Design of an ultrawide band microstrip amplifier using 3D Sonnet based SVRM with particle swarm optimization
Bir ultra-geniş bandlı mikroşerit kuvvetlendiricisinin 3-D Sonnet tabanlı DVRM kullanılarak parçacık sürü optimizasyonu ile tasarımı
- Tez No: 316021
- Danışmanlar: PROF. DR. FİLİZ GÜNEŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- 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: 73
Özet
Günümüz dünyasında mikrodalga teknolojisi haberleşme sistemleri ve askeri sistemler için önemli bir yere sahiptir. Gittikçe artan önemiyle mikrodalga teknolojisi hızlı, yüksek doğruluklu tasarım sistemlerine ihtiyaç duymaktadır. Bu noktada 3 boyutlu bilgisayar destekli tasarım programları önemli bir rol oynamaktadır. Son zamanlarda pratik tasarıma yakın yüksek doğruluk sonuçlar verebilen 3 boyutlu elektromanyetik benzetim programları oldukça gelişti. Ancak, yüksek doğruluklu bu benzetim programlarının önemli bir dezavantajı yavaş olmalarıdır. Bu problemi çözmek için kullanılan önemli yöntemlerden biri öğrenen makinelerdir. Doğrusal olmayan öğrenen makineler mikrodalga modellemelerde doğrusal olmayan giriş ve çıkışlar için ayrık haritalama işlemlerinin genelleştirilmesinde kullanılan hızlı ve esnek makinelerdir. Bu çalışmada destek vector regresyon makineleri (DVRM) mikroşerit transmisyon hattının modellenmesi için kullanılmıştır. Bu kapsamda kaba ve hassas mikroşerit DVRM modelleri elde edilmiştir. Elde edilen mikroşerit DVRM modeli 3 boyutlu EM benzetim programları gibi yüksek doğruluklu ve analitik formülasyonlar gibi de hızlı çalışmaktadır.Düşük gürültülü mikrodalga kuvvetlendiricileri alıcı sistemler için front-end elemanı olarak kullanılmaktadır. Ayrıca ultra-geniş bandlı kuvvetlendiriciler çoklu frekans bandlarında kullanıldıkları için birçok eleman yerine tek başına kullanılabilmektedirler. Bir mikroşerit kuvvetlendiricisinin tasarımı giriş çıkış uydurma devrelerinin mikroşerit elemanlarının hat genişliği (W), uzunluğu (L), kalınlığı (T)ve kullanılan taban malzemesinin bağıl dielektrik katsayısı (?r), kalınlığı (H) gibi parametreleri ile kullanılan transistörün potansiyeline bağlı olarak optimizasyonla yapılabilir. Optimizasyon sürecinde mikroşerit hatların karakteristik empedans (Z0) ve efektif bağıl dielektrik katsayısı (?eff) ile W,L,T,?r,H arasındaki bağlantı EM tabanlı DVRM kullanılarak sağlanmıştır. DVRM modeli elde edilirken kaba model eğitim verileri yarı-TEM mikroşerit sentez formülasyonlarından elde edilmiştir ve hassas model verileri SONNET EM benzetim programından sağlanmıştır. Hedeflenen gürültü F(?), giriş yansıması Vi(?), kazanç GT(?) ve band genişliği (B) değerlerine karşılık gelen kaynak ve yük uydurmaları {ZS(?), ZL(?)} seçilen yüksek teknolojili bir transistörün Darlington teoremine bağlı olarak performans karakterizasyonu ile elde edilmiştir. Ayrıca giriş ve çıkış uydurma devrelerinin elde edilmesi için verimli ve basit bir algoritmaya sahip olan parçacık sürü optimizasyonu kullanılmıştır. Tasarım hedefleri maksimum kazanç, minimum gürültü ve düşük giriş yansıması olarak seçilen kuvvetlendiricinin giriş ve çıkış uydurmaları optimize edilip parametreleri elde edilmiştir.Teknlojik sınırlamalar kapsamında elde edilen kuvvetlendirici Microwave Office AWRDE benzetim program kullanılarak doğruluğu kontrol edilmiştir. Ayrıca tasarlanan kuvvetlendirici üretilip ölçülmüştür. Son olarak, tüm sonuçlar karşılaştırmalı olarak incelenmiştir.
