Mikrodalga ve Anten Laboratuvarı

Akademik Personel

• Prof. Dr. Alp Kuştepeli
• Dr. Öğr. Üyesi Fatih Yaman
• Araş. Gör. H. Önder Yılmaz
• Araş. Gör. Anıl Karatay
• Araş. Gör. Ceren Özkal

Başlıca Araştırma Konuları

• RF ve mikrodalga sistemleri ve devreleri (tasarım, benzetim, gerçekleme, ölçüm)
• Hesaplamalı elektromagnetik (FDTD ve MoM)
• Anten tasarımı, benzetimi ve gerçeklenmesi
• Kısa-mesafe Doppler radarı tasarımı ve gerçeklenmesi
• Dielektrik ölçümleri, benzetimleri, tasarımları ve gerçeklenmesi

Projeler

• Parçacık Hızlandırıcı Kovuklarının Üretiminde Karşılaşılan Mekanik Kusurların Elektromanyetik Etkilerinin Deneysel Olarak İncelenmesi (2019-2020)
• 5.8 GHz Doppler Radarı için Meta-Malzeme Anten Tasarımı (2018-2019)
• Anahtarsız iki yönlü amplifikatör
• Oyuklu rezonatörün 10 GHz’de uyarılması (TÜBİTAK-1 yıl)
• Oyuklu osilatörün dizaynı, simulasyonu, realizasyonu ve endüstriyel uygulamalar (TÜBİTAK-3 yıl)
• Kablosuz tüketici elektroniği için antenler ve RF sistemler (2005-2006)
• DVB-T sistemleri için aktif antenler (2006-2009)

Yayınlar

                Makaleler

  • Yaman, Fatih “Numerical investigations of resistive wall wake potentials” 2020, Electronics Letters, 56 (3), 129-132.
  • Yilmaz, Hasan Onder; Yaman, Fatih “Meta-material Antenna Designs for a 5.8 GHz Doppler Radar” IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 2020, 69 (4), 1775-1782.
  • Yaman, Fatih “Quantification of resistive wall instability for particle accelerator machines” 2019, Turkish Journal of Electrical Engineering & Computer Sciences 27 (6), 4756-4767.
  • Karatay, Anıl; Yaman, Fatih “Electromagnetic Simulations of Mechanical Imperfections for Accelerator Cavities” 2019, IEEE Transactions on Nuclear Science 66 (11), 2295-2304.
  • Karatay, Anıl; Orcan, Durmuş; Özkal, Ceren; Yaman, Fatih “Implementation and experimental verifications of microstrip antennas for angular scanning of a Doppler radar” 2019, AEU-International Journal of Electronics and Communications 101, 76-84.
  • Sümer, Can; Kustepeli, Alp; Dinleyici, Mehmet Salih “Investigating the experimental limits of the Brewster’s angle method” Turkish Journal of Electrical Engineering and Computer Sciences, 2018, 26 (3), 1202-1213.
  • Bozdag, Goksenin; Kustepeli, Alp “Subsectional Tapered Fed Printed LPDA Antenna with a Feeding Point Patch” IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters, 2016, 15 (1), 437-440.
  • Kustepeli, Alp “On the Helmholtz Theorem and Its Generalization for Multi-Layers” Electromagnetics, 2016, 36 (3), 135-148.
  • Bozdag, Goksenin; Kustepeli, Alp “Wideband planar monopole antennas for GPS/WLAN/WiMAX/UWB and X-band applications” Microwave and Optical Technology Letters, 2016, 58 (2), 257-261.
  • Bozdag, Goksenin; Kustepeli, Alp “WIDEBAND PRINTED PLANAR MONOPOLE ANTENNA FOR PCS, UWB AND X-BAND APPLICATIONS” Progress In Electromagnetics Research C, 2016, 60, 95-103.
  • Desde, Irem; Bozdag, Goksenin; Kustepeli, Alp “Multi-band CPW fed MIMO antenna for bluetooth, WLAN, and WiMAX applications” Microwave and Optical Technology Letters, 2016, 58 (9), 2182-2186.
  • Yaman, Fatih; et al. “Recent theory and applications on inverse problem” 2015, Mathematical Problems in Engineering 2015.
  • Kustepeli, Alp “Revised Distributional Forms of the Laplacian and Poisson’s Equation, Their Implications, and All Related Generalizations” Electromagnetics, 2015, 371-385.
  • Hilavin, Sezgin; Kustepeli, Alp “Design and implementation of a TEM stripline for EMC testing” IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, 2014, 56, 23-27.
  • Saynak, Ugur; Kustepeli, Alp “Novel Square Spiral Antennas for Broadband Applications” Frequenz, 2009, 63 (1,2), 14-19.
  • Ozbakis, Basak; Kustepeli, Alp “The resonant behavior of the fibonacci fractal tree antennas” Microwave and Optical Technology Letters, 2008, 50 (4), 1046-1050.
  • Thomas F; Kustepeli, Alp; Bechteler, Sevinc A “Design of coupling structures for groove guide resonators” Microwave and Optical Technology Letters, 2008, 50 (5), 1406-1410.

