Ek devre yöntemi ve mikrodalga kuvvetlendiricilerinin performans duyarlılıklarına uygulanması
Adjoint network method applied to the performance sensitivities of microwave amplifiers
- Tez No: 168339
- Danışmanlar: PROF.DR. FİLİZ GÜNEŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2005
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 164
Özet
ÖZET Bu tez çalışmasında“Ek Devre”yaklaşımı ile, bir mikrodalga kuvvetlendiricisinin kazanç, gürültü faktörü, giriş ve çıkış yansıtma katsayılarının genlik ve fazının pasif eleman parametrelerine göre duyarlılıkları formüle edilmiş ve T-tipi ve Il-tipi uydurma ve kuvvetlendirici devrelerine uygulanmıştır. Ayrıca çalışılan örnekler, literatürdeki“ Kazanç Çarpımı”,“Zincir Duyarlılık Matrisi”ve“Nümerik Pertürbasyon”yöntemleri ile karşılaştalmıştir. Bilindiği gibi“Ek Devre”yöntemi günümüzde çok yaygın olarak kompleks lineer ve lineer olmayan tasarım problemlerinde verimli bir şekilde uygulanmaktadır. Başlıca uygulama alanları için“Yapısal Tasarım”,“Devre Teorisi”,“Kontrol Teori”,“Elektromagnetik Tasarım”sayılabilir. Ek-Devre ile çoklu parametre tasarım analizi, sonuçta orijinal devre analizine ilaveten matris transpozesi ve birkaç matris çarpımından oluşan çok az işleme indirgenmektedir. Çalışmada“Dalga Değişkenleri”ve“Saçılma Parametreleri”kullanılmıştır. Bu çerçevede ilk aşamada önce, toplu ve dağılmış parametreli çok-kapılılarının konfigürasyonu ile oluşturulan mikrodalga devrelerinin,“Bağlantı Saçılma Matrisi”W ile Wa= c biçiminde modellemesi yapılmıştır; burada W= T - S'dir. T bağlantı manisini, S saçılma matrisini ifade etmektedir, a devrenin iç ve dış kapı gelen dalga büyüklükleridir ve c devre uyarma vektörüdür. İkinci aşama olarak“a”dalgalarının bir p devre parametresine göre duyarlılığı bulunarak“Ek dS Devre”yöntemi uygulanmıştır. Bu aşamada, diferansiyel operatörü q“, -(/ - S.S) kasit ifadesine indirgenmiştir. Üçüncü aşamada kazanç, gürültü faktörü, giriş ve çıkış yansıtma katsayıları gibi performans dalga duyarlılıkları formüle edilmiştir. Dördüncü aşama olarak elde edilen formüller Matlab programlama diline aktarılmış, ”Ek Devre“, ”Kazanç Çarpımı“, ”Zincir Duyarlılık Matrisi“ ve ”Nümerik Pertürbasyon“ yöntemleri ile karşılaştırmalı uygulamalar verilmiştir. Uygulama örnekleri olarak, (F, Vj,GT) performans üçlüleri için tasarlanmış T-tipi ve II- tipi giriş ve çıkış uydurma ve kuvvetlendirme devreleri yer almaktadır. Bu çalışmada kullanılan ”Ek Devre Yöntemi" ile Dalga Yaklaşımı her türlü mikrodalga devre topolojisine uygulanabilir oldukları için, bu yöntemler farklı devrelere uygulanarak duyarlılık çalışması genişletilebilir. Ayrıca, Dalga Yaklaşımı'nda dalga değişkenleri bir kere hesaplanmakta, bu hesap üzerinden her türlü performans duyarlılık (yansıma katsayıları, grup gecikmesi, kayıplar) hesabı yapılabilmektedir. Performans duyarlılık analizi, amacı sistem cevabının gradyantmı tasarım parametre uzayında hesaplamak olan bir tasarım duyarlılık analizi olduğu için; optimizasyon, istatistiksel ve sonuç analizleri gibi mühendislik problemlerinde çok önemli bir yere sahiptir. Bu sebeple, bu çalışma diğer tez çalışmaları için bir kaynak oluşturacaktır. Anahtar kelimeler : Duyarlılık, kazanç, gürültü, giriş yansıtma katsayısı, çıkış yansıtma katsayısı, ek devre, pertürbasyon viii
Özet (Çeviri)
