5G haberleşme için mikroşerit filtre tasarımı
Microstrip filter design for 5G communications
Yazar: NAZLIDENİZ YILDIZ
Danışman: PROF. DR. NURSEL AKÇAM ; DR. GALİP ORKUN ARICAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: 5G = Five-Generation Wireless Telephone Technology ; Aktif filtreler = Active filters ; Mikroşerit = Microstrip ; Pasif filtreler = Passive filters

Özet:
Bu tez çalışmasında, beşinci nesil (5G) haberleşme için tasarlanan alçak geçiren iki mikroşerit filtrenin tasarımı ve üretimi yapılarak benzetim ve ölçüm sonuçları karşılaştırılmıştır. Birinci filtre 9. dereceden geleneksel Chebyshev tipi alçak geçiren filtre yapısı kullanılarak tasarlanmışken, ikinci filtre kusurlu zemin yapısına (Defected Ground Structure - DGS) sahip bir alçak geçiren filtre tasarlanarak üretilmiştir. Birinci filtrenin ölçüm sonuçlarında maksimum bastırma oranının -55 dB seviyesinde olduğu ve benzetim ile ölçüm sonuçlarının birbiriyle uyumlu olduğu görülmüştür. Önerilen ikinci filtrede ise üst yüzey "N" harfine benzer bir şekilde tasarlanmıştır ve filtrenin performansını artırmak için filtrenin alt yüzüne kusurlar açılarak filtrenin harmonik bastırma frekans genişliği ve bastırma seviyesi iyileştirilmiştir. Filtrenin ölçülen maksimum bastırma oranının -65 dB olduğu görülmüştür. Tasarlanan iki tip filtrenin önce elektromanyetik benzetimleri yapılmış ve tasarımı doğrulamak için FR4 alttaş üzerinde üretilerek S-parametresi ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Her iki filtrenin performansları; sönüm seviyesi, bant genişliği ve fiziksel büyüklükleri karşılaştırılmıştır. Chebyshev tipi alçak geçiren filtre için kesim frekansı tasarımında en iyi sonuç 3,5 GHz'de elde edilmiş, kusurlu zemine sahip filtre de ise 3,3 GHz'de elde edilmiştir. Chebyshev tipi alçak geçiren filtre prototipinin benzetim ve üretim sonuçları, kusurlu zemin yapısına sahip filtreye göre çok daha benzer ve başarılı şekilde elde edilmiştir. Devre tasarımında, baskı devre kartı (printed circuit board - PCB) üzerine mikroşerit teknolojisi kullanılmıştır.

Abstract:
In this thesis, two low-pass microstrip filters designed for fifth generation (5G) communication were designed and manufactured, and simulation and measurement results were compared. The first filter was designed using a traditional 9th-order Chebyshev type low-pass filter structure, while the second filter was produced by designing a low-pass filter with a defective ground structure (DGS). In the measurement results of the first filter, it was observed that the maximum suppression ratio was at the level of -55 dB and the simulation and measurement results were compatible with each other. In the second proposed filter, the upper surface is designed similar to the letter "N", and the harmonic suppression frequency width and suppression level of the filter are improved by opening the defects on the lower face of the filter to increase the performance of the filter, and it has been observed that the measured maximum suppression ratio of the filter is -65 dB. First, electromagnetic simulations of the two designed types of filters were made and S-parameter measurements were carried out by fabricating them on FR4 substrate to verify the design. The performances of both filters; damping level, bandwidth and physical sizes are compared. The best result in the cut-off frequency design for the Chebyshev type low-pass filter was obtained at 3.5 GHz, while the defected ground filter was obtained at 3.3 GHz. The simulation and production results of the Chebyshev type low-pass filter prototype are much more similar and successful than the filter with a defective ground structure. In circuit design, microstrip technology is used on the printed circuit board (PCB).