                Konferans Yayınları

  • Yaman, Fatih “A Numerical Investigation for the Electron Cloud Build-Up Mechanism” In proceedings International Science, Mathematics and Engineering Sciences Congress, 2019.
  • Ogur, Salim; et al. “Linac and Damping Ring Designs for the FCC-ee” Inproceedings 2019 10th Int. Partile Accelerator Conf.(IPAC’19), pp. 420-423, Melbourne, Australia.
  • Özkal, Ceren; Yaman Fatih “Investigations for Increasing the Accuracy of Dielectric Constant Measurements” Inproceedings 2019 Book of Full Text Proceedings Turkish Physical Society 35th International Physics Congress (TPS35), pp. 74-81, Mugla, Turkey.
  • Karatay, Anıl; Yaman Fatih “Fully 3D Printed Bead-Pull Measurement of an Elliptical Cavity” Inproceedings 2019 Book of Full Text Proceedings Turkish Physical Society 35th International Physics Congress (TPS35), pp. 42-49, Mugla, Turkey.
  • Yılmaz, Hasan Önder; Yaman Fatih “Reconstruction of Medium Parameters for Metamaterial Antennas via Retrieval Method” Inproceedings 2019 Book of Abstract Turkish Physical Society 34th International Physics Congress , 2019, Mugla, Turkey.
  • Karatay, Anıl; Yaman Fatih “Electromagnetic Simulations of Mechanical Imperfections for Elliptical Cavities” Inproceedings 2018 Book of Abstract Turkish Physical Society 34th International Physics Congress , 2018, Mugla, Turkey.
  • Yılmaz, Hasan Önder; Yaman Fatih “Meta-Material Antenna Design for 5.8GHz Doppler Radar” Inproceedings 2018 Book of Abstract Turkish Physical Society 34th International Physics Congress , 2018, Mugla, Turkey.
  • Özkal, Ceren; Yaman Fatih “The Cavity Perturbation Method for the Dielectric Constants Measurements” Inproceedings 2018 Book of Abstract Turkish Physical Society 34th International Physics Congress , 2018, Mugla, Turkey.
  • Cetinkaya, Hakan; et al. “KAHVE Laboratory RF circulator and transmission line project” Inproceedings 2018 AIP Conference Proceedings 1935 (1), 070002.
  • Bursalı, Hikmet; Yaman Fatih “The Cavity Perturbation Method for the Dielectric Constants Measurements” Inproceedings 2016 Book of Abstract UPHUK VI.
  • Turemen, Gorkem; et al. “Current Status of The Sanaem Rfq Accelerator Beamline” Inproceedings 2015 International Particle Accelerator Conference, pp. 3952-3955, Richmond, USA.
  • Ozbakis, Basak; Oguzer, Taner; Kustepeli, Alp “Electromagnetic scattering from arbitrary flat plates: Analysis of the problem by using method of moments with different sinc type basis functions” Inproceedings 2011 30th URSI General Assembly and Scientific Symposium, URSIGASS 2011, 2011, ISBN: 9781424451173, Istanbul, Turkey.
  • Ozbakis, Basak; Oguzer, Taner; Kustepeli, Alp “Three-dimensional electromagnetic scattering from flat plates by using sinc-type basis functions in method of moments” Inproceedings 2009 Computational Electromagnetics International Workshop, CEM 2009, 2009, pp. 61-64, Izmir, Turkey.
  • Saynak, Ugur; Kustepeli, Alp “A novel square-spiral strip antenna” Inproceedings INICA 2007 International Conference on Antennas – Proceedings, 2007, ISBN: 9783000216435.

                Tezler

  • Başlık: Hücre hizasızlığı ve yüzey pürüzlülüğü etkilerini araştırmak için eliptik kavite tasarımları, üretimleri ve deneyleri

Yazar: Anıl Karatay

Yıl: 2019

Danışman: Fatih Yaman

Tür: Yüksek Lisans Tezi

Özet: Bu tezde, hücre hizalama hatası ve yüzey pürüzlülüğü etkilerinin araştırılması amacıyla, farklı hücre sayıları ve frekanslarda 5 farklı eliptik kavitenin tasarımı ve bu kavitelerden ikisinin üretilip ölçülmesine ait sonuçlar sunulmuştur. İlk olarak, hücreden hücreye kuplajı oldukça zayıf olan, 9 hücreli, 3.9 GHz bir eliptik kavite tasarlanmış ve hızlandırma parametreleri optimize edilmiştir. Hücreden hücreye kuplajın düşük olması sayesinde olası mekanik kusurların daha iyi gözlemlenmesi hedeflenmiş ve CST-MWS programı kullanılarak bu kavitedeki hücre hizalama hatalarının temel kavite parametreleri ve parçacık-kavite etkileşimi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Buna ek olarak, kavite yüzey pürüzünün, uyarma alanlarına ve empedanslarına olan etkisi de gözlemlenmeye çalışılan parametreler arasındadır. Ardından, hücre hizalama hatasının etkilerinin yalnızca bu geometriyle sınırlı olmadığını gösterme amacıyla 3 hücreli 2 GHz’lik bir kavite ve onun ölçeklendirilmiş versiyonu olan 3 hücreli 3.9 GHz’lik bir kavite tasarlanmış ve benzer simülasyonlar bu kaviteler için de tekrarlanmıştır. Tezin deneysel kısmında, 3 hücreli 3.9 GHz eliptik bir kavite tasarlanıp 3 boyutlu yazıcıyla üretilmiş, nikel ve bakır kaplama yöntemleriyle iletken hale getirilmiştir. Ardından, hücre hizalama hatasının kalite faktörü ve hızlandırma eksenindeki elektrik alan üzerindeki etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Bu işlemler için zayıf ve kritik kuplaj ölçümlerinin yanı sıra boncuk çekme ölçümünden de faydalanılmıştır. Tezin son kısmında ise 2.45 GHz’lik tek hücreli, alüminyum bir kavite üretilip aynı deneyler tekrarlanmış ve benzer etkilerin daha yüksek iletkenlik değerleriyle de görülebileceği deneysel olarak gösterilmiştir.

  • Başlık: Klystron test standı için mikrodalga kovuk ve bağdaştırıcı tasarım ve ölçümleri

