Mikroşerit alçak geçiren filtre tasarımı ve analizi
Microstrip filter design
Yazar: EBRU ARSLAN
Danışman: PROF. DR. BARIŞ AKAOĞLU
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Mikroşerit filtreler RF ve mikrodalga mühendisliğinde önemli bir yere sahiptirler. Alıcı ve verici sistemlerde belirli frekansları filtrelemek en temel ihtiyaçtır. Bu tez çalışmasında, uygulamada geniş yer bulan mikroşerit filtrelerin çalışma mekanizmaları incelenerek çeşitli tasarım yöntemleri ve filtre performansını iyileştirme yolları araştırıldı. 
Çalışma kuramsal tetkik, tasarım, üretim ve karakteristik analiz aşamalarını içermektedir. 1.2 GHz kesim frekansına sahip 5. dereceden filtre devresi; kapasitör, indüktör ve direnç gibi toplu devre elemanları kullanılarak elde edildi ve eşdeğer filtre olarak Butterworth alçak geçiren mikroşerit filtre tasarımı yapıldı. Başka bir eşdeğer filtre elde etmek için kare ayrık halka rezonatör (square split ring resonator) ve dambıl kusurlu zemin (dumbbell shaped defected ground structure) uygulamaları yapıldı. Dördüncü model olarak da fotonik bant aralıklı filtre tasarlandı ve bu dört farklı filtrenin her biri CST simülasyon yazılım programı ile simüle edilerek saçılma (S) parametreleri hesaplandı. S parametreleri grafiğinden elde edilen veriler yardımı ile filtre performansları ekleme kaybı, sönüm seviyesi, bant genişliği ve fiziksel büyüklük bakımından mukayese edildi. Sonrasında fotolitografi yöntemi ile Butterworth ve kare ayrık halka mikroşerit filtreleri üretildi ve deneysel sonuçlar ile benzetim sonuçları karşılaştırıldı. Benzetim sonuçları ile ölçüm sonuçlarının uyumlu olduğu ve önerilen kare ayrık halka rezonatör ve fotonik bant aralıklı yapıların Butterworth filtre performansında iyileşme sağladığı gözlendi.

Abstract:
Microstrip filters play a very important role in RF and microwave engineering. It is the most basic need to filter certain frequencies in receiver and transmitter systems. In this thesis, working mechanisms of microstrip filters that are widely used in practice were investigated; also, various design methods and ways of improving filter performance were researched.
The study includes theoretical examination, design, production, and characteristic analysis. A 5th-order filter circuit with a 1.2 GHz cutoff frequency is designed with lumped elements such as capacitor, inductor, and resistor and Butterworth low pass microstrip filter is proposed as an equivalent filter. To obtain another equivalent filter a square split-ring resonator and the dumbbell-shaped defected ground structures are applied. Finally, a photonic bandgap filter is designed as a fourth model and each of these four different filters are simulated by the CST simulation software program and calculated the scattering (S) parameters. With the help of data obtained from the S parameters graph, filter performances were compared in terms of insertion loss, attenuation level, bandwidth, and physical size. After that, Butterworth and square split ring resonator microstrip filters were produced by a photolithography method and experimental results and simulation results were compared. It was observed that the simulation results were compatible with the measurement results and the proposed square split-ring resonator and photonic bandgap structures improved Butterworth filter performance.