BASAMAK TİPİ DEVRE YAPISI İLE ALÇAK GEÇİREN FİLTRE TASARIMI

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "BASAMAK TİPİ DEVRE YAPISI İLE ALÇAK GEÇİREN FİLTRE TASARIMI"

Emine Durmaz
8 yıl önce
İzleme sayısı:

1 BASAMAK TİPİ DEVRE YAPISI İE AÇAK GEÇİREN FİTRE TASARIMI Adnan SAVUN 1 Tugut AAR Aif DOMA 3 1,,3 KOÜ Mühendislik Fakültesi, Elektonik ve abeleşme Müh. Bölümü Kocaeli 1 e-posta: adnansavun@hotmail.com e-posta: elohabci@hotmail.com 3 e-posta: adolma@kou.edu.t Anahta kelimele: Basamak yapılı filte tasaımı, MS-STR_P, Mikoseit yapılı AGF, MATAB ÖZET Basamak tipi deve yapısı ile alçak geçien filtelei mikoşeit yapıda geçeklemek oldukça kolaydı. Filte çok alçak ve çok yüksek empedanslı paçala bi aaya getiileek geçekleni.[1-3]. Önce filte kaakteistiğine kaa veili. Daha sona istenen özelliklei sağlayacak AGF nin pototip devesi tasalanı. Bu deveye fekans ve empedans ölçeklendimesi yapılı ve oluşan pototip deve mikoşeit yapıya dönüştüülü. Bu çalışmada Matlab tabanlı MS Stip pogamıyla basamak yapılı bi AGF filte tasalanmış ve MS Stip pogamında tasalanan basamak (yan dal) yapılı AGF yapısının patik uygulaması yapılmıştı. Yapılan bu uygulamanın Netwok Analizö cihazından ölçümlei alınmıştı. Alınan ölçümle sonucunda kesim fekansı etafında da bi bant içeisinde kaasız davanışla segilediği göülmüştü bunun sebebinin malzemenin bağıl dielektik katsayısına ( ) bağlı olduğu baskı deve katından kaynaklandığı öngöülmüştü. 1.GİRİŞ Basamak tipi develele (adde type ) tasalanan alçak geçien filtele de güç kaybı kaakteistiğini bulmak kolaydı. Toplu öğeli deve elemanlaı bibiine paalel kondansatö ve sei bobinleden oluşu. Şekil 1 de mediven tipi alçak geçien filte pototipi gösteilmişti.[3]. Rs den göülen giiş empedansı Zin ise yansıma katsayısı; Zin R Γ= Zin + R ifadesi ile hesaplanı. Buadan; P R ( Zin R) = 1+ R Zin * ( + Zin ) (1) () güç kaybı oanını elde edeiz. Doğu akım altında (ω =0) bütün kapasitöle açık ve bütün bobinle kısa devedi. Bu yüzden Zin giiş empedansı 1 olu. Eleman değeleini hesaplaken R=1 alınabili buadan (1) denklemi geeğince kapasite elemanlaı Faad cinsinden hesaplanabili. Bobin elemanlaı ise eny cinsinden hesaplanabili.. TASARIM Buttewoth filte yaklaşımını kullanaak kesim fekansı 1 Ghz olan 3. deeceden bi AGF yi mikoşeit basamak yapısı ile tasalanması için; Şekil-3 deki devede g(1)=1, g()=, g(3)=1...g(n) pototip eleman değeleini, N ise filte deecesini göstei. Giiş empedansı 50 Ω olan bu deveye feakans ve empadans ölçeklendimesi yapılmalıdı. Bu amaçla aşağıda veilen (3) ve (4) denklemleiyle endüktans ve kapasite değelei hesaplanı.[1,3]. Şekil 1. Alçak geçien filte öneği Şekil deeceden Buttewoth yaklaşımı ile elde edilen AGF devesi

t Anahta kelimele: Basamak yapılı filte tasaımı, MS-STR_P, Mikoseit yapılı AGF, MATAB ÖZET Basamak tipi deve yapısı ile alçak geçien filtelei mikoşeit yapıda geçeklemek oldukça kolaydı.