Yazar: Aslıhan Çağlar

Yıl: 2019

Danışman: Fatih Yaman

Tür: Yüksek Lisans Tezi

Özet: Son yıllarda, mikrodalga frekans aralığında çalışan modern teknolojilerde yüksek güç kullanımı, radar, plazma bilimi, uydu iletişimi ve parçacık fiziği gibi araştırma konularında değişmektedir. Bu nedenle, bir güç üretecinden kayıpsız olarak belirli bir hedefe yüksek gücün iletilmesi, bu araştırma alanlarının kilit noktasıdır. Bu amaca uygun olarak, Türkiye’de Boğaziçi Üniversitesi Kandilli Dedektör, Hızlandırıcı ve Enstrümantasyon (KAHVE) Laboratuvarı’nda RF Sirkülatör ve İletim Hattı Tasarım, Simülasyon ve Üretim adında bir proje başlatılmıştır. Projenin amacı, 800 MHz frekansında çalışan yüksek güçlü RF iletim hattı ve sirkülatör yapmaktır. Kurulumdan sonra tüm bu sistemi test etmek için basit bir hap kutusu kovuğu tasarlanmış, simüle edilmiş ve üretilmiştir. Test işlemi için sadece kovuk yeterli değildir, çünkü RF güç üreticisinden hap kutusu kovuğuna verimli bir yüksek güç aktarım bölümüne ihtiyaç vardır. Bu bakımdan, döngü anteni olan güç bağdaştırıcısı da üretilmiştir. Genel olarak, simülasyon sonuçları ile karşılaştırmak ve iletim hattının performansının yüksek güç uygulamaları için yeterli olup olmadığını belirlemek için çeşitli ölçümler yapılmış ve proje hedeflerine uygun olarak tutarlı sonuçlar elde edilmiştir.

  • Başlık:8 GHz doppler radarı için meta-malzeme anten tasarımı

Yazar: Hasan Önder Yılmaz

Yıl: 2018

Danışman: Fatih Yaman

Tür: Yüksek Lisans Tezi

Özet: Bu tez çalışması esas olarak 5.8 GHz Doppler radar sistemi için tasarlanmış metamalzeme tabanlı verici ve alıcı antenlerin simülasyon ve ölçüm sonuçları ile üretilmiş antenlerin sisteme entegre edilmiş haliyle, iç/dış ortam ve duvar arkası radar performans analizlerini içermektedir. Öncelikle antenler üç boyutlu elektromagnetik benzetim programı olan CST:Microwave Studio ile modellenmiş ve ilgili alan ve parametreler hesaplanmıştır. Ardından, gerçeklenen antenlerin, performanslarını gözlemlemek amacıyla kullanılan yankısız odada ışıma paterni ve kazanç ölçümleri yapılmıştır. Bu tezin hedeflerinden bir diğeri ise metamalzeme tabanlı antenlerin 5.8 GHz Doppler radar sistemine uygulanabilirliğini ve verimliliğini araştırmaktır. Bu nedenle, verici anten için çift negatif indeksli metamalzeme yapısı yama antene entegre edilmiştir. Alıcı anten için ise, yama anten üzerine yerleştirilmek üzere sıfıra yakın indeksli metamalzeme plaka tasarlanmıştır. Bu sayede, verici anten için fiziksel boyut kısmında ve verimliliğinde, alıcı anten için ise fiziksel boyutunun yanı sıra anten kazancında ve yönelticilik değerinde kayda değer gelişmeler sağlanmıştır. Yenilikle tasarlanan antenlerin hedeflenen frekanslardaki, yansıma kaybı, ışıma paterni ve kazanç ölçüm sonuçlara göre, simülasyon ile ölçüm verileri arasında iyi bir uyum olduğu gözlemlenmektedir. Elde edilen deneysel bulgulara göre, gerçeklenen verici anten benzetim ortamında tasarlanan yapıya göre daha fazla yönelticilik değerine sahiptir, dolayısıyla gücünün çoğunu daha dar bir açıda ortama yayar. Ayrıca daha büyük bir bant genişliğine sahiptir. Alıcı anten için ise bant genişliği, yansıma kaybı, yatay polarizasyon yayılım grafiği ve anten kazancı değerleri benzetim sonuçları ile uyumludur. Tezin son kısmı tasarlanan antenlerin, insan veya hareketli herhangi bir hedefin iç/dış çevredeki veya duvarın arkasındaki hızını tespit etmek amacıyla oluşturulan düşük güçlü, kısa mesafe Doppler radar sistemine uygulanmasını ifade etmek için ayrılmıştır. Metamalzeme antenlerle entegre edilmiş radar sisteminin performans iyileştirmeleri tartışılmış ve performans sonuçları yorumlanmıştır.

  • Başlık: CLIC projesi X-bant hızlandırıcı yapıları için simülasyonlar ve ölçümler

Yazar: Hikmet Bursalı

Yıl: 2018

Danışman: Fatih Yaman, Nuria Catalan Lasheras

Tür: Yüksek Lisans Tezi

Özet: Sıkışık Doğrusal Çarpıştırıcı (CLIC) Projesi son aşamasında 3 TeV çarpışma enerjisine ulaşması planlanan 3 aşamalı 50 km uzunluğunda doğrusal bir e-, e+ çarpıştırıcısıdır. CLIC hızlandırıcısı son aşamasında 140000 civarında hızlandırıcı yapısı içermektedir. CLIC Projesi tasarım parametrelerini elde etmek için, hızlandırıcı yapıları oksijen içermeyen (OFE) bakırdan tekli elmas uç kullanılarak ultra hassas makine işleme teknikleri ile üretilmektedir. Gerekli olan mikrometre düzeyindeki hassasiyet, bu yapıları son üretim aşamasında çok pahalı hale getirmektedir. Bu hızlandırıcı yapıların bakır parçalarının montajı iki yarım şeklinde elektron kaynağı ya da disk olarak üretilip difüzyon bağlama ile yapılmaktadır. Bu tezde hızlandırıcı disk yapılarının iç yarıçaplarındaki bozulmalar ile aynı disklerin frekans sapmaları arasındaki olası korelasyon difüzyon bağlama işleminin öncesi ve sonrası için araştırıldı. Bu çalışmanın sonuçları, makine işleme hassasiyeti ve difüzyon bağlama işleminin etkisinin anlaşılıp üretim maliyetinin iyileştirilmesi için kullanılacaktır.