Özet (Çeviri)
In today?s world, microwave technology has an important place for communication and military systems. With this growing importance, it is needed expeditious, high-accurate, feasible design systems. Therefore, 3D computer aided design has a significant role. Nowadays, 3D EM simulation programs are too thrived and it could give high-accurate results which are close to practical experiments. Although 3D simulations are so accurate; there is significant disadvantage like slowness. In order to solve this problem, one of the important methods is learning machines. Nonlinear learning machines are widely employed as the fast and flexible machines in the generalization of the highly nonlinear input-output discrete mapping relations in the microwave modeling. In this study, Support Vector Regression machine is used to model microstrip transmission line. Coarse and fine model of microstrip line is obtained. The SVRM model of microstrip line is high-accuracy like 3D EM simulation programs and fast like empirical formulations.Microwave low noise amplifiers are used front-end element for receiver systems. Besides, an ultra wide-band(UWB) amplifier is useful for systems because of capability of multi-band operation. A robust and efficient design optimization of a microstrip amplifier is carried out so that geometry of all the microstrip lines W,L,T,?r,H,tan? where W,L,T and ?r,H,tan? are the subvectors including widths, lengths and thicknesses of the microstrips and relative dielectric constant, height and loss of the selected substrate, respectively, can be obtained from the output to be used as the input and output matching elements of a transistor subject to its potential performance. In the optimization procedure, the Electromagnetic (EM) - based Support Vector Regression Machine (SVRM) is employed to build the mapping relations between the characteristic impedance (Z0 )/the effective relative dielectric constant (?eff) of the equivalent transmission lines and the microstriplines W,L,T,?r,H as fast as a coarse model at the same time as accurate as a fine model. In the work, quasi-TEM microstripline synthesis formulas are used as a coarse database and the full-wave EM Simulator, Sonnet provides the fine Database. The source and load {ZS(?), ZL(?)} termination couple corresponding to the compatible (Noise F(?), Input VSWR Vi(?), Gain GT(?),Bandwidth B) quadrates are utilized as the feasible design target resulted from the performance characterization of the selected high technology transistor subject to the Darlington theorem. Furthermore Particle swarm intelligence is successfully implemented as a comparatively simple and efficient algorithm in the optimization process of the input and output matching circuits. Finally typical design of a single transistor, microstrip, Ultra - Wideband (UWB) amplifier is presented as a worked example with the maximum gain, simultaneously ensuring the available minimum noise and a permitted small constant mismatching at each operation frequency, that corresponds to the (Fmin(?), Vireq, GTmax(?), B) quadrate.Furthermore, performance of the resulted amplifier with the determined microstrip lines within the technological limitations is verified with Microwave Office AWRDE simulation program. Besides, the designed amplifier is fabricated and measured. Then, all of the results are compared each other.
Benzer Tezler
- The design and development of novel ultra-wide band (UWB) antenna and filter units for RF front-end applications
RF ön uç uygulamaları için özgün, çok geniş bandlı anten ve filtre tasarımı ve geliştirilmesi
MUSTAFA İLARSLAN
Doktora
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HAMİD TORPİ
YRD. DOÇ. DR. SALİH DEMİREL
- Metamaterial based transmission lines and their applications on matching circuits
Metamateryal temelli iletim hatları ve uydurma devresi uygulamaları
TOLOGON KARATAEV
Doktora
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİLİZ GÜNEŞ
- Integrated ultra-wideband receiver system and antenna design
Tümleşik ultra-genişband alıcı sistem ve anten tasarımı
HALİT KÜRŞAT AKKURT
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜNHAN DÜNDAR
YRD. DOÇ. DR. MUTLU KOCA
- Design and simulation of microstrip antenna with tuneable notch-band characteristic for uwb applications based on graphene material
Grafen malzemesine dayalı UWB uygulamaları için ayarlanabilir çintik bandı karakteristikli mikro şerit anten tasarımı ve simülasyonu
ZAINAB RAWAN ABDULRAHEEM ALOBAIDI
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolAltınbaş ÜniversitesiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SEFER KURNAZ
- A graphene-based monopole microstrip antenna with tuneable bandgap for UWB implementations
UWB uygulamaları için ayarlanabilir bant aralığına sahip grafen tabanlı tek kutuplu mikroşerit anten
MUSTAFA KAREEM NAJM AL-ASADI
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolAltınbaş ÜniversitesiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ OĞUZ KARAN