RF yüksek güç uygulamaları
RF high power applications
- Tez No: 1010328
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HAMİD TORPİ, DOÇ. DR. NAFİZ GÖKHAN ÜNEL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Haberleşme Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Magnetronlar, yüksek güçlü RF uygulamalarında yaygın biçimde kullanılan vakum elektron cihazlarıdır. Bu tezde magnetron tabanlı bütünleşik bir RF güç sisteminin tasarımı, benzetimi ve deneysel doğrulaması gerçekleştirilmiştir. S-bant magnetronlar için analitik tasarım prensipleri incelenmiş, ölçekleme tabanlı sentez yaklaşımı kullanılarak üç farklı magnetron konfigürasyonu geliştirilmiştir. Soğuk test analizleri öz-mod ve frekans alanı benzetimleri aracılığıyla yürütülmüş, kalite faktörleri, bağlaşım katsayısı ve devre verimi gibi karakteristik parametreler hesaplanmıştır. Parçacık-etkileşimli (PIC) çözücü kullanılarak gerçekleştirilen sıcak test benzetimlerinde çıkış gücü, anot akımı, çalışma frekansı ve genel verimlilik elde edilmiş, zaman ve frekans alanı karşılaştırmaları ile magnetron davranışı değerlendirilmiştir. Üretilen RF gücünün güvenilir biçimde iletilmesi amacıyla dalga kılavuzu yönlü kuplörler, geçiş elemanları ve Silisyum Karbür (SiC) malzeme tabanlı bir RF yükü tasarlanmış, tam dalga elektromanyetik benzetimlerle analiz edilmiştir. Yüksek güç koşullarında ısıl etkiler, elektron çığ analizleri ve elektriksel delinme sınırları CST Studio Suite bünyesindeki farklı çözücüler kullanılarak sistematik biçimde değerlendirilmiştir. 2--4~GHz ve 3--4~GHz bantlarını kapsayan geniş bantlı şerit hat sirkülatörler tasarlanmış, üretilmiş ve vektör ağ analizörü ölçümleriyle deneysel olarak doğrulanmıştır. Bunun yanı sıra bir dalga kılavuzu sirkülatör konfigürasyonu tasarlanmış ve 5~kW giriş gücü altındaki termal performansı benzetimlerle incelenmiştir. Bu çalışma, magnetron tasarımından iletim hattı bileşenlerine ve sirkülatör doğrulamasına kadar uzanan yüksek güçlü RF sistemlerinin tasarım ve analiz süreçlerine kapsamlı bir katkı sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Magnetrons are vacuum electron devices widely employed in high-power RF applications. This thesis presents the design, simulation, and experimental validation of an integrated magnetron-based RF power system. The analytical design principles of S-band magnetrons are examined, and three distinct magnetron configurations are developed using a scaling-based synthesis approach. Cold-test analyses are conducted through eigenmode and frequency-domain simulations, from which characteristic parameters including quality factors, coupling coefficient, and circuit efficiency are extracted. Hot-test simulations performed with a Particle-In-Cell (PIC) solver provide key performance metrics such as output power, anode current, operating frequency, and overall efficiency. Time-domain and frequency-domain comparisons are performed to further assess magnetron behavior under realistic operating conditions. For reliable transmission of the generated RF power, waveguide directional couplers, transition elements, and a silicon carbide (SiC) based RF load are designed and analyzed using full-wave electromagnetic simulations. Under high-power operating conditions, thermal effects, multipacting analysis, and electric-field breakdown limits are systematically evaluated with dedicated solvers within CST Studio Suite. Broadband stripline circulators covering the 2--4~GHz and 3--4~GHz frequency bands are fabricated and experimentally validated through vector network analyzer measurements. A waveguide circulator configuration is additionally designed and its thermal performance under 5~kW input power is characterized via simulation. This work provides a comprehensive contribution to the design and validation methodology of integrated high-power RF systems.
Benzer Tezler
- Broadband high efficiency rf power amplifier designbased on modified class-j approach with applicationsusing GaN hemt technology
Alternatif j-sınıfı yaklaşımı ile GaN teknolojisi temelligeniş bant yüksek verimli güç yükselteci uygulamaları
MURAT KOÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektromanyetik Alanlar ve Mikrodalga Tekniği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞİMŞEK DEMİR
- Source-via-based layout optimization of Gan-on-SİC high-electron-mobility transistors for rf power applications
Rf güç uygulamaları için Gan-on-SİC yüksek elektron hareketlilikli transistörlerin kaynak-via tabanlı yerleşim optimizasyonu
YUNUS ERDEM ARAS
Doktora
İngilizce
2026
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDULLAH ATALAR
- GaN-Hemt based Ku-Band RF power amplifier design for satcom applications
Uydu iletişim uygulamaları için GaN-Hemt tabanlı Ku-Bant RF Güç yükselteç tasarımı
AHMET MERT POLATER
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞİMŞEK DEMİR
- Yüksek güç elektroniği uygulamaları için GaN tabanlı FinFET yapısının optimizasyonu
Optimization of GaN-based FinFET structure for high power electronics applications
DOĞAN YILMAZ
Doktora
Türkçe
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiGazi Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞEMSETTİN ALTINDAL
- Yüksek güç uygulamaları için galyum nitrür temelli yüksek elektron hareketlilikli transistör tasarımı, fabrikasyonu ve karakterizasyonu
Design, fabrication and characterization of gallium nitride based high electron mobility transistors for high power application
AHMET TOPRAK
Doktora
Türkçe
2020
Bilim ve TeknolojiHacettepe ÜniversitesiNanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞADAN ÖZCAN