  • Başlık: Çok bantlı ve geniş bantlı uygulamalar için özgün mikroşerit antenler

Yazar: Göksenin Bozdağ

Yıl: 2014

Danışman: Alp Kuştepeli

Tür: Yüksek Lisans Tezi

Özet: Bu çalışmada, çeşitli kablosuz sistemler için log periyodik dipol dizi ve düzlemsel monopol olmak üzere iki farklı tipte dört adet özgün mikroşerit anten tasarlanmıştır. İlk tasarımda, standart basılı log periyodik dipol dizi antenin çok bantlı davranışı, alt-bölümlü konik besleme kullanılarak geniş bantlı hale dönüştürmüş ve antenin çalışma bantgenişliği bir besleme noktası yaması kullanılarak arttırılmıştır. Böylece, önerilen anten GPS (L1 ve L2), PCS, IMT-2000, WLAN, WiMAX, UWB ve X Bant sistemleri için uygun hale gelmiştir. Diğer tasarımlar küçük boyutlara ve düşük grup gecikmesine sahip basılı düzlemsel monopol antenlerdir. Mikroşerit içe doğru besleme, bölümlü tasarlama ve yarık yükleme yöntemleri geniş bant ve çok bantlı basılı düzlemsel tek kutuplu anten tasarımlarında temel olarak kullanılmıştır. İlk basılı düzlemsel tek kutuplu anten WLAN, WiMAX, UWB ve X Bant sistemleri için miktoşerit içe doğru besleme ve bölümlü tasarlama metotları kullanılarak tasarlanmıştır. İkinci ve üçüncü tek kutuplu tasarımlarında ise yarık yükleme tekniği de kullanılmıştır. Bu teknik hem fazladan rezonans frekanslarının uyarılmasında hem de S11 performansının -10 dB seviyesinin altında tutulmasını sağlamıştır. İkinci tek kutuplu tasarımında, PCS bandı için özgün bir yarık geometrisi ilk tek kutuplu anten tasarımı üzerine uygulanmıştır. Ardından, istenilen rezonans frekansı gerekli bantgenişliği ile birlikte elde edilmiş ve anten UWB ve X Banda ek olarak PCS bandına da uygun bir hale gelmiştir. Üçüncü tek kutuplu tasarımında ise başka bir özgün yarık geometrisi yine ilk tek kutuplu anten tasarımı üzerine GPS bandı için uygulanmıştır. Sonuç olarak anten WLAN, WiMAX, UWB ve X Bantlarına ek olarak GPS bandı için de uygun hale gelmiştir.

  • Başlık: Elektromanyetik uyumluluk testleri için TEM şerithat tasarımı ve kalibrasyonu

Yazar: Sezgin Hilavin

Yıl: 2011

Danışman: Alp Kuştepeli

Tür: Yüksek Lisans Tezi

Özet: Günlük yaşantımızın her alanında elektrikli ürünleri kullanırız. Her elektrikli cihazın bir başka cihazla istenmeyen bir girişime sahip olma potansiyeli vardır. Bir sistem içinde istenmeyen akım ve voltajların üretilmesi ile elektriksel gürültü işareti üretilebilir. Beklenmeyen radyo frekans (RF) enerjileri bu tür gürültü işaretlerini üretir. Elektromanyetik girişim terimi EMI- elektriksel gürültünün bir sistemin fonksiyonlarını bozmasını tanımlar. Bu yüzden EN55020 standardı gibi Avrupa Normlarına göre yayılım ve bağışıklık testlerinin yapılması gerekir. Bu tezde, ışınımla bağışıklık testi açıklanacak ve bu test için standartta önerilen test sahası olan TEM şerithat yapısının temel gerekliliklerinden bahsedilecektir. Şerithat paralel iki plakası arasında düzgün elektromanyetik alan sağlayabilen bir iletim hattıdır. Işınımla yayılım testinde ölçülen bir ürünün boşlukta yayılan elektromanyetik enerjiye karşı koyabilmesiyle fonksiyonlarını istendiği gibi sürdürüp sürdüremediğidir. Bu testte kullanılmak üzere alternatif bir test sahası oluşturabilmek için yeni bir TEM şerithat tasarımı yapılmıştır. Bu şerithat standardın önerdiği yapıdan daha büyük olarak tasarlanmıştır. Temel olarak dikkate alınan tasarım parametreleri (karakteristik empedans, alan düzgünlüğü gibi) ve şerithattın kalibrasyonudur. Standartta önerilen stripline 80 cm yüksekliğe sahiptir ancak test edilecek daha büyük cihazlar için bu yükseklik yeterli değildir. Alternatif başka bir şerithat yapısı standartta belirtilen gereklilikleri karşılamak kaydıyla kullanılabilir.

  • Başlık: Mikrodalga sensörleri için heterodin alıcı kurulumu ve kalibrasyonu

Yazar: Saygın Bildik

Yıl: 2008

Danışman: Sevinç Aydınlık Bechteler

Tür: Yüksek Lisans Tezi

Özet: Çeşitli niceliklerin ölçülmesi için kullanılan sensörlere olan talep endüstriyel işlemlerin otomasyonu ile birlikte artmıştır. Birçok durumda mikrodalga teknikleri rekabetçi çözümler sunmaktadır. Bu hususta dielektrik sabiti ölçümü, nem ölçümü, uzunluk ölçümü, gaz kaçağı tespiti ve radar uygulamaları gibi birçok önemli uygulamalar yapılmaktadır. Rezonatör tipi sensörlerin rezonans frekanslarının, hassas ve ucuz olarak ölçülmesi için heterodin alıcı sistemi kurulmuş ve ölçümlenmesi yapılmıştır. Rezonatör tipi sensörlerin çıkış frekansları rezonatörün fiziksel boyutlarının değişimine göre ve rezonatörün içine ölçüm yapılması için yerleştirilen maddenin fiziksel özelliklerine göre değişmektedir. Sinyalin değerlendirilmesi, klasik heterodin alıcının elemanlarından olan ses yükselticisi ve hoparlörün yerine, frekans sayıcı tarafından yapılmaktadır. Böylece, frekans ölçüm sisteminde kullanılan heterodin alıcı, karıştırıcı, voltaj kontrollü osilatör, mikroşerit hatlı alçak geçiren filtre ve frekans sayıcıdan oluşmaktadır. Rezonatörün çıkış frekansı, karıştırıcı vasıtasıyla, frekans sayıcının ölçüm aralığına uygun olarak bir ara frekansa düşürülür. Daha sonra, ölçüm değeri bir bilgisayara gönderilir ve hangi ölçümün (mesafe, dielektrik sabiti, vs.) yapıldığına ve hangi rezonatörün kullanıldığına göre istenen bilgiye dönüştürülür. Bu çalışmada, mikrodalga sensörü olarak heterodin alıcı sistemine bağlı olan dairesel oyuklu dalga kılavuzu osilatörü kullanılarak mesafe ölçümü yapılmıştır. Oyuklu dalga kılavuzu osilatörünün en önemli özelliği rezonatör yapısının açık ve ayarlanabilir olmasıdır. Bundan dolayı, rezonatör aralığının boyu değiştirildiğinde osilatörün rezonans frekansı değişmektedir. Bu da bize, oyuklu dalga kılavuzu rezonatörü ile rezonans frekansı ölçüm sistemini kullanarak mesafe ölçümü gibi değişik uygulamalar yapmaya olanak sağlayacaktır.

