MATLAB ile Mühendislik #24 | S-Parametreleri ve RF LC Süzgeç: Eleman Değerleri, Bastırma, Kararlılık

Eğitmen: Dr. Süleyman Burak ÇELİK

Bir 1 GHz vericinin çıkışında 2 GHz'teki ikinci harmonik en az 30 dB bastırılmalı. Bu derste iki kapılı ağı S-parametreleriyle tanımlıyor, beşinci dereceden bir LC süzgecin eleman değerlerini elle bulup MATLAB RF Toolbox ile doğruluyor, sonucu Touchstone dosyasına yazıyor ve bir tranzistör yükseltecin kararlılığını Rollett K ile hesaplıyoruz. S11 yansıyanın, S21 geçenin gelene oranıdır; kayıpsız kutuda |S11|² + |S21|² = 1, yani süzgeç bastırdığı gücü ısıya çevirmez, geri yansıtır. Örnek 1: Z0 = 50 ohm, fc = 1 GHz, N = 5 Butterworth LC Tee. ωc = 6.2832 × 10⁹ rad/s; g1 = 0.6180, g2 = 1.6180, g3 = 2; L1 = 4.918 nH, L3 = 15.9155 nH, C2 = 5.15 pF (rffilter: 4.9182, 15.9155, 5.1504). Bastırma: |S21|² = 1 / (1 + 2¹⁰) = 1/1025, yani −30.1072 dB; 30 dB şartı kıl payı tutar, kesimde −3.0103 dB. Sağlama: 0.5 GHz'te S11 de −30.1072 dB (kayıpsızlık). Aynı derecede 0.5 dB Chebyshev: L1 = 13.574 nH, 2 GHz'te −42.0387 dB; bedeli bant içi dalgalanma, 0.5 GHz'te S11 −15.2868 dB ve 1 GHz'te grup gecikmesinin 0.7912 ns'den 1.6815 ns'ye çıkması. Klasik MATLAB hatası: rfparam(Sb, 3, 1), iki kapılı ağda S31 yoktur; rfparam karmaşık sayı verir, dB için önce abs. Touchstone: rfwrite ile lpf_bw5.s2p, seçenek satırı # GHz S RI R 50, geri okuma farkı 0. Örnek 2: default.s2p tranzistörü, 1.95 GHz: |S11| = 0.8895, |S21| = 6.8828, |S12| = 0.02923, |S22| = 0.4486, |Δ| = 0.3305; pay 0.1168, payda 0.4024, K = 0.2903, koşulsuz kararlı değil. stabilityk ve stabilitymu: μ = 0.4687; koşullu kararlı bant 1.72 ile 2.26 GHz arası. Ekrandaki her komut, sayı ve eğri MATLAB R2026b'de gerçekten çalıştırıldı; 3B yüzey N = 2…9 için gerçek |S21| ızgarasıdır. Bu derste: 1. S-parametresi: gelen, yansıyan ve geçen dalga; kayıpsızlık ve 3B |S21| yüzeyi 2. Butterworth g değerleri ve empedans, frekans ölçekleme: L ve C elle, rffilter ile sağlama 3. 2 GHz bastırma formülle; sparameters ve rfparam ile doğrulama 4. Chebyshev kıyası: dik kesim, dalgalanma, yansıma ve grup gecikmesi 5. rfparam tuzağı ve Touchstone dosyası (rfwrite, ForceOverwrite) 6. Yükselteç kararlılığı: Rollett K elle, stabilityk ve stabilitymu ile bütün bant Bölümler: 0:00 Problem: ikinci harmonik nasıl bastırılır? 0:43 Kaynak kitap ve kapsam 1:10 S-parametresi mantığı (3B |S21| yüzeyi) 2:06 Sınav sorusu ve yol haritası 2:44 (a) ωc ve g değerleri 4:07 (a) Ölçekleme: L, C ve rffilter 5:35 (b) 2 GHz bastırma ve kayıpsızlık sağlaması 6:56 (c) Chebyshev kıyası ve grup gecikmesi 8:03 MATLAB tuzağı ve Touchstone dosyası 8:57 Örnek 2: tranzistör yükselteç 9:54 Rollett K elle 11:04 μ ölçütü ve koşullu kararlı bant 12:02 Ne yaptık? 12:31 Kural ve sıradaki konu Gerekli MATLAB eklentileri: RF Toolbox 26.2 (MATLAB R2026b): rffilter, sparameters, rfparam, groupdelay, rfwrite, stabilityk, stabilitymu ve örnek dosya default.s2p. Elle hesabın sağlaması (linspace, find, abs, log10, readlines, isequal) temel MATLAB ile de yapılabilir. Kaynak kitap: David M. Pozar, Microwave Engineering, 4. baskı (Wiley), 4.3 (saçılma matrisi), 8.3 (eklemeli kayıp yöntemiyle alçak geçiren prototip, ölçekleme), 12.3 (iki kapılı yükselteç kararlılığı). Konu sırası ve notasyon kitaptan; senaryo, sayılar, animasyonlar ve örnekler özgündür. Her sonuç MATLAB'dan bağımsız bir Python denetimiyle doğrulandı (111/111). Anlatım yapay zekâ sesiyle (Gemini) seslendirildi; ders kurgusu, örnekler ve MATLAB çalıştırmaları özgündür. Hedef kitle: elektrik-elektronik ve haberleşme mühendisliği öğrencileri, RF ve mikrodalga dersi alanlar. Ön koşul: karmaşık sayılar, desibel, temel devre elemanları; MATLAB'da komut penceresi.

Bu videoyu izlemek için Premium üyelik gerekir.