Radyo astronomi uygulamaları için 1420 mhz çalışmafrekansında dar bantlı filtre tasarımı
Design of a narrow-band filter operating at 1420 mhz forradio astronomy applications
Yazar: SÜMEYYE NUR TÜRKOĞLU
Danışman: PROF. DR. SEDAT NAZLIBİLEK
Başkent Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
1420MHz radyo astronomik ölçümlerin yapıldığı frekans değerlerinden birisidir. Atomik
yapıdaki hidrojen bulutlarının özellikleri radyo gözlemleriyle 1420MHz'de saptanmaktadır
ve ölçümler radyo teleskop sistemlerinin RF bloğu ile gerçekleştirilir. Bant geçiren filtreler
bu RF bloğun çok önemli bileşenlerindendir.
Bu tezde, radyo astronomi uygulamaları için 1420MHz çalışma frekansında yarım dalga
boyu açık devre sonlandırmalı saplama filtresi yöntemi ile dar bantlı, mikroşerit bant
geçiren filtre tasarlanmıştır. Tasarlanan filtreye çeyrek dalga boyu kısa devre
sonlandırılmış saplamalar ekleyerek, harmonik bastırma çalışmaları yapılmıştır. Filtrenin
elektromanyetik uyumluluğunu artırmak ve girişim sorunlarını önlemek amacıyla GCPW
(Grounded Coplanar Waveguide) yapısı uygulanmış ve çevresine topraklama delikleri
eklenmiştir.Filtre tasarımlarında AWR simülatörü kullanılarak 3 boyutlu elektromanyetik
simülasyonlar yapılmış ve istenen tasarım kriterlerine ulaşmak için saplama uzunlukları
optimize edilmiştir. ROGERS 4350B dielektrik malzemesi kullanılarak üretilen filtrenin
teorik ve pratik sonuçların uyum içinde olduğunu göstermiştir. Elde edilen filtre, yaklaşık
100MHz bant genişliğinde ve -30 dB yansıma kaybı (S11) değerlerinde ölçülmüştür. Bu
bulgular ile filtre; yüksek seçicilik, yüksek yansıma kaybı ve istenmeyen frekansların etkin
bastırılması gibi özelliklere sahiptir, böylece hem akademik hem de uygulamalı
araştırmalarda kullanım için idealdir.

Abstract:
1420MHz is one of the frequency values used in radio astronomical measurements. The
properties of atomic hydrogen clouds are detected through radio observations at 1420MHz,
and measurements are conducted using the RF block of radio telescope systems. Bandpass
filters are critical components of this RF block.In this thesis, a narrowband microstrip
bandpass filter operating at the 1420MHz frequency, designed specifically for radio
astronomy applications, was developed using the half-wavelength open-circuit stub filter
method. Harmonic suppression studies were conducted by adding quarter-wavelength
short-circuit stubs to the designed filter. To enhance the electromagnetic compatibility of
the filter and prevent interference issues, a GCPW (Grounded Coplanar Waveguide)
structure was implemented, and grounding vias were added around it.Three-dimensional
electromagnetic simulations were performed using the AWR simulator during the design
process, and stub lengths were optimized to achieve the desired design criteria. It has been
observed that the theoretical and practical results of the filter produced using ROGERS
4350B dielectric material are in good agreement.
The resulting filter exhibited a bandwidth of approximately 100MHz and a reflection loss
(S11) of -30 dB. These findings indicate that the filter offers high selectivity, significant
return loss, and effective suppression of undesired frequencies, making it ideal for both
academic and applied research purposes.