  • Başlık: Yeni dikdörtgen spiral antenler

Yazar: Uğur Saynak

Yıl: 2008

Danışman: Alp Kuştepeli

Tür: Yüksek Lisans Tezi

Özet: Dairesel spiral antenler genellikle doğrusal oranlarla açılan Arşimet spiral
eğrileri biçiminde tasarlanırlar. Benzer performanslı çalışabilen daha küçük antenler
elde etmek için kare Arşimet geometrileri yaygın olarak kullanılırlar. Bu çalışmada,
yeni kare spiral anten tasarımları önerilmiş, tasarlanmış ve incelenmiştir. İlk çift yeni
antenin tasarımında log-periyodik anten tasarımında kullanılan yöntem göz önüne
alınarak iki benzer ama farklı yaklaşım kullanılmıştır. Daha sonra bu iki geometri
log-periyodik antenlerin başka bir özelliği kullanılarak geliştirilmeye çalışılmıştır.
Benzetimler biri FDTD metodu diğeri Moment metodu olmak üzere farklı iki
yöntemle yapılmıştır. Yeni tasarımların benzetim sonuçları Arşimet antenlerin
sonuçlarıyla temel anten parametrelerinin frekansa bağımlılığı açısından
karşılaştırılarak incelenmiştir. Ayrıca benzetim sonuçları deney sonuçlarıyla
karşılaştırılarak bir kıyaslama yapılmıştır.

  • Başlık: Fibonacci fraktal ağaç antenler

Yazar: Başak Özbakış

Yıl: 2004

Danışman: Alp Kuştepeli

Tür: Yüksek Lisans Tezi

Özet: Fraktal geometri ilk olarak Benoit Mandelbrot tarafından tanımlanmıştır. Fraktal bir yapı, basit bir geometriye sahip olan bir şeklin, defalarca farklı pozisyonlarda ve yönlerde kendini tekrarlamasıyla oluşur. Bu yöntemle oluşturulan fraktal yapılar genel olarak kendine benzer yapılardır ve bu yapıların boyutları tamsayılarla ifade edilemez. Koch, Minkowski ve Sierpinski, en çok bilinen fraktal yapılardır. Bu tip yapıların kendine benzer olması çok ve geniş bantlı anten tasarımlarında yaygın olarak kullanılmalarına olanak sağlamıştır. Ayrıca, özel geometrileri, düşük frekanslarda rezonansa girebilen küçük antenlerin elde edilmesinde faydalıdır. Rezonans frekansının düşmesi, sabit bir rezonans frekansında antenin küçülmesiyle aynı etkiye sahiptir. Değişik tiplerdeki fraktal ağaçlar anten tasarımlarında kullanılan diğer önemli ve ilginç fraktal yapılardır. Fakat son zamanlardaki çalışmalarda fraktal ağaç antenlerin dal uzunluk oranlan sabit alınmıştır. Bu çalışmada ise, dal uzunluk oranlan sabit olmayan fraktal ağaç antenler incelenmiştir. Fraktal ağaç yapılarının geometrisi ve dal sayıları değiştirilerek anten karakteristikleri incelenmiştir. Fraktal ağaç antenlerin dal uzunlukları Fibonacci sayı dizisi kullanılarak elde edilmiştir. Ünlü bir İtalyan matematikçi olan Leonardo Fibonacci (1170 – 1240 civarı), geometri ile ilgilenmiş ve doğayı gözlemlemesi sonucu sayı dizisi geliştirmiştir. Antenlerin rezonans frekansını iyileştirebilmek amacıyla iki farklı geometriye sahip fraktal yapıda ağaç antenler tasarlanmıştır. Bunun yanı sıra benzer performansa sahip daha basit yapıda fraktal ağaç antenler elde etmek için dal sayılan azaltılmıştır.

                Lisans Projeleri

  • Mert Can Eyil , “Comparative Tuner Design Study for a Cylindrical Cavity ”
  • Ömer Alptuğ Ardıç, “Microwave Filter Design for a Groove Guide Oscillator ”
  • Ramazan Şalcı, Multucan Mutlu, “Phased Array Antenna Design for a Doppler Radar”
  • Kübra Gül Çiftçi, “Dielectric Measurements via Microwave Cavities”
  • Merve N. Dutğun, M.Emre Aydın “Design, Realization and Integration of Microstrip Phased Array Antenna for a Doppler Radar”
  • Anıl Karatay , “Design, Implementation and Integration of Tx/Rx Microstrip Antennas for a Doppler Radar”
  • Ceren Özkal, Durmuş Orcan, “Implementations of Angular Identification Mechanisms for a Doppler Radar”
  • Ogün Kethüda, “Doppler Radar Measurements with Cantennas”
  • Sinan Çelik, “Microstrip Antenna Design for Doppler Radar”
  • Onur Salan ve Sinan Çelik, “Doppler Radar Design”
  • Aysel Kuyumcu, “2-way and 3-way Microstrip Power Splitter Design”
  • Hikmet Bursalı, “RF Pickup Antenna Design and Measurements for a Resanotor”
  • Kağan Karaca, “Simulations and Measurements of Dielectric Loaded Microwave Cavities”
  • Maide Altuntaş, “Design and Implementation of Microstrip Antenna for Frequency Modulated Continuous Wave Doppler Radar”
  • Mertcan Dalkıran,“Design and Implementation of Microstrip Power Divider for Frequency Modulated Continuous Wave Doppler Radar”
  • Berna Selçuk, “Radar Cross Section Calculations and Simulator Comparisons in Resonance Region”
  • Yıldız Oral, “Analytical and Simulation Studies for Dielectric Loaded Rectangular Waveguides”
  • Vecihe Alataş, “Electromagnetic Field Simulations for Particle Accelerator Cavities”
  • Ahmet Kasapçopur, “Higher Order Mode (HOM) Studies for a Microwave Cavity”

