MATLAB GRAFİKSEL ARABİRİMİ YARDIMIYLA "GÖRSEL MİKRODALGA ARAÇ KUTUSU" TASARIMI

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "MATLAB GRAFİKSEL ARABİRİMİ YARDIMIYLA "GÖRSEL MİKRODALGA ARAÇ KUTUSU" TASARIMI"

Soner Muhtar
7 yıl önce
İzleme sayısı:

1 MATLAB GRAFİKSEL ARABİRİMİ YARDIMIYLA "GÖRSEL MİKRODALGA ARAÇ KUTUSU" TASARIMI Mhmt Sait VURAL Canr ÖZDEMİR Elktrik-Elktronik Mühndisliği Bölümü, Mühndislik Fakültsi, Mrsin Ünivrsitsi, Çiftlikköy, MERSİN Anahtar söüklr: Mikrodalga Torisi, Grafiksl Programlama ABSTRACT This papr introdus a nw and visual Matlab toolbox that w hav dvlopd for Mirowav fild thory. In this toolbox, diffrnt topis inluding transmission lin thory, transmission lins and wavguids, mirowav ntwork analysis, mirowav rsonators, impdan mathing and tuning hav bn transfrrd to visual mdium to offr a simplr usag apability to th nd usr. With this onstrut, th usr dos not nd to know th Matlab basis sin h or sh will only ntr th paramtr valus visually. Th toolbox has bn put into Matlab GUI (Graphial Usr Intrfa) by applying som visual omponnts in Visual Basi, C and Visual C++ omputr languags. Diffrnt simulations and animations ar givn as xampls to bttr dsrib th usag of th toolbox. 1.GİRİŞ Son yıllarda, kişisl bilgisayarların hm hı hm d hafıa olarak kapasitlrinin çok çabuk bir şkild artması v parall olarak bilgisayarların programlanabilm işlvliklrinin glişmsi, Elktromagntik problmlrin d rahatlıkla bilgisayar ortamında bntimlrinin yapılmasına olanak sağlamıştır [1, 2]. Mikrodalga problmlri çön bnr programlar da mvuttur [3]. Anak, Elktrik Mühndislrinin araştırmalarında çok sık kullandıkları bir program olan Matlab [4]'da bu konuda bir araç kutusu hnü gliştirilmmiştir. Bu çalışmada, Matlab ortamında "görsl" olarak gliştirdiğimi "Matlab Görsl Mikrodalga Araç Kutusu" tasarımı tanıtılmaktadır. Matlab Grafiksl Kullanıı Arayüü (GUI), Matlab programısı tarafından haırlanan grafik tabanlı uygulamaların, son kullanııya far v klavy arabirimi il ntraktif olarak hitap tmsini sağlayan bir platformdur [5-8]. Matlab GUI uygulamalarının grkliliğinin tml sbplrinin başında günümüd haırlanan uygulamaların grafik tabanlı oluşu v bu uygulamaların son kullanıı tarafından kullanım kolaylığına sahip olması glmktdir [6-8]. Bu sbplrdn dolayı, haırlanan araç kutusunda Matlab GUI kullanılarak; "Düğm", "Mtin Kutuları", "Etikt" v "Mönülr" kullanılarak görsl ortam programına işlvlik kaandırılmıştır. Ayrıa, Matlab ortamında hrhangi bir görsl öğ kullanılmadan da mönü ( Proprty nam') il tanımlamalar yapılmıştır. Örnğin, Mnutasar = mnu ( Animasyon, Oklu Animasyon, Dikdörtgnsl Dalga Kılavuu Animasyonu ) gibi sabit, anak programlamaya görsl öğlrin katıldığı alt programlar da klnbilmktdir. Altta göstriln program parçasında olduğu gibi, Giriş, Çıkış adlı iki sçnği mönü ortamında, görsl olarak v önlik sırası blirlm opsiyonunu da sunarak kontrol tmk mümkündür. Aynı amanda kullanılan bir mönü tasarımı içrisind d mönünün sçilmsi durumunda yapaağı işlvi tanımlayabiliri. Bunu yapmak için aşağıda göstrildiği ür Callbak komutu kullanılmıştır.