2 g( k). Z = []; k = 1,,... N (3) w 0 1 g( k) = [F] (4) w. Z 0 Fekans ve empedans ölçeklendimesi sonucu elde edilen deve aşağıdaki gibidi. Aynı yol ile düşük empedanslı mikoşeit hattın uzunluğu hesaplanabili. Ancak modelleme düşük empedanslı hat T- eşdeğe devesi ile yapılı. at uzunluğu şöyle hesaplanı. l π ( wz ) 1 = sin (7) Buada l düşük empedanslı hatta yayılan dalga boyu cinsinden uzunluğu, Z,düşük empedanslı hattın kaakteistik empedansını göstemektedi. T-eşdeğe devedeki iki sei endüktans değei ise, Şekil 4 Ölçeklendiilmiş deve Z πl = tan w [ ] İle hesaplanı. Şekil-6 da T-eşdeğe devesi gösteilmişti. (8) Şekil-4 de veilen deve atık mikoşeit yapıya çevilebili. Bu dönüşüm için yüksek ve düşük empedanslı hat paçalaı kullanılı. Çok düşük empedanslı hat paçası kapasiteyi, çok yüksek empedanslı hat paçası ise endüktansı ifade ede. Yüksek empedanslı hat paçası ( l ) eşdeğe deve modeli ile gösteili. Bu hat paçasının uzunluğu; 1 w l = sin (5) π Z ile bulunu. Şekil 6. Yüksek empedanslı hattın T-eşdeğe deve modeli Buada ye alan ve elemanlaı düzeltme teimleidi. Düzeltme teimlei ile beabe deve Şekil-7 deki gibi olu. [1-3]. Buada l, yüksek empedanslı hatta yayılan dalga boyu cinsinden uzunluğu, Z, yüksek empedanslı hattın kaakteistik empedansı göstemektedi. Şekil-5 deki paalel kapasitelein değelei ise; 1 πl = tan wz ile hesaplanı. [ F] Şekil-5 - eşdeğe modeli (6) Şekil 7. Yüksek ve düşük empedanslı hatlaın T ve eşdeğe develeiyle filte devesi Şekilde ye alan ve elemanlaı devenin endüktans () ve kapasite() değeleinde azalmaya neden olula. 1 1,, 3 3 Yeni elde edilen ve değelei ile hat uzunluklaı yeniden hesaplanaak iteasyon bitiili. Yeniden hesaplanan mikoşeit hat uzunluklaı; l = 8.5 mm 1 l = 35.1 mm

l π ( wz ) 1 = sin (7) Buada l düşük empedanslı hatta yayılan dalga boyu cinsinden uzunluğu, Z,düşük empedanslı hattın kaakteistik empedansını göstemektedi.

3 l 3 = 8.5 mm bulunu. Kaşılık gelen 3. deeceden AGF mikoşeit yapı Şekil-8 de gösteilmişti. = (1) 0 (1) denkleminden, = 5. 3 bulunmuştu. 3.deeceden AGS filte pototip değele ve devesi Şekil 9 da veilmişti. Şekil-8 AGF Mikoşeit yapının boyutlaı İstenen bobin ve kondansatö değelei hattın w/ h oanı ayalanaak ve Şekil-9 Tasalanan AGF pootip devesi h e = w 0.9 a = a (9).Adım: Aşağıda yazılan matlab pogamıyla mikoşeit deve tasaımında giilen E ( ), w(mm) ve h(mm) değeleiyle Z empedansını veen pogam sayesinde istenilen Z için yaklaşık w değelei bulunmuştu. 60 h w ln 8 + wh / 1 w 4h e Z0 = 10π wh / 1 w w e ln h h (10) (9) ve (10) denklemlei kullanılaak mikoşeit yapının boyutlaı; Z0 = 50 Ω luk hat için (h=3 mm ) mikoşeit hattın genişliği w=9 mm bulunu. Geçekleştiilecek mikoşeit filte devesinde bobin elemanlaı için Ω luk hat ( w1 = w3 = 1mm ); kondansatö elemanlaı için.44 Ω luk hat ( w = 5 mm ) hat elde edili. 3. UYGUAMA 1.Adım: İlk önce kullanacağımız çift taaflı plaketin kapasitesini ölçülmüş ()=157 pf bulunmuştu. Daha sona (11) denkleminden hesaplanmıştı.[1-3]. =. A (11) d (11) denkleminde; plaketin kapasitesi, A plaketin alanı ve d plaketin kalınlığıdı. Bu çalışmada; d= 1.5 mm ve A = 5*10= 50 cm için (11) denklemine göe; 1 = 47,1.10 F olup; m %E, w(mm) ve h(mm) giilen mikoseit yapının Z empedansını veen pogam E=input('ütfen E yi giin=') h=input('ütfen yüksekligi giin(mm)=') w=input('ütfen genisligi giin(mm)=') Eff=(E+1)/+[(E-1)/*(1/sqt((1+1*(h/w))))] if w/h<1; Z=[(60/sqt(Eff))*log(((8*h)/w)+(w/(4*h)))] else Z=(10*pi)/[(sqt(Eff))*[(w/h) *((w/h )+1.444)]] end Empedans uygunluğu için giiş ve çıkış empedanslaının 50 ohm olması istenmişti. Devemizi giişten itibaen tasalamaya başlanmıştı. a) Pogamda w=1.5mm giiliek Z=48.3 ohm ( 50 Ω ) bulunmuştu.(r g ve R y için) Mikoşeit yolun uzunluğu f c c = (13). Eff fomülünden hesaplanaak l = 5mm alınmıştı.

Adım: Aşağıda yazılan matlab pogamıyla mikoşeit deve tasaımında giilen E ( ), w(mm) ve h(mm) değeleiyle Z empedansını veen pogam sayesinde istenilen Z için yaklaşık w değelei bulunmuştu.

