Bilgisayar destekli mikrodalga filtre tasarımları için düzlemsel iletim hatlarının elektriksel parametrelerinin bulanık mantık yardımıyla hesaplanması
Calculation of the electrical parameters of planar transmission lines for computer-aided microwave filter designs with the aid of fuzzy logic
Yazar: MEHMET URHAN
Danışman: PROF. DR. CEYHUN KARPUZ
Pamukkale Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Haberleşme sistemlerinin hızla gelişmesine paralel olarak yüksek performanslı, düşük maliyetli minyatür devre tasarımı ve üretimine olan ihtiyaç da artmıştır. Bu nedenle istenilen özelliklere sahip farklı konfigürasyonlardaki düzlemsel iletim hatları arayışları hız kazanmıştır. Bu arayışlar doğrultusunda düzlemsel iletim hatlarının analizlerinin yüksek hız ve doğrulukla yapılması büyük önem arz etmektedir. Bu noktada mikrodalga araştırmacıları, bu analizleri gerçekleştirmek için uygun CAD (Bilgisayar Destekli Tasarım) programlarına başvururlar. Bu tez çalışmasında mikrodalga filtrelerin analizi, sentezi, modellemesi ve tasarım süreçlerinde araştırmacılar için çok önemli olan yüksek hız ve doğrulukta hesaplama ve modelleme ihtiyacını karşılamak için görsel bir CAD yazılım programı oluşturulmuştur. Programın bileşenleri olarak bağımlı/bağımsız olarak çalışabilen alt tasarım araçları geliştirilmiştir.
Düzlemsel iletim hatlarının teorik analizlerinde frekanstan bağımsız çözümler sunabilen kuasi-statik analiz ve frekans bağımlı tam dalga analiz yaklaşımları kullanılmaktadır. Bu tezde düzlemsel iletim hatlarının elektriksel parametrelerinin hesaplanmasında bir kuasi-statik analiz tekniği olan KDT (Konform Dönüşüm Tekniği) kullanılmıştır. KDT ile yapılan analizlerde düzlemsel dönüşüm işlemlerin zorluğu, denklem çözümlerinin karmaşıklığı gibi nedenlerden dolayı teorik çözümlerden bağımsız olarak alternatif yaklaşık çözümler sunabilen tekniklere ihtiyaç duyulmaktadır. Karmaşık uygulamalarda, bir sistemin giriş/çıkış parametre ilişkilerini en iyi şekilde temsil etmesi ve optimal modellemeye ulaşması beklenir. Bu amaçla, daha pratik bir çözüm için sistemi modellemek amacıyla bulanık sistemler kullanılır. Bulanık mantık sistem yaklaşımları, teorik yaklaşımlardan bağımsız alternatif bir çözüm sunabilir. Bu tez çalışması kapsamında mikrodalga problemlerinde kullanılan teorik çözümlere alternatif olabilecek ÇBK (Çıkarımsal Bulanık Kümeleme) tekniğine dayalı bir çözüm sunulmuştur.

Abstract:
Parallel to the rapid development of communication systems, the need for high-performance, low-cost miniature circuit design and production has also increased. For this reason, the searches for planar transmission lines in different configurations with desired properties have gained momentum. In line with these searches, it is of great importance to analyze the planar transmission lines with high speed and accuracy. At this point, microwave researchers resort to appropriate CAD (Computer Aided Design) programs to perform these analyses. In this thesis, a visual CAD software program has been designed to meet the high speed and accuracy calculation and modeling needs, which are very important for researchers in the analysis, synthesis, modeling and design processes of microwave filters. As components of the program, sub-design tools that can work dependently/independently have been developed.
Quasi-static analysis and frequency-dependent full-wave analysis approaches, which offer frequency-independent solutions, are used in the theoretical analysis of planar transmission lines. In this thesis, CMT (Conformal Mapping Technique), a quasi-static analysis technique, is used to calculate the electrical parameters of planar transmission lines. Techniques that can offer alternative approximate solutions independent of theoretical solutions are needed for reasons such as the difficulty of planar transformation processes and the complexity of equation solutions in the analysis made with CMT. In complex applications, a system is expected to best represent the input/output parameter relationships and achieve optimal modeling. For this purpose, fuzzy systems are used to model the system for a more practical solution. Thus, fuzzy logic system approaches can offer an alternative solution independent of theoretical approaches. Within the scope of this thesis, a solution based on the SFC (Subtractive Fuzzy Clustering) technique, which can be an alternative to the theoretical solutions used in microwave problems, is presented.