BANT GEÇİREN-BANT TUTAN GEÇİŞİ MEKANİK VEYA ELEKTRONİK OLARAK ANAHTARLANABİLİR FİLTRE TASARIMI VE METAMALZEME KARAKTERİSTİĞİ GÖSTEREN REZONATÖRLER KULLANARAK ÇOK BANTLI MİKROŞERİT FİLTRE UYGULAMALARI

Abstract

Bu tez kapsamında çok bantlı bant geçiren/bant tutan mikroşerit filtre tasarımları ile bant tutan-bant geçiren geçişine sahip mikroşerit filtre tasarımları gerçekleştirilmektedir. Bu doğrultuda öncelikle iki farklı metamalzeme davranışlı çift modlu rezonatör tasarlanmaktadır. Tasarlanan rezonatörler iki farklı tipte beslenerek rezonatörlerin karakteristik özellikleri ortaya koyulmaktadır. Rezonatörlerin düz bir iletim hattından beslenmesi durumunda bant tutan filtre tasarımı, topraklanmış bir iletim hattından beslenmesi durumunda ise bant geçiren filtre tasarımı gerçekleştirilmektedir. Tasarlanan rezonatörlerin her iki beslenme durumundaki teorik analizlerini gerçekleştirebilmek için eşdeğer devre modelleri çıkarılmaktadır. Bu eşdeğer devrelere tek-çift (odd-even) mod analizi uygulanarak saçılma parametreleri (iletim (S21) ve yansıma (S11)) elde edilip simülasyon sonuçlarıyla karşılaştırılmaktadır. Karşılaştırma sonucunda simülasyon ve teorik sonuçların mükemmel bir uyum içerisinde olduğu görülmektedir. Önerilen rezonatörlerin farklı elektriksel uzunlukta kullanılmaları veya rezonatörlerin herbir modundan (tek-çift modlar) farklı bandlar oluşturmak suretiyle çok bantlı bant geçiren ve bant tutan filtreler tasarlanmaktadır. Tasarlanan filtre parametrelerinin (kapasitör değerleri, fiziksel uzunluklar, vb.) saçılma parametreleri üzerine etkileri incelenmektedir. Tasarlanan filtre yapıları yeniden yapılandırılabilir filtre tasarımları için oldukça uygun bir geometriye sahiptir. Bu geometri kullanılarak tasarlanan yeniden yapılandırılabilir filtrenin vereceği frekans cevabı kullanılan rezonatörlere, besleme hatlarının tipine(topraklanmış veya düz bir iletim hattı) ve anahtarların pozisyonuna göre çeşitlilik göstermektedir. Bu çeşitlilikler bir tablo halinde tezde sunulmaktadır. Tasarlanan yapılardan dört bantlı bant tutan filtre ve bant tutan - bant geçiren - tüm tutan geçişli yeniden yapılandırılabilir filtre RT/Duroid taban malzeme kullanılarak imal edilmektedir. Deney sonuçları ile simülasyon sonuçlarının iyi bir uyum içinde olduğu görülmektedir. Tez kapsamındaki çift modlu rezonatörler ve yeniden yapılandırılabilir filtreler için sunulan genel tasarım prosedürü ileride yapılacak çalışmalara önemli derecede yol gösterici niteliktedir. In this thesis, designs of multi-band microstrip bandpass/bandstop filters and bandpass-to-bandstop filters are achieved. For this purpose, firstly, two different dual-mode resonators having metamaterial behaviour are designed. Characteristic featuresof the designed resonators in two different feeding types are introduced. Bandstop filter design can be achieved by feeding the resonators with a straight transmission line, whereas bandpass filter design can be achieved by feeding the resonators with a grounded transmission line. Equivalent circuit models of the designed resonators are extracted in order to realize the theoretical analysis for both feeding arrangement. Scattering parameters (transmission (S21) and reflection (S11)) are obtained by applying even-odd mode analysis and they are also compared with the simulated results. It is observed that the simulated and theoretical results are in an excellent agreement. Multi-band bandpass and bandstop filters are designed by forming different bands from each mode (even- odd modes) of the resonators or by using the proposed resonators in different electrical lengths. Effects of various parameters (capacitance values, physical dimensions, etc.) of the designed filters on the frequency responses are also investigated. The designed filter structures have a quite suitable geometry for the design of reconfigurable filters. Frequency response of the designed reconfigurable filter constructed by using the mentioned geometry varies depending on the resonators, types of feeding lines (grounded or straight transmission line) and switching positions. These variations are presented as a table in this thesis. The designed quad-band bandstop filter and bandpass-to- bandstop filters are fabricated by using RT/Duriod substrates. Theoretical, simulated and experimental results are observed in a good agreement. The general procedure proposed in this thesis for dual-mode resonators and reconfigurable filters is thought to be a directive concept for future works.