Yüksek frekans geniş bantlı wılkınson güç bölücü tasarımı ve gerçeklenmesi
Design and implementation of high frequency wideband wilkinson power divider
Yazar: RABİA HATİPZADE
Danışman: PROF. DR. HAYRİYE KORKMAZ ; DOÇ. DR. OĞUZHAN KIZILBEY
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Radyo frekansı (RF) güç bölücü ve birleştiricileri, girişlerine uygulanan işaretleri eşit 
veya belirlenmiş diğer oranlarda bölmek veya bu işaretleri birleştirmek için kullanılan 
pasif mikrodalga devrelerdir. Bu devreler birçok elektronik sistemin içerisinde 
kullanılmaktadır. Bu sistemlere örnek olarak işaret karıştırma, elektronik harp, sivil ve 
askeri radarlar, hücresel haberleşme için kullanılan baz istasyonları, noktadan noktaya 
haberleşme için kullanılan radyo linkler, uydu haberleşme linkleri verilebilir. Kullanım 
alanı oldukça geniş olan bu yapılar, aynı zamanda test ve ölçme alanlarında kurulan 
düzeneklerin de bir parçasıdır. 
Bu tez çalışmasında, 2 GHz -6 GHz frekans bandında çalışan, eşit genlikli, iki ve dört 
çıkışlı, yukarıda bahsedilen sistemlerde kullanılabilecek çok katmanlı Wilkinson güç 
bölücü/birleştirici devre tasarımı ele alınmıştır. Çalışmada mikroşerit hat ve ayrık yalıtım 
dirençleri kullanılmıştır. Devrelerin teorik tasarımı, şematik benzetimi, elektromanyetik 
benzetimi, üretimi ve ölçümleri yapılmıştır. Ayrıca örnek bir uygulama da sunulmuştur. 
Devre tasarımına başlamadan önce literatür taraması yapılarak; daha önce yapılmış ve 
yayınlanmış olan bildiri ve makaleler gözden geçirilerek, benzer yapılar belirlenmiştir. 
Daha sonra mikroşerit hatların ve toplu devre elemanlarının teorik hesaplamaları 
yapılmıştır. Yalıtım dirençlerinin değerleri, mikroşerit hatların genişlik ve uzunlukları, 
Wilkinson yapının kat sayısı gibi tasarım parametreleri hesaplamalarla belirlenmiştir. 
Giriş-çıkış bağlantıları için SMA konektörler; dielektrik taban olarak ise Rogers firmasına 
ait RT5870 kodlu teflon tabanlı malzeme kullanılmıştır. Bu dielektrik malzeme yüksek 
frekans çalışmaları için oldukça uygundur ve yüksek başarım göstermektedir. 
Daha sonra hesaplamalarla belirlenmiş mikroşerit hat ve direnç değerleri kullanılarak 
oluşturulan bu yapıların, uygun tasarım teknikleriyle benzetimleri gerçekleştirilmiştir. 
Benzetim programlarında hem şematik benzetim hem de elektromanyetik benzetim 
yapılmıştır. Şematik ve elektromanyetik benzetim sonuçlarının benzer olması 
sağlanmıştır. Benzetimler ve optimizasyonlar sonucunda elde edilen fiziksel ölçü ve 
direnç değerleriyle beraber, uygun dielektrik taban üzerine gerçeklemeler yapılmıştır. 
Gerçeklemenin yapılabilmesi için, tasarlanan ve son hale getirilen devrenin baskılı devre 
vi 
şeması çizilmiştir. Çizilen baskı devre şeması, hassas kazıma tekniği kullanılarak 
üretilmiştir. Üretim sonrasında elde edilen güç bölücülerin direnç ve konektör bağlantı 
işlemleri yapılmış ve ölçümler için hazır hale getirilmiştir. Ölçümler Vektör Network 
Analizör (VNA) cihazı kullanılarak yapılmıştır. Giriş yansıma katsayısı, araya girme 
kaybı, çıkış yansıma katsayısı, çıkışlar arası yalıtım gibi değerler frekansa bağlı olarak 
grafikler halinde elde edilmiştir. Gerçekleştirilen devrelerden elde edilen ölçüm sonuçları 
ile, benzetimler sonucu elde edilen ölçüm sonuçlarının örtüştüğü görülmüştür.

Abstract:
Radio frequency (RF) power dividers and combiners are electronic circuits used to divide 
or combine signals applied to their inputs in equal or other specified proportions. These 
circuits are used in many electronic systems such as signal jamming, electronic warfare, 
civil and military RADARs, base stations used for cellular communication, radio links 
used for point-to-point communication, satellite communication links. These structures, 
which have a very wide usage area, are also a part of test and measurement setups. 
In this thesis; a multi-layer Wilkinson power divider/combiner circuits are designed to 
operate in 2 GHz -6 GHz frequency band with equal amplitude, two and four output to be 
used in the above-mentioned systems. Microstrip line and discrete insulation resistors 
were used in the study. Theoretical design, schematic and electromagnetic simulation, 
production and measurements of the circuits were implemented and a sample application 
is also presented. 
Before starting the circuit design, previously published studies were reviewed and similar 
structures were determined. Then, microstrip lines and bulk circuit elements were 
theoretically defined. Design parameters such as insulation resistance values, width and 
length of microstrip lines, and the number of the stages of the Wilkinson structure were 
determined by calculations. SMA connectors for inputs and outputs connections; teflonbased material coded RT5870 belonging to Rogers company was used as the dielectric 
substrate. This dielectric material is very suitable for high frequency applications and 
shows high performance. 
Then, by using the microstrip line and resistance values determined by calculations, the 
circuits of these structures were simulated with appropriate design techniques. In 
simulation programs, both schematic and electromagnetic simulation were realized. It 
was seen that the results of the schematic and electromagnetic simulations were matched. 
The physical measurements and resistance values obtained as a result of simulations and 
optimizations were implemented on the appropriate dielectric base. The printed circuit 
diagram of the designed and finalized circuit has been drawn for implementation. The 
drawn printed circuit diagram was produced using precision drilling technique. After 
viii 
production, the resistor and connector connections of the power dividers are made. In this 
way, the circuits have been prepared for measurements. Measurements were made using 
Vector Network Analyzer (VNA) device. Values such as input reflection coefficient, 
insertion loss, output reflection coefficient, insulation between outputs are given in graphs 
depending on frequency.