2 Görüldüğü gibi 'Uimnu' nsnlri kullanıı arabirim nsnlri olup; şkil pnrlrind mönü tasarlamak için kullanılırlar. Bunlar, şkil nsnlrindn türtilir v ksnlrdn bağımsıdırlar. 'Uiontrol' nsnlri is kullanıı arabirim nsnlri olup; kullanıının sçtiği nsnlr ürind fonksiyonların nasıl işltilklrini ayarlarlar [5]. Pasal programlama dilinin nsny yönlik programlama ölliğindn d faydalanılarak, Visual C++ dan Matlab GUI içrsin, nsnlr yrlştirilmiştir. 2. GÖRSEL MİKRODALGA ARAÇ KUTUSUNUN TASARIM AŞAMALARI Gliştiriln mikrodalga araç kutusunun grafiksl arabiriminin haırlanmasında, bir görüntülm kranı, birdn fala şkil içrbilir bir yapıda v hr şkil is bir vya daha fala 'uimnu' v 'uiontrol' içrk şkild tasarlanmıştır (Şkil 1). çiilmsi v amana gör bu alanların ilrlmsi gibi animasyonlar yapılmıştır. 5) Son aşamada is, gliştiriln araç kutusunun kullanıı tarafından nasıl tkin kullanılaağının anlatıldığı v *.pdf, *.html formatlarında haırlanmış "Yardım" mönüsü programla ilişkilndirilmiştir. Burada *.bat dosyalarıyla Matlab komut sistmi ürindn yardım dosyaları yönlndirmlri oluşturulmuştur. Böyl, haırlanan araç kutusunun hm Matlab hm d görsl ortamda çalışması sağlanmıştır. Aynı amanda Visual Basi Sript v Java Sript'lr il bir açılış sayfası şklind kullanılmıştır. Şkil 2'd program çalıştırıldığında karşılaşılan ilk kran görülmktdir. Şkil 2. Programın çalışır kran görüntüsü Şkil 1. Grafiksl Arabirimin Gnl Algoritması Oluşturulan görsl mikrodalga araç kutusunun gliştirilmsi 5 farklı aşamada yapılmıştır: 1) Tasarımlar ilk ön Visual Basi, Visual C++ v Matlab GUI ba alınarak haırlanmıştır. Buralarda haırlanan öl bntimlr Matlab GUI içrisin çalıştırılabilir *.x formatında dönüştürülmüştür. 2) Daha sonra mönülrin sçnklrind kullanaak v Mikrodalga konularının dğişik dnklmlrini çön Matlab *.m dosyaları haırlanmıştır. 3) Ardından, bu m- dosyalarında oluşaak şkillr v Matlab GUI görsl kodları yaılmıştır. 4) Bunun ardından, mikrodalga lmanlarında fiiksl olayların animasyonları haırlanmıştır. Örnğin, bir dalga kılavuunda lktrik v magntik alanların Programda sas olarak iki sçnk sunulmuş olup; ilk sçnkt klasik Matlab ditörün gçiş yaparak, haırlanan m-dosyaların kullanımı sağlanmıştır. Burada a da olsa, kullanııya görsl msaj kutuları il o anki mvut dosyalar v konularla ilgili yardımlar vya klasörlrd hangi bilgilrin olduğuna dair ipuçları da vrilmktdir. Anak bu kullanımın fonksiyonl bir çalışma yapısı bulunmamaktadır. Bunun yanında; ikini sçnk olan görsl ortamda is, program nsn tabanı dstği sağladığından dolayı, araç kutusunun kullanımı çok fonksiyonl hal glmiştir. Bu ortamda, kullanıının Matlab programlama dilini bilmsi d grkmmktdir. Çünkü, kullanılaak olan m- dosyaları görsl mönülr şklind, içlrindki grkn paramtr sorgularıyla brabr kulanııya sunulmaktadır. Kullanıının sad bu paramtrlri uygun dğrlrl doldurup, grkli düğmlr basması ytrlidir.

3 3. ÖRNEK UYGULAMALAR Haırlanan Mikrodalga araç kutusu için baı nümrik örnklr aşağıda vrilmiştir. İlk olarak, dikdörtgnsl dalga kılavuunun içrisind oluşan TE v TM modlarının bulunması, bu modlar için karaktristik mpdansların hsaplanması v modların ksim frkanslarının tspit dilmsi göstrilktir. Programda görsl olarak dikdörtgnsl dalga kılavuunun n (a) v boy (b) boyutları girilk v istniln modlara gör aşağıdaki formüll, modların ksim frkansı hsaplanaaktır [9]: f mn 1 ( m/ a) + ( n/ b) = 2 2 (1) 2 µε r r Bunun sonuunda baı modlar için ksim frkans dğrlri Tablo 1 d göstrilmiştir. Tablo 1. Dikdörtgnsl dalga kılavuunda TE v TM modları için m v n dğrlrin gör ksim frkans dğrlri Şkil 4. Dğrlri giriln dalga kılavuu için sunulan alan animasyon İkini örnk olarak, bir dairsl dalga kılavuunun dalga mpdans bntimi göstrilmiştir. Dairsl dalga kılavuu için alan bilşnlri aşağıdaki gibidir [9]: jωµ n E = ( Aos nφ Bsin nφ) J ( k ρ) ρ 2 n k ρ jωµ E = ( Asin nφ + Bos nφ) J ' ( k ρ) φ n k j β H = ( Asin nφ + Bos nφ) J ' ( k ρ) ρ n k (2) n H = ( Aos nφ Bsin nφ) J ( k ρ) φ n k ρ Ayrıa dalga mpdansı is şu şkild tanımlanmıştır [9]:: Z TE kη = (3) β Şkil 3. Dalga kılavuu için araç kutusunun hsapladığı ksim frkans dğrlri Bu mpdansın bulunması için yaılmış olan m- dosyası aşağıdaki gibidir: Mikrodalga araç kutusu çalıştırıldığında, Şkil 3'd görüln ksim frkans yanıtları alınaaktır. Ayrıa, dalga kılavuunun içind oluşan alan dğrlrinin animasyonunu da ld tmk mümkündür (Şkil 4).

