Design of an x-band 3-bit rf mems constant phase shifter
X-bant 3-bit rf mems sabit faz kaydırıcı tasarımı
- Tez No: 442221
- Danışmanlar: PROF. DR. TAYFUN AKIN, PROF. DR. ŞİMŞEK DEMİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 108
Özet
Bu tez çalışması, 10 GHz'de ±1.8% doğruluğunda ve 9-11 GHz bandında en fazla ±5.8% hataya sahip, Eşdüzlemsel Dalga Klavuzu (EDK) ve RF MEMS değişken sığaç yapılarını kullanan bir 3-bit 180° sabit faz kaydırıcı tasarımı sunmaktadır. En az hataya sahip faz kaydırıcı, farklı faz kaydırıcı çeşitlerinin yenilikçi bir kurum-içi üretim parametreleri [1] ile tasarlanmış, örnek devre benzetimleri incelenerek belirlenmiştir. Daha geniş bant aralığı sunması ve EDK uyumlu olması sebebiyle, seçilen topoloji RF MEMS sığaç bankaları ve 3-dB bağlayıcıları kullanan yansıtmalı faz kaydırıcı olmuştur. Faz basamakları, RF MEMS sığaç bankasının yansıma fazındaki değişikliklerle sağlanmıştır. Öncelikle, 0°'den 90°'ye kadar faz farkı verebilen 2-bit faz kaydırıcı tasarlanmıştır. Bu faz kaydırıcılardan iki tanesinin arka arkaya eklenmesiyle, 3-bit ile çalışan 180° faz kaydırıcı elde edilmiştir. Sığaç bankası tasarımı, farklı RF MEMS sığaç düzenlemelerini içermektedir ve bunlar 9-11 GHz aralığında en az faz hatası vereni bulmak üzere karşılaştırılmıştır. Tasarım süreci, yenilikçi üretim tekniği [1] ve tasarım kuralları göz önünde bulundurarak yürütülmüştür. 3-dB bağlayıcı için normal Branş-Hatlı Bağlayıcı (BHB) ve Çiftli Branş-Hatlı Bağlayıcı (ÇBHB) olmak üzere iki seçenek, bağlı ve direk çıkışları arasındaki faz farkı ve güç dengesizliği tarafından belirlenen bant genişlikleri karşılaştırılarak incelenmiştir. Devre benzetimleri, hava-köprü sığaçları ile kısaltılmış EDK hatlarını kullanan, Küçültülmüş Çiftli Branş-Hatlı Bağlayıcı (K-ÇBHB)'yı öne çıkarmış, bu bağlayıcı ve RF MEMS sığaç bankası 3 boyutlu olarak Elektromanyetik (EM) çözücü yazılımında modellenmiş ve benzetimleri yapılmıştır. Sunulan 3-bit faz kaydırıcı, 10 GHz'de ±1.8% doğruluk ve 9-11 GHz bandında en fazla ±5.8% hatalı faz kaymaları sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis presents a 3-bit 180° constant phase shifter design implementing Co-Planar Waveguide (CPW) and RF MEMS variable capacitors with ±1.8% accuracy at 10 GHz and ±5.8% maximum peak error between 9-11 GHz. The phase shifter with minimum phase errors is determined by considering exemplary circuit simulations of different phase shifter types designed with a novel in-house RF MEMS fabrication process [1] parameters. Due to its wide-band characteristics and CPW compatibility, the selected topology is the reflect-type phase shifter employing RF MEMS capacitor banks and 3-dB couplers. Phase shifts are provided by the change in the reflection phase of RF MEMS capacitor banks. At first, a 2-bit 90° phase shifter is designed to cover 0°-90° phase shifts. Successive addition of two 2-bit phase shifters allows to obtain a 3-bit operation up to 180° phase shift. The capacitor bank design includes various configurations of RF MEMS capacitors, and they are compared to provide minimum phase errors between 9-11 GHz. The design procedure is managed while having regard to the in-house novel RF MEMS fabrication technique [1] and its design rules. Two different options are considered for the design of 3-dB couplers, namely regular Branch-Line Coupler (BLC) and Double Branch-Line Coupler (DBLC), comparing their bandwidths which are defined by phase difference and power imbalance between coupled and thru ports. Circuit simulations suggest to use a miniaturized double branch-line coupler (M-DLBC) implementing CPW Lines shortened with lumped air-bridge capacitors, and therefore this coupler and RF MEMS capacitor banks are modelled and simulated by using a 3D Electromagnetic (EM) solver software. The proposed 3-bit phase shifter provides phase shifts with a ±1.8% accuracy at 10 GHz and ±5.8% maximum peak error between 9-11 GHz. The mechanical parameters such as spring constant and pull-in voltages of RF MEMS bridges used in the phase shifter are also calculated.
Benzer Tezler
- Yönelim çıkarımı için arm tabanlı bir gömülü sistem tasarımı ve gerçeklenmesi
Design and implementation of an arm based embedded system for estimation of the orientation
SÜLEYMAN URMAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜŞTAK ERHAN YALÇIN
- Wideband low-phase shift digital step attenuators
Geniş bantlı düşük faz kaymalı sayısal sinyal zayıflatıcıları
ARASH EBRAHIMI JARIHAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. FATİH KOÇER
- Enhancing the performance of radio over fiber networks based on wdm using different modulation formats
Wdm temelli fiber ağların farklı modülasyon biçimlerini kullanarak radyo iletişim performansını iyileştirmek
HUMAM NEAMAH HUSSEIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolAltınbaş ÜniversitesiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. DOGU CAGDAS ATILLA
DOÇ. DR. ESSA İBRAHİM ESSA
- SiGe BiCMOS 4-bit phase shifter and T/R module for X-band phased arrays
X-band faz dizinleri için SiGe BiCMOS 4-bit faz kaydırıcı ve alıcı/verici modülü
İLKER KALYONCU
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiPROF. DR. YAŞAR GÜRBÜZ
- SiGe BiCMOS ICs for X-Band 7-bit T/R module with high precision amplitude and phase control
X-Band yüksek hassasiyetli Faz/Genlik Kontrollü 7-bit Alıcı/Verici Modülü için SiGe BiCMOS tümleşik devreler
MURAT DAVULCU
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YAŞAR GÜRBÜZ