ABSTRACT In this work, gain, noise and input and output reflection sensitivities of an amplifier with respect to the passive element parameters are formulated by“Adjoint Network”method and applied to both T-type, II-type matching and amplifier circuits. Moreover, the results are compared with the results obtained from“Gain Factorization”,“Chain Sensitivity Matrix Method”and“Numerical Perturbation”.“Adjoint Matrix”method is a well-known procedure widely applied to the complex linear and nonlinear design problems. Nowadays, it has been proposed in areas such as“Structural Design”,“Circuit Theory”and“Control Theory”and“Electromagnetic Design Optimisation”. Consequently, the adjoint-sensitivity analysis with multiple design parameters can involve as little as a matrix transposition and a few matrix multiplication in addition to the original network analysis. In this work, the wave variables and Scattering paramaters are employed in the analysis of microwave circuits. So, in the first stage the microwave circuits configured of the multi- subnetworks with the lumped and /or distributed parameters are modelled by the“Connection Scattering Matrix”W in the form of Wa=c where W= T - S, T is the connection matrix and S is the scattering matrix of the microwave network, a and c are the incident and excitation wave vectors, respectively. In the second stage, the wave sensitivites with respect to a circuit parameter p are evaluated applying the“Adjoint Network”method. In this stage, 8S the differentation operator q“ is reduced into the simple formula which is - -( / - S.S ) jnme third stage, sensitivities of the performance measure functions such as gain, noise figure, the magnitude and phase of the input and output reflection coefficients are formulated in terms of the related wave variables. In the final stage, the performance sensitivities are expressed in Matiab Programming Language and applied to the T- and II- types of matching and amplifier circuits designed for (F, Vj,GT ) triplets. Since ”The Adjoint Method with Wave Approach" can be applied to the circuits with the arbitrary topologies, so this study can be extended to the different microwave networks in different categories. Moreover, once the wave sensitivities are evaluated, the sensitivities of the other response functions such as insertion loss, reflection coefficients, group delay can be evaluated straightforward by these variables. Since the performance sensitivity analysis is a design sensitivity analysis whose purpose is to evaluate the gradient of the system response in the design parameter space, so it is crucial in engineering problems such as optimisation, statistical, yield and tolerance analysis. So, this thesis is also expected to be a reference work in the optimisation of the microwave amplifiers by the gradient methods. Keywords : Sensitivity, gain, noise, input reflection coefficient, output reflection coefficient, adjoint, perturbation IX
Benzer Tezler
- Design and implementation of high power GaN amplifiers with nonlinear optimization techniques
Doğrusallaştırılmış yüksek güçlü GaN kuvvetlendiricilerin tasarımı ve gerçeklemesi
LIDA KOUHALVANDI
Doktora
İngilizce
2021
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL SERDAR ÖZOĞUZ
- Metamalzeme ve rezonatör tabanlı yeni mikrodalga görüntüleme uygulamaları
Metamaterial and resonator based novel microwave imaging applications
FATİH ÖZKAN ALKURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİskenderun Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUHARREM KARAASLAN
- Microwave dielectric property characterization with open-ended coaxial probe and sensing depth analysis of the probes for biological tissues
Açık uçlu koaksiyel prob ile mikrodalga dielektrik özellik tanımlaması ve biyolojik dokular için probların algılama derinlik analizi
CEMANUR AYDINALP
Doktora
İngilizce
2022
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TUBA YILMAZ ABDOLSAHEB
- A comparative analysis of mTRL and 2X-Thru de-embedding methods
mTRL ve 2X-Thru de-embeddıng yöntemleriınin karşılaştırmalı analizi
TUĞÇE AYRAÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. METİN YAZGI
- Packaging of RF MEMS switches and performance improvement
RF MEMS anahtarların paketlenmesi ve başarım artırımı
İLKER COMART
Doktora
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞİMŞEK DEMİR
PROF. DR. TAYFUN AKIN