2016-2017 eğitim-öğretim yılı bahar döneminde “Design, Implementation and Integration of TX/RX Microstrip Antennas for a Doppler Radar” başlıklı projeyi tamamlayarak mezun oldum. Proje kapsamında bir Doppler radarına açısal tarama özelliği kazandırma amacıyla alıcı ve verici mikroşerit anten tasarımı, üretimi ve ölçümlerini gerçekleştirdim. Bu süreçte, 3 boyutlu elektromanyetik benzetim programı olan CST’nin kullanımını öğrendim. Baskı devre üretim süreçleri ve VNA kullanımının öğrenilmesi de benim için projenin kazanımları arasındadır. Yüksek lisansımda da parçacık hızlandırıcı kaviteleri üzerine incelemelerde bulundum ve tezimi bu konu üzerine yazdım. Bu süreçte, lisans öğrenimimde edindiğim bilgilerin bana çok faydası olmuştur. Şu anda İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümünde araştırma görevlisi olarak çalışıyorum ve aynı zamanda doktora öğrencisi olarak öğrenimime devam etmekteyim.

Lisans tezimde, rezonatör RF ölçümlerinde(saçılma parametresi ve kalite faktörü) kullanılan anten tasarımı ve gerçeklemesi üzerinde çalıştım. Genellikle simülasyon, üretim ve laboratuvar ortamında geçen çalışmam bana disiplinler arası mühendislik projeleri hakkında ilk deneyimi sağladı. Sonrasında Yüksek Lisans tez çalışmalarımı yapmak üzere teknik öğrenci olarak bulunduğum CERN’de bu deneyimin faydalarını görme imkanım oldu. Çünkü Hızlandırıcı Bilimi’nin araştırma, geliştirme ve üretim süreci; elektrik-elektronik-makine-metalurji-fizik vb mühendislik disiplinleri ve temel bilimler çalışanlarından oluşan gruplar tarafından yapılmaktadır. İlk eğitimlerini İYTE Mikrodalga ve Anten Laboratuvarı’nda aldığım CST ve HFSS elektromanyetik simülasyon programları ve aynı laboratuvarda kullandığımız network analizör (VNA), sinyal üreteci vb. cihazları önceden kullanmış olmam sayesinde buradaki çalışma grubuma uyum sağlamakta zorluk çekmedim. Halen CERN CLIC Projesi X-Bant Hızlandırıcı Üretim ve Test grubunda doktora çalışmalarıma devam etmekteyim.

Lisans bitirme projemde Durmuş Orcan arkadaşım ile birlikte 2.45 GHz frekansında çalışan FMCW Doppler Radar üzerine çalıştık. Bu proje kapsamında hareketli cisimlerin hızlarının ölçülmesi ve radara göre mesafesinin belirlenmesi ile ilgili ölçümler aldık. Yüksek lisans eğitimim sırasında mikrodalga dersi kapsamında maddelerin dielektrik sabitlerinin belirlenmesi ile ilgili çalıştım. Mikrodalga rezonatör kavitelerinin tasarlanması, parametrelerinin belirlenmesi ve iyileştirilmesi ile ilgili CST programını kullandım. Kavitelerin yansıma ve iletim parametrelerinin belirlenmesinde ve güç ölçümlerinde VNA, Spektrum analizör gibi cihazların çalışma prensiplerini öğrendim. Yüksek lisans tezim kapsamında analitik ve nümerik yöntemlerle dielektrik ölçümlerinin geliştirilmesi ile ilgili çalışmalar yaptım. Şu anda aynı bölümde araştırma görevlisi olarak çalışmaktayım.

2015-2016 eğitim-öğretim yılında Maide Altuntaş ile birlikte Doppler Radar projesine başlamıştık. 2.6 GHz’de tasarlamak istediğimiz FMCW radar için, maalesef o zamana kadar böyle çalışmalar çok yapılmamasından dolayı problemler yaşayıp 2.6 GHz Operating Frequency’si olan Microstrip Patch Antenna ve Microstrip Power Divider (T-Junction ve Wilkinson olarak) tasarlayıp ürettik. Çalışmalarımız esnasında; tasarım uygulamaları konusunda tecrübe kazandık. (CST ve HFSS) Gerekli dökümanların sağlanması, Fatih ve Göksenin Hoca’nın yardımlarıyla RF-MW konusunda teknik altyapı oluşturduk. Anechoic chamber’ın ne olduğunu, ölçümlerin nasıl yapıldığını, VNA’in ne olduğunu/nasıl kullanıldığını görmüş olduk. Karanlık oda içerisinde de substrate’imiz üzerinde kimyasal çözücüler sayesinde üretimimizi tamamlamıştık.  Kısaca kendimden ve iş yerim/pozisyonumdan bahsetmek gerekirse, 2016 yılında İYTE EHM bölümünden mezun oldum. Okulda edindiğim CST tecrübesi sayesinde de şu anda Aktif Neser Elektronik  şirketinde  CST ve AWR gibi yazılımların Türkiye’deki teknik desteğini sağlıyorum.