4 Yukarıda hsaplanan m-dosyasında işlmi fr, Mr, Er dğrlri için d yapılmaktadır v dit kutularından alınan bu dğrlr kontrol dildiktn sonra yukarıdaki m dosyasındaki gibi hsaplanarak, program parçası il ya adlı statik mtin kutusuna yadırılmış olur. Böyl, bir m- dosyası görsl yapı içrisin aktarıldığında nargin giriş, nargout çıkış kontrol lmanları kullanılmadan, mtin kutuları, tiktlr il paramtr dğrlri ld dilrk, grkli hsaplamalar yapılıp tkrar görsl platforma sonuçlar aktarılmış olmaktadır. Böyl kullanıının yanlış bir paramtr girmsi vya yanlış işlm yapması önlnmiş olur. Haırlanan mikrodalga araç kutusuna, Elkrik v Magntik alan animasyon ölliği d klnmiştir. Şkil 6 da bir dikdörtgnsl dalga kılavuu için kılavuunun içindki alan çigilrinin animasyonu görülmktdir. (a) (b)

5 5. KAYNAKÇA [1] USER REFERENCE FOR AGILENT HFSS (High Frquny Strutur Simulator), vr. 5.5, D [2] USER REFERENCE NEC-WIN PRO, vr. 1.3, Nittany Sintifi In., () Şkil 5. (a) Dairsl dalga kılavuunda TM 11 modu için lktrik alan animasyonu. (b) Dikdörtgnsl dalga kılavuunda TE 20 modu için lktrik alan animasyonu. () Dikdörtgnsl dalga kılavuunda TM 11 iin 3 boyutlu lktrik alan animasyonu. 4. SONUÇLAR Bu çalışmada Matlab GUI il tkilşimli görsl olarak haırlanmış bir mikrodalga araç kutusu tasarlanmıştır. Bu çalışmada görsl bilşnlr v Matlab GUI tkilşimli olarak kullanılmıştır. Haırlanan araç kutusu için fonksiyonl öğlr kaldırılıp, vriln bir tormin hsaplamasında kullanılaak formül vya bir komutu bilmy grk kalmadan, sad grkli paramtrlri girrk, görsl olarak mikrodalga uygulamaları yapmak mümkün olmaktadır. Ayrıa haırlanan yardım mönüsü il o konu hakkında tknik bilgi, tormin açıklamaları, kullanılan dğişknlrin giriş v çıkış olarak birimlri, m-dosyasının içriği gibi son kullanııya kolaylıklar sağlayan bilgilr sunulmaktadır. [3] USER REFERENCE FOR MICROWAVE OFFICE 2004, Applid Wav Rsarh In., [4] USER REFERENCE FOR MATLAB vr. 6.5, Mathworks In., [5] Hanslman D., Littlfild B., MASTERING MATLAB, Prnti Hall Int, London, In [6] Biran A., Brinr M., MATLAB FOR ENGİNEERS, Addison-Wsly Pub. Co., London, [7] Yüksl İ., MATLAB İLE MÜHENDİSLİK SİSTEMLERİNİN ANALİZİ VE ÇÖZÜMÜ, Türkmn Yayınvi, [8] Uunoğlu M., Kııl A., Onar Ö. Ç., KOLAY ANLATIMI İLE MATLAB , Türkmn Yayınvi, [9] Poar D. M., MICROWAVE ENGINEERING,, John Wily & Sons, Ddham, MA [10] Collin R. E., FIELD THEORY OF GUIDED WAVES, Nw York, MGraw Hill, 1960 (rprintd by IEEE Prs), [11] Mosig J.R., Stati Grn s funtions with Conformal Mapping and MATLAB, IEEE ANTENNAS AND PROPAG. MAG., vol. 45, No.5, pp , Ot.2003

Benzer belgeler

Dönüşüm Simülatörü Tasarımı The Design of Transform Simulator

7 Publishd in 5th Intrnational Symposium on Innovativ Tchnologis in Enginring and Scinc 9-3 Sptmbr 7 (ISITES7 Baku - Azrbaijan) Dönüşüm Simülatörü Tasarımı Th Dsign of Transform Simulator * Fahri Vatansvr