematiksel dönüşümlerin program aracılığı ile alınan verilerle yüksek oranda örtüştüğü görülmüştür. Ayrıca, ileriki dönemde yapılabilecek çalışmalar ve geliştirme alanlarına atıfta bulunulmuıştur.

Abstract:
One of the most frequently taken measurements in microwave measurement laboratories is reflection and transmission coefficient measurements. These measurements contain complex numbers and are usually expressed in terms of scattering parameters analyzed by network analyzers. For the accuracy and reliability of the measurements taken, it is necessary to calculate the uncertainty. The uncertainty statement indicates the confidence in the measurement taken. In this study, in ASELSAN INC, the reflection and transmission coefficients of an attenuator with a size of 30 dB were taken together with the uncertainty values and the measurements were compared with the calculated mathematical uncertainty datas. A 30dB average power 50W attenuator, 1 network analyzer, 1 GPIB-USB-HS+ connection cable and 1 N-N type cable were used in the test setup where the measurement was made. In the test setup, the network analyzer was managed via the GPIB-USB-HS+ connection cable and PC-controlled via the VNA Tools computer program. Before the measurement, two port calibrastion was applied to the network analyzer via VNA Tools with the N-type calibration kit. For a more accurate measurement, the N-N cable to be used during the measurement is also included in this calibration. After two port calibration process, reflection and transmission coefficient measurements were obtained with VNA Tools with uncertainty values. These data were converted to linear amplitude, logarithmic amplitude and phase values with mathematical formulas. It has been observed that the mathematical transformations overlap with the data obtained through the program at a high rate. In addition, references are made to the work and development areas that can be done in the future.