2017-2018 yılı Güz döneminde yapmış olduğum “Higher Order Mode (HOM) Studies for a Microwave Cavity” adlı bitirme projemden kısaca bahsedersem, endüstriyel mikrodalga fırınların temelini oluşturan çok modlu alan dağılımı olan kavite tasarladım. Amacım, 2.45 GHz’de çalışan ve çok modlu alan dağılımı elde edebileceğim bir rezonatör ve uygun bir kuplör dizayn etmek, modellemek ve optimize etmekti. Projemi yaparken, CST programını kullandım. Bu amaç için, ilk olarak düşük frekansta çalışan (353 MHz) tek modlu kavite tasarladım. Daha sonra bu kaviteye en uygun olduğunu düşündüğüm Ridge-Waveguide kuplörü tasarladım. Daha sonra kavite ve kuplörü birleştirdim. Ayrıca, kayıpları engellemek için bakır ile kapladım. Başarılı olduktan sonra, kaviteyi uygun boyutlara getirerek 2.45 GHz’de çalışan çok modlu kavite tasarladım. Ayrıca, kuplörü de ona uygun hale getirdim. Daha sonra, kavite ve kuplörü birleştirip, kayıpları önlemek için bakır ile kapladım. Sonuç olarak, 2.45 GHz’de çalışan ve çok modlu alan dağılımı olan kavitemi elde ettim.

2017-2018 eğitim-öğretim yılı 2. döneminde Merve Nur Dutğun arkadaşım ile birlikte ‘2.45 GHz’de çalışan Mikroşerit Faz Dizili Yama Anten Dizaynı ve Gerçeklemesi’ projesini yapmıştık. Projeyi temel bir kaç adıma bölmem gerekirse, öncelikle CST programını kullanarak anteni teorik ortamda dizayn etmiştik. Sonrasındaki evre ise projenin asıl can alıcı kısmı olan ‘Antenin hüzmesini mekanik bir harekete ihtiyaç duymadan, elektronik olarak döndürme’ aşamasıydı. Bunu da 4 elemanlı dizi antenin her bir elemanına giden besleme yollarının uzunluklarını çeşitlendirerek sağlamıştık. Antenin gerçeklenmesi işlemini okul içinde bulunan laboratuvarımızda Anıl Karatay hocamızın destek ve yardımlarıyla tamamlamıştık. Sonrasında VNA ve Spectrum Analyzer kullanarak antenimizin karakteristiğini ölçmüştük. Son aşamada da, her ne kadar tam olarak istediğimiz seviyeye gelemesek de, anteni Doppler radarına monte edip, temel ölçümleri almıştık. Projeyi yaparken dönem boyunca edindiğim temel bilgileri ise özet olarak Mikroşerit Yama Antenlerin çalışma prensipleri, Bir antenin performans analizi, Dizi antenlerdeki Faz Kaydırma özelliği, Vector Network Anayzer ve Spectrum Analyzer cihazlarının kullanımı, Doppler radarının çalışma prensiplerinden oluşmaktadır.

2015-2016 eğitim-öğretim yılında Mertcan Dalkıran ile birlikte bitirme projesi kapsamında FMCW Doppler Radar konusunu çalıştık. Projenin ilk dönemin sistem tasarımı için gerekli RF ve güç ünitesi gibi aktif parçaların yurtdışı tedariğinde zaman ve bütçe sıkıntı yaşadığımız için , kalan kısıtlı zamanda Metcan Dalkıran “Microstrip Power Divider “, ben de ” Microstrip Patch Antenna” olmak üzere pasif parça tasarımları üzerine çalıştık. HFSS, CST gibi 2 programda aldığımız simulasyon sonuçlarını kıyasladık. Ayrıca tasarımları Anten labında üretip, test etme fırsatımız oldu. Böylece bitirme projemiz boyunca; bir projenin sistem tasarımı, malzeme tedariği, malzemesi tedarik edilemeyince kriz nasıl fırsata çevrilir, ekip çalışması, tasarım süreçleri, tasarımı üretme ve test etme gibi iş hayatında çok değerli olacak tecrübeler edindik. Nitekim mezuniyetimden sonra RF ve Mikrodalga Sistem Tasarımları yapan TUALCOM firmasında RF Tasarım Mühendisi olarak çalışma fırsatı elde edebilmemde bitirme çalışması sürecinin etkisi çok büyük. İş hayatının fragmanını yaşadığım bitirme projesi sürecinde, hem teknik hem de insani örnek davranışlarıyla bize rehberlik eden başta değerli hocamız Fatih Yaman’a ve asistan hocalarımıza teşekkürü borç bilirim. Ve gerek RF çalışmalar gerekse başka bir alanda ilerleyecek arkadaşlar, bitirme projesi için doğru yerdesiniz. Çünkü günümüz koşullarında teknik bilgiye erişim kolay; ancak ekip çalışması, proje yönetimi ve mühendislik etiği ancak çevrenizden öğreneceğiniz çok değerli kavramlar. Herkese projelerinde kolaylıklar ve başarılar dilerim.

2015-2016 Eğitim Öğretim Yılında, CST,HFSS ve FEKO programlarını kullanarak Radar Cross Section hesaplamaları ve programlar arasında belirli parametreler için kıyaslamalar yapmıştım. Rezonans bölgesinde çalışmıştım. İlk olarak bir kürenin MATLAB kullanarak RCS ini hesaplatmıştım. Devamında küre ve badem için farklı frekanslarda CST,HFS ve FEKO kullanarak RCS hesaplamarının kıyaslamasını yapmıştım. Bu kıyaslamaları yaparken süre,mesh sayısı, frekans gibi değişkenleri baz almıştım. Bunlara ek olarak, örnek bir makale alıp RCS hesaplaması yapıp bulduğum sonuçlar ile yaptığım hesapları doğrulamıştım. Projem sayesinde farklı arayüzlerde çalışma ve aralarında kıyaslama yapma fırsatı bulmuştum.

2014-2015 güz döneminde, CST simulasyon programını kullanarak  dielektrik sabitini farklı türdeki dikdörtgen dalga kılavuzlarında inceledim. Farklı senaryolar için dalganın propogasyon sabitini ve kılavuz dalga boyunu hesapladım. Bu proje sayesinde simülasyon programlarının çalışmalarımızı ne denli kolaylaştırdığını ve çalışmalarımızın gerçek hayatta uygulanabilirliklerini maliyetsiz bir şekilde birçok test yürütebildiğimizi deneyimledim Her testi araç üzerinde yapmak mümkün olmadığından çalıştığım iş yerinde  simülasyon programları kullanıyorum. İYTE’de kazandığım bakış açılarıyla problemleri daha efektif bir şekilde ele alabiliyorum ve projelerin zamanında ortaya koyulması için katkıda bulunuyorum.

