Çok kanallı mikroşerit balun-çiftleyici tasarımı
Multi- channel microstrip balun-diplexer design
Yazar: GİZEM AYAS
Danışman: PROF. DR. ALİ KÜRŞAD GÖRÜR
Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Mikrodalga filtreler = Microwave filters

Özet:
Bu tez çalışmasında çok modlu rezonatörler kullanılarak, dengesiz bir giriş sinyalini dengeli iki çıkış sinyaline çeviren çok kanallı mikroşerit balun-çiftleyici tasarımı sunulmaktadır. Tasarlanan devrenin giriş portundan gelen dengesiz sinyal, ikinci ve üçüncü çıkışlarda 1.8 ve 2.0 GHz merkez frekanslarında, dördüncü ve beşinci çıkışlarda ise 3.0 ve 3.45 GHz merkez frekanslarında 1800 faz farkına sahip olacak şekilde dengeli sinyallere dönüştürülmektedir. Tasarlanan balun-çiftleyici iki farklı elektriksel uzunluktaki eş yönlü ayrık halka rezonatörler (EYAHR) kullanılarak oluşturulmaktadır. Bu rezonatörler, iç içe yerleştirilmiş iki açık halka rezonatörden ve iç rezonatörün açık uçları arasına yerleştirilen interdijital kapasitörden oluşmakta ve iki rezonans frekansı üretebilmektedir. Her bir çıkışta özdeş rezonatörlerin birbirine kuplajlanmasıyla tüm bandlarda iki kutup elde edilebilmektedir. Faz farkının 1800 elde edilebilmesi için, ikinci ve üçüncü çıkışlar ile dördüncü ve beşinci çıkışlar birbirine dönel simetrik olacak şekilde yerleştirilmektedir. Her bir çıkıştaki filtreleme işlemi için özdeş iki EYAHR kullanılmakta, böylece toplamda 8 EYAHR kullanılarak 1.8 GHz, 2.0 GHz, 3.0 GHz, 3.45 GHz merkez frekanslarında iki kutuplu 4 kapı elde edilmektedir. Tasarlanan balun-çiftleyicinin nihai boyutları elektromanyetik simülasyonlar sayesinde elde edilmiştir. Rogers RO4003C taban malzemesi üzerinde bir adet prototip üretilmiş ve ölçüm sonuçlarının simülasyonlarla uyum içerisinde olduğu gösterilmiştir. Tasarlanan dört kapılı balun-çiftleyici kayıp, izolasyon ve genlik/faz farkı performansı açısından modern haberleşme sistemlerinde kullanılabilecek düzeydedir.

Abstract:
In this thesis, a multi-channel microstrip balun-diplexer design that converts an unbalanced input signal into two balanced output signals is presented by using multi-mode resonators. The unbalanced signal coming from the input port of the designed circuit is converted into balanced signals with a phase difference of 1800 at the center frequencies of 1.8 and 2.0 GHz at the second and third outputs, and at the center frequencies of 3.0 and 3.45 GHz at the fourth and fifth outputs. The designed balun-diplexer is constructed by using co-directional split ring resonators (CDSRR-EYAHR) with two different electrical lengths. These resonators consist of two open ring resonators placed inside each other and an interdigital capacitor placed between the open ends of the inner resonator and can produce two resonant frequencies. By coupling identical resonators to each other at each output, two poles can be obtained in all bands. In order to obtain a phase difference of 180°, the second and third outputs and the fourth and fifth outputs are placed rotationally symmetrically to each other. Two identical CDSRRs were used for the filtering process at each output, thus a total of 8 CDSRRs are used to obtain 4 bipolar channels at the center frequencies of 1.8 GHz, 2.0 GHz, 3.0 GHz, 3.45 GHz. The final dimensions of the designed balun-diplexer were obtained thanks to electromagnetic simulations. A prototype was manufactured on Rogers RO4003C substrate and the measurement results were shown to be in agreement with the simulations. The designed quad-channel balun-diplexer is at a level that can be used in modern communication systems in terms of loss, isolation and amplitude/phase difference performance.