Mikroşerit iletim hattı rezonatör yapıları ile osilatör tasarımı
Oscillator design with microstrip transmission line resonator structures
Yazar: YİĞİT YALÇINKAYA
Danışman: DOÇ. DR. YAVUZ ÖZTÜRK
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektronik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Tez çalışmasında mikrodalga bölgesinde frekans kaynağı üretebilmek
amacıyla, mikroşerit iletim hattı rezonatörlerine sahip osilatör devreleri
tasarlanmıştır. Literatürde bulunan rezonatör yapıları geliştirilmiş ve özgün
rezonatör yapıları elde edilmiştir. Geliştirilen rezonatör yapıları osilatör devrelerinde
başarıyla kullanılmıştır. Tasarımlar negatif direnç yöntemi kullanılarak
oluşturulmuştur. Tez kapsamında seri ve paralel geri beslemeli osilatörler AWR
Microwave Office simülasyon programında tasarlanmıştır. Tez kapsamında birden
fazla osilatör tasarımı ve üretimi yapılmıştır. Yapılan ikinci tasarım, APLAC
Linear'a göre 5,656 GHz'de, Harmonic Balance'a (HB) göre 6,09 GHz'de, Axiem'e
göre 6,2 GHz'de osilasyon yapmıştır. HB'ye göre osilasyon sinyalinde 3,338 dBm
güç hesaplanmıştır. İkinci tasarım üretilmiştir. Üretim sonucu 4,78 GHz'de 8,3
dBm'lik güç ölçülmüştür. Osilasyon frekansından 10 MHz uzaklıkta -140,28
dBc/Hz faz gürültüsü ölçülmüştür. Tasarım ve üretim sonucuna göre APLAC Linear
876 MHz, HB 1,31 GHz ve Axiem ise 1,42 GHz'lik sapmalarla osilasyon frekansını
hesaplayabilmıiştir. Paralel geri beslemeye sahip üçüncü tasarımda HB'ye göre
8,733 GHz'de 6,47 dBm ve 10,56 GHz'de ise 9,65 dBm çıkış gücü hesaplanmıştır.
APLAC Linear algoritması osilasyon frekanslarını HB'ye göre 10 MHz'den az
sapmalarla hesaplamıştır. Axiem algoritması osilasyon frekanslarını HB'ye göre 30
MHz'den az sapmalarla hesaplamıştır. Bu tasarımda algoritmaların osilasyon
frekanslarındaki yaklaşımları birbirleri ile daha tutarlıdır. HB'a göre 8,733 GHz'den
ve 10,56 GHz'den 10 MHz uzaklıkta sırasıyla -144,6 dBc/Hz ve -129,1 dBc/Hz
olarak hesaplanmıştır. Ölçüm sonuçlarına göre mikrodalga bölgesinde, düşük faz
gürültülü ve yüksek çıkış gücüne sahip osilatör tasarımları gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
In the thesis study, oscillator circuits with microstrip transmission line
resonators are designed in order to generate frequency sources in the microwave
region. Resonator structures in the literature have been developed and original
resonator structures have been obtained. The developed resonator structures have
been successfully used in oscillator circuits. The designs were created using the
negative resistance method. Within the scope of the thesis, serial and parallel
feedback oscillators were designed in the AWR Microwave Office simulation
program. More than one oscillator has been designed and produced within the scope
of the thesis. The second design made oscillates at 5.656 GHz according to APLAC
Linear, 6.09 GHz according to Harmonic Balance (HB), and 6.2 GHz according to
Axiem. According to HB, a power of 3,338 dBm was calculated in the oscillating
signal. The second design was produced. As a result of the production, 8.3 dBm of
power was measured at 4.78 GHz. Phase noise of -140.28 dBc/Hz was measured at
the offset of 10 MHz from the oscillation frequency. According to the design and
production results, APLAC Linear was able to calculate the oscillation frequency
with deviations of 876 MHz, HB 1.31 GHz, and Axiem 1.42 GHz. In the third
design with parallel feedback, an output power of 6.47 dBm at 8.733 GHz and 9.65
dBm at 10.56 GHz was calculated according to HB. The APLAC Linear algorithm
calculated oscillation frequencies with less than 10 MHz deviations from HB. The
Axiem algorithm calculated the oscillation frequencies with less than 30 MHz
deviations from HB. In this design, the approaches of the algorithms in the
oscillation frequencies are more consistent with each other. According to HB, it is
calculated as -144.6 dBc/Hz and -129.1 dBc/Hz at the offset of 10 MHz from 8.733
GHz and 10.56 GHz, respectively. According to the measurement results, oscillator
designs with low phase noise and high output power were realized in the microwave
region.