Mikrodalga frekanslarında kullanılacak yüzey tümleşik dalga kılavuzu filtrelerinin tasarımı, gerçeklemesi ve optimizasyonu

Abstract

Bu çalışmada; uydu haberleşme, radar ve yeni nesil 5G teknolojilerinde kullanılabilecek Mikroşerit-SIW (Yüzey Tümleşik Dalga Kılavuzu) filtrelerin analizi yapılmış, simülasyonu gerçekleştirilmiş ve laboratuvarda üretilmiştir. Bant geçiren veya bant durduran filtre elde etmek için yüksek geçiren SIW filtre yapısı ile alçak geçiren mikroşerit filtre yapısı bir araya getirilmiştir. Filtre yapıları kaskat veya paralel bağlantıyla birbirine entegre edilmiştir. Hibrit filtrenin bant genişliğinin büyüklüğü, alçak geçiren ve yüksek geçiren filtrelerin kesim frekansları ile rahatlıkla belirlenebilmektedir. Bu hibrit metot, tasarım ve üretim aşamasında esneklik sunmaktadır. Geleneksel ve karmaşık filtre tasarımlarından farklı olarak ortaya konan şeffaf ve esnek tasarım metodu, filtrenin daha anlaşılabilir ve ileriye dönük geliştirilebilir olmasını sağlamıştır. Bu kapsamda simetrik pencereli SIW filtresi; X-Ku bant geçiren tümleşik dalga kılavuzu filtresi; Mikroşerit-SIW modüler geniş bant bant durduran filtre; kaskat bağlantılı hibrit Mikroşerit-SIW bant geçiren filtre ve paralel bağlı hibrit Mikroşerit-SIW bant durduran filtre tasarımları ortaya konulmuş, simülasyonları gerçekleştirilmiş ve gerçeklenmiştir. Elde edilen sonuçlar karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiş ve yorumlanmıştır. Kaskat bağlantılı hibrit Mikroşerit-SIW bant geçiren filtrenin kalite faktörünün iyileştirilmesi için 5 farklı optimizasyon metodu kullanılmıştır. Mikroşerit-SIW bant geçiren filtreye yapılan optimizasyon çalışmasının sonucunda filtrenin kalite faktörü değeri 2,75’den 8,85’e çıkarılmıştır.

In this study; Microstrip-SIW (Subsrate Integrated Waveguide) filters that can be used in satellite communication, radar and next generation 5G technologies have been analyzed, simulated and produced in the laboratory. A high pass SIW filter structure and a low pass microstrip filter structure are combined to obtain a band pass or band stop filter. Filter structures are integrated with each other by cascade or parallel connection. The bandwidth of the hybrid filter can be easily determined by the cut-off frequencies of the low pass and high pass filters. This hybrid method offers flexibility in design and manufacturing. The transparent and flexible design method, which is different from traditional and complex filter designs, has made the filter more understandable and forward-looking. In this context, the symmetric windowed SIW filter; X-Ku band pass substrate integrated waveguide filter; Microstrip-SIW modular broadband band stop filter; Cascade-connected hybrid Microstrip-SIW band pass filter and parallel connected hybrid Microstrip-SIW band stop filter designs are presented, simulated and implemented. Obtained results were evaluated and interpreted comparatively. Five different optimization methods were used to improve the quality factor of the cascade-connected hybrid Microstrip-SIW band pass filter. As a result of the optimization study on the microstrip-SIW band pass filter, the quality factor value of the filter was increased from 2.75 to 8.85.