Simetrik LC kafes yapılı faz kaydırıcılarının analizi ve tasarımı

Abstract

ÖZET Başlangıçta genel halde bir 2 - kapılının z parametreleri cinsinden transfer fonksiyonu çıkarılmış ve buradan yola çıkılarak simetrik kafes devrelerin tanıtanından sonra bu devrelerin transfer fonksiyonu hesaplanmıştır. Daha sonra bir 2 - kapılıda giriş ve çıkışlardan gelen ve yansıyan dalga kavramlarından bahsedilmiş ve saçılma parametreleri tanımlanmıştır. Yapılan işlemlerden sonra giriş ve yük empedansları eşitken s2ı parametresi ile transfer fonksiyonu arasındaki ilişki bulunmuştur. Bu ilişki daha sonraki bölümlerde incelenecek olan devre tiplerinin s2ı parametrelerinin hesabında kullanılmıştır. Daha sonra simetrik LC kafes devrelerinin faz kaydırma özelliklerinden bahsedilmiştir. Bu devreler PIN diyotlar yardımıyla A ve B olarak adlandırılan iki konumda çalışabilen devrelerdir. Devreler m = / normalize açısal frekansında A - konumunda -6U / 2, B - konumunda ise 0mt 12 'lik bir faz kayması gerçeklemektedir. 3. Bölümde analiz edilecek olan devreler tanıtılarak, bunların kayıpsız ve kayıplı halde eşdeğerleri çizilip normalize eleman değerleri hesaplanmıştır. 1. Bölümde bulunan s2ı bağıntısı kullanılarak 0`et = 12(f, 180° ve 240°'' 1er için genlik ve faz fonksiyonları elde edilmiştir. Kayıplı durumlarda bobinler ve PIN diyotları kendilerine seri birer r dirençleri ile modellenmiş ve o)o= 1 açısal frekansında zayıflamalar hesaplanmıştır. Son olarak normalize eleman değerlerinin optimizasyonundan ve bu devrelerin avantaj ve dezavantajları ile uygulamalarından bahsedilmiştir. Optimal eleman değerleri MATLAB 4.0 programı ile çözülen nonlineer denklem sistemlerinden elde edilmiştir. Kayıplı durumlarda yeni optimize değerler için yapılan PSPICE 5.0 analizlerinde özellikle s 21 parametresinin genlik karakteristiklerinde bir iyileşme olduğu gözlenmiştir. Ek - V de s, y, z parametrelerinin birbirleriyle dönüşümlerini gösteren bir tablo verilmiştir. Ek - 2' te MATLAB 4.0 ile yapılan optimizasyon programları ve program çıktıları ve Wo = 1 frekansında optimizasyondan önceki ve sonraki genlik ve fazların karşılaştırıldığı bir tablo vardır. Ayrıca Ek - 2' de tüm yapılar için normalize eleman değerleri seçim tablosu düzenlenmiş ve denormalizasyon bir örnekle açıklanmıştır. Ek - 3' te PSPICE 5.0 devre analiz programı kullanılarak devrelerin kayıplı, kayıpsız ve optimize durumlardaki genlik ve faz karakteristikleri çizilmiştir.

SUMMARY ANALYSIS AND DESIGN OF SYMMETRICAL LATTICE PHASE SHIFTERS At the beginning, the transfer function of any 2 - ports in terms of z parameters is generally presented, and transfer functions for the symmetrical lattice circuits is calculated. Then s2i parameter is defined by using the concept of incident and reflected waves in a 2 - port circuit. The relationship between the s2J parameter and the transfer function is found when input and load impedances are equal. This expression is used for the calculations of the s2] parameters of type I, II and III circuits in the following chapters respectively. In the second chapter the phase shifting properties of the symmetrical LC lattice circuits are introduced. These circuits having PIN diodes as a switching element operate in two stages namely as A and B. They achieve -0`et / 2 when operating in state - A and 0`et / 2 for state - B at the normalized angular frequency <o0 = 1. In the third chapter, the proposed circuit structures are given and the normalized component values for these circuits are computed and their equivalents are obtained. The amplitude and phase functions of the s2] parameter are fond for 6mt = 12(f, 18(f and 24(f respectively. In loss cases, the inductors and PIN diodes are modeEed with serial r resistances and the attenuations and phase shifts are computed at normalized angular frequency cdo = 1. Finally the optimization procedure for finding normalized component values is presented. Also the advantages and disadvantages of these circuits are given. Optimal normalized component values are found from the solution of nonlinear equation sets in MATLAB 4.0 program. As a result of the study, we observed some improvements especially in amplitude characteristics of the s2i parameters when PSPICE 5.0 analysis is performed wifh the optimized component values. In Appendix - 1 a table that shows the transformations between the s, y, z parameters is presented. In Appendix - 2 the program lists and the outputs for the optimizations of the normalized element values that made with MATLAB 4.0 program and tables of attenuation and phase shifts at m = / before and after the optimizations are given. Alson in In Appendix - 2, a table for the normalized element values is given for all topologies and denormalization is explained with an example. In Appendix - 3 the lossless and loss case analysis of the circuits and their attenuation and phase characteristics are obtained by using the PSPICE 5.0 circuit analysis program. 49