10 db Hibrid Şerithattı Kuplör Arş.Gör. K. Sercan BAYRAM Yrd. Doç.Dr. Ş.Taha İmeci Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Bölümü

Kuplör – Hibrid yapı İki iletim hattı arasında veya güç katları arasında hatlar kuple olabilir. Her hat arasında elektromanyetik etkileşim vardır. Bu hatların birleştirilmesiyle yönlü kuplörler oluşturulur. Hibrid yapı, giriş portuna gelen sinyali iki çıkış portu arasında bölen ve dördüncü portu izole eden(hiç sinyal göndermeyen) dört portlu devredir.

1. porttan enerji verildiğinde 2. (kuplaj portu) ve 4 1. porttan enerji verildiğinde 2. (kuplaj portu) ve 4. (thruport-kesintisiz) porta enerjinin iletilmesi istenir. 3. (izolasyon)porta hiç gitmemesi gerekir.

Mikroşerit ve şerithattı yapılar iletim hatlarından başka bir şey değildir. Ancak üzerlerinde empedans uydurucu devrelerden, dar ve geniş bantlı filtrelere, güç bölücülerden yönlü kuplörlere kadar pasif RLC elemanlarıyla gerçeklenen hemen her türlü devre tasarlanabildiğinden iletim hatlarının ötesinde öneme sahiptir.

Mikroşerit hat; altında boylu boyunca, üstünde ise kısmen metal iletken tabaka ile kaplı kayıpsız kabul edilebilecek dielektrik malzemeden başka bir şey değildir.

Yapının elektriksel özelliklerini belirleyen önemli parametreleri; dielektrik tabaka yüksekliği ( h ), üstteki şeridin genişliği( W ), dielektrik malzemesi (yani bağıl dielektrik sabiti, εr) hat kalınlığı ise ihmal edilmektedir.

Bağıl dielektrik sabiti εr arttıkça; enerji daha fazla şerit altında hapsolmakta, bununla iletim verimi artarken, istenmeyen EMC(Elektromanyetik uyumluluk) sızıntısı azalmaktadır.

Mikrodalga transmisyon hatları Şerithattı yapı iki farklı genişlikteki ince iletken tabaka arasına dielektrik tabaka yerleştirilerek elde edilir.

Yönlü kuplör tasarımı Kuplörlerin en önemli kullanım amacı, bir transmisyon hattında gelen dalgayı yansıyan dalgadan ayırmasıdır. Kuplör; kuplaj (Coupling) ve yönlülük (Directivity) ile belirtilir. Kuplaj, giriş gücünün ne kadarının kuplaj portuna örneklendiği gösterir. Yönlülük ise kuplörün ileriye ve geriye doğru ilerleyen dalgaları ne ölçüde ayırt edebileceğini gösterir

2 Boyutlu (üstten) görünüm Hatlardaki tırtıklar izolasyon portuna en az miktarda akım gitmesini sağlamaktadır. İstenilen kuplaj değeri çok düşük olmadığından (örneğin 3dB) kenardan kuplaj (edge-coupled) tekniği kullanılmıştır. İkinci ve dördüncü portların kutunun diğer yüzünde olmasının nedeni ise üretim kolaylığıdır.

3 Boyutlu görünüm Simülasyon programımız yaptığımız kuplörü parametrelerini belirlediğimiz, bir kutunun içine koyarak simule etmektedir.

S parametreleri Kuplörün kuplaj portunun −10dB, Thru portun < −1dB ve Yansıma ve İzolasyonun < −27 dB olduğu görülmektedir.

Kuplaj portunun yakından görünümü Kuplaj portuna yakından bakıldığında; S12 parametresinin genlik bant genişliğinin (Amplitude Balance) 0.2 dB olduğu görülmektedir. Bunun anlamı istenilen -10dB değerinden en fazla 0.2 dB sapmaktadır.

Smithchart Görüldüğü üzere giriş yansıması (S11= -27dB) ve izolasyon (S14 = -32dB) beklenildiği gibi merkeze yakındır.

90° Faz farkı Kuplaj portu ve thru portun arasındaki 90º faz farkının bant boyunca sabit olduğu görülmektedir.

Akım yoğunluğu Şerithattı yönlü kuplörün akım yoğunluğu

SONUÇ Şerithattı yapıdaki 10dB 90º hibrid mikrodalga kuplör dizayn edildi. Thru ve kuplaj portu arasındaki faz farkının 90o olduğu görüldü. Önce -10db’ye ulaşılamadı. Ama hatlar arası mesafe düşürüldükçe yani sıkı kuplajlama yapılınca -10 db ye ulaşıldı.

DİNLEDİĞİNİZ İÇİN TEŞEKKÜRLER