4 b) Devedeki 1 ve bobinini Kuoda [1,3]. tanımlamalaından yaalanaak sei hattan paalel hatta çevidik. Bu paalel hatlaın empedanslaı Z=5 ohm bulunmuştuştu. Matlab pogamında[4]. Z=5 ohm çıkması için w yı 4.5mm aldık, Şekil 11. Filtenin ölçümlendiilmiş hali Şekil-10a Kuoda tanımlamalaı 1 Şekil-10b Kuoda Tanımlamalaı Buada çıkan yeni eff = 4,160 için; (13) denkleminde bulunaak; l = den 8 l =18,5 mm bulunmuştu. Şekil 1. Filte bilgisaya ile çizileek baskıya hazı hale getiilmiş duumu. c) Kapasite için;.50=100 ohm luk paalel hat için; matlab pogamından yaalanılaak w =0.5 mm çıktı. Buada çıkan eff =3,5151 için (1) denklemi ve l = den, l =0mm bulunmuştu Adım: Buada 1. ve. adımda bulunan değele kullanılaak yan dalla yöntemiyle filte geçeklenmişti. (Pototip deveki elemanla nomalize olup, Z 0 = 50 ohm ile çapılaak geçek değelei bulunmuştu.) Şekil 11 de Filtenin ölçümlendiilmiş hali Şekil 1 de Filte bilgisaya ile çizileek baskıya hazı hale getiilmiş duumu ve Şekil-13 Alçak Geçien Filte Matlab simülasyonu veilmişti. Şekil-13 Alçak Geçien Filte Matlab simülasyon sonucu MS Stip pogamında tasalanan basamak ( yan dal) yapılı AGF yapısının patik uygulaması yapılmıştı. Yapılan bu uygulamanın Netwok Analizö ihazından ölçümlei alınmıştı. Yan dalla yöntemi ile tasalanan filtenin 1 Ghz kesim (Fpass), 1. Ghz sönümleme (Fstop) fekansında genlik yanıtı aşağıdaki gibi bulunmuştu.[3,4]. Şekil-14 de tasaımı tamamlanmış deve ve Şekil- 15 de Netwok Analizö ile ölçüm sonucu gösteilmişti.

Filtenin ölçümlendiilmiş hali Şekil-10a Kuoda tanımlamalaı 1 Şekil-10b Kuoda Tanımlamalaı Buada çıkan yeni eff = 4,160 için; (13) denkleminde bulunaak; l = den 8 l =18,5 mm bulunmuştu. Şekil 1.

5 5. KAYNAKAR [1]. E..Fooks, R.A.Zakaevičius,M,Micowave Engineeing Using Micostip icuits, Pentice all, New Yok, 1990 []. M. Schneide, Micostip ines fo Micowave İntegated icuits, Bell Syst. Tech. J., 48, pp ,1969. [3]. gams/magnetic/mfiltes/mfiltes.htm [4]. _1p1/help/toolbox/filtedesign/fdq_ove7.shtml#1 703 Şekil 14 Tasaımı tamamlanmış deve Şekil 15. Netwok Analizö ile ölçüm sonucu 4.SONUÇ Bu çalışmada, 1 Ghz kesim fekansı olan üçüncü deeceden alçak geçien bi yan dalla yöntemi ile tasalanmış ve geliştiilen tasaımın patik uygulaması yapılmıştı. Basamak tipi develele (adde type) tasalanan alçak geçien filtele; toplu öğeli deve elemanlaı bibiine paalel kondansatö ve sei bobinleden oluşu. Yüksek geçien bi filte için yüksek empedans hatlaı ile düşük empedans hatlaının yeinin değiştiilmesi yeteli olacaktı. Belilenen metodun teoide öngöülen kesim fekans değei etafında da bi bant içeisinde kaasız davanışla segilediği göülmüştü. Bunun sebebinin malzemenin bağıl dielektik katsayısının ( ) bağlı olduğu baskı deve katından kaynaklandığı öngöülmüştü. Bu uygulama için Matlab pogamında yapılan simülasyon ile netwok analizöden alınan ölçüm sonuçlaı kaşılaştııldığında belilenen tasaım metodunun uygulanabili olduğu göülmüştü.

shtml#1 703 Şekil 14 Tasaımı tamamlanmış deve Şekil 15. Netwok Analizö ile ölçüm sonucu 4.

Benzer belgeler

3 FAZLI SİSTEMLER. şartlarda daha fazla güç nakli mümkündür. 26.05.2013 3 fazlı sistemler 1 3-FAZLI DENGELİ SİSTEMLER V OR V OS O V OT

3 FAZLI SİSTEMLER. şartlarda daha fazla güç nakli mümkündür. 26.05.2013 3 fazlı sistemler 1 3-FAZLI DENGELİ SİSTEMLER V OR V OS O V OT 3 FA İEME n Çok azlı sistemle, geilimleinin aasında az akı bulunan iki veya daha azla tek azlı sistemin bileştiilmiş halidi ve bu işlem simetik bi şekilde yapılı. n ek azlı sistemlede güç dalgalı olduğu