2015-2016 eğitim-öğretim yılı güz döneminde Onur Salan arkadaşım ile birlikte canlı veya cansız bir hareketlinin hız ve konum bilgilerini ölçmek için Tübitak destekli “FMCW Doppler Radar” projesini gerçekleştirdik. Teorik olarak hareketli bir cisimden kaynaklı doppler efektinden faydalanarak frekanstaki kayma bilgisine buradan hareketlinin hız ve mesafe bilgilerine ulaşılmaktadır. Bu proje FMCW sinyal üreteci, RF cihazların entegrasyonu, Video amplifier ve veri görselleştirme şeklinde 4 ana başlıktan oluşmaktadır. Aşamalar boyunca, gerilim kontrollü osilatör (VCO), LNA, güç yükselteci, mixer, Mertcan arkadaşımızın hazırlamış olduğu ‘Power divider’ ve Maide arkadaşımızın tasarladığı “microstrip patch antenna” gibi RF cihazlar kullanılmıştır. Bu cihazların yanı sıra modülatör devresi ile birlikte analog video amplifier devresi tasarımı yapılan projede anten ile elde edilen doppler efektine sahip sinyal ‘mixer’ de işlenmiş ve doppler frekansına sahip mikrodalga işaret elde edilmiştir. Bu işaret analog ortamda güçlendirilerek bilgisayar ortamına aktarılmış ve ses işleme programı ile bilgisayarda işlenmiştir. İşlenen bu veri Matlab aracılığı ile görsel olarak kullanıcıya hareketlinin hız ve konum bilgileri sunulmuştur. Bu proje kapsamında CST Studio Suite, HFSS, AWR, MATLAB, LTSpice tarzı yazılım/elektronik ve elektromanyetik simülasyon programları kullanılmıştır. Anten, osilatör tarzı RF cihazların haricinde sinyal üreteci, network analizör, spektrum analizör, osiloskop, powermetre gibi RF ölçüm cihazları üzerinde uygulamalı çalışma yapılmıştır. Aynı sene bahar döneminde almış olduğum 2.projemde ise Doppler Radar için Anten Tasarımı yapılmıştır. Bu projede  CST ve HFSS programları en ince detayına kadar kullanılmış olup, programlarda bulunan ‘modül ve solver’ ile ‘mesh tipi’  gibi seçeneklerde farklılıkların ne ile sonuçlanabileceği gözlemlenmiştir.

2015-2016 eğitim-öğretim yılı ilk döneminde “Electromagnetic Field Simulations for Particle Accelerator Cavities” adı altında ESS(European Spallation Source) projesinde kullanılan eliptik ve spoke kavitelerinin realistik modellerini simule ettim. Realistik simulasyonları oluşturabilmek için relative error hesaplamaları, kavite parametrelerinin hesaplamalarını yaptım, grafikler çizdim. Simülasyonlar için CST kullandım. Proje süresince Fatih Yaman hocamın rehberliğinde aktif olarak araştırma yaptım ve konu ile ilgili birçok makaleler okudum.Bu konu üzerinde çalışan bilim insanları ile iletişime geçtim. Mezun olduktan sonra Fatih Yaman hocamın yönlendirmesi ile projem hakkında konuşmak için EGE üniversitesinde gerçekleştirilen İZMİR GENÇ FİZİKÇİLER KONGRESİ ne başvurdum ve kabul edildim. Tek lisans projesi benim projemdi ve bu deneyiminde hayatımdaki yeri her zaman farklı olacaktır. Galiba lisans hayatımın en önemli deneyimiydi bitirme projesi ve sizinle çalışarak aslında araştırma yapmayı, disiplini ve en önemlisi dökümantasyon yapmayı öğrendim. Şu anki bulunduğum pozisyonum lisans projemle ilişkili bir alanda değil fakat katkısının büyük olduğunu düşünüyorum. Daha öncede dediğim gibi araştırma yapmayı, disiplini ve en önemlisi dökümantasyonu sizinle çalışırken öğrendim ve bunlar mühendisliğin temeli.

Benim bitirme projem “Dielectric Measurements via Microwave Cavities” yani silindirikal kavite rezonatör kullanarak, sample bir materyalin dielektrik sabitini “Cavity Perturbation Method” ile nasıl buluruz sorusunun cevabını içeriyor. Peki nasıl oluyor bu iş ? Elimizde bir silindirik kavitemiz oluyor ve ortasına pipet gibi bir yapının içine örnek bir materyal koyuyoruz. Kavitenin hacim bilgilerini, örnek materyalin hacim bilgilerini ve resonant frekasındaki kayma bilgisini kullanarak kullandığımız sample’ın dielektrik sabitini hesaplıyoruz. Bu projede CST(Computer Simulation Technology) toolu ile VNA(Vector Network Analyzer) cihazını kullandım. CST’de kullanacağım düzeneği çizip simüle ettikten sonra gerçek ortamda da aynı düzeneği oluşturup VNA ile ölçümlerimi yaptım. En çok keyif aldığım şey teorik olarak yapmış olduğum şeyin çıktısını reelde de görmek ve aslında denklemlerde yer alan parametrelerin sonuçları nasıl etkilediğine şahit olmak oldu.Bir sürü farklı materyalle (deniz suyu,çeşme suyu, tuz, etanol,gliserin..) çalışıp, çıktıları inceleyip sonuçlara ulaşmak aslında şuanki çalıştığım alana da yönelmemi sağladı. Her ne kadar mikrodalga frekanslarının değişimini analiz etmiyor olsam da şu an Vodafone’da müşterilerimizin davranışlarını analiz ediyorum ve her gün keyif alarak bu işi yapmamdaki katkısı için Fatih Yaman hocamıza da çok teşekkür etmek istiyorum.