Salim OĞUR. SPP Takımı Adına. SPP de RF Mühendisliği: Güç Kaynağı, İletim Hattı ve Dolaştırıcı

Transkript

1 Salim OĞUR Boğaziçi Üniversitesi Fizik Bölümü & CERN SPP Takımı Adına SPP de RF Mühendisliği: Güç Kaynağı, İletim Hattı ve Dolaştırıcı Hızlandırıcı ve Algıç Fiziği Çalıştayı 31 Mayıs - 03 Haziran 2016, Marmara Üniversitesi

2 Amaç : 2 Radyo Frekansında (3 khz GHz) salınan EM dalgaya RF denir. SPP MHz lük bir frekans kullanıyor.

3 Amaç : 2 Radyo Frekansında (3 khz GHz) salınan EM dalgaya RF denir. SPP MHz lük bir frekans kullanıyor.

4 Amaç : Güç Dalgasını Yarat ve İlet Radyo Frekansında (3 khz GHz) salınan EM dalgaya RF denir. 2 SPP MHz lük bir frekans kullanıyor.

5 RF (Radyo Frekansı) Mühendisliği 3

6 0 - RF Dalgasının Üretimi

7 0 - RF Dalgasının Üretimi MHz ~1 W Radyo dalgası

8 0 - RF Dalgasının Üretimi MHz ~1 W Radyo dalgası Katı-Hal Dalga Artırıcı ~ 6 kw

9 0 - RF Dalgasının Üretimi MHz ~1 W Radyo dalgası Katı-Hal Dalga Artırıcı ~ 6 kw RF Dalga Artırıcı ~ 150 kw

10 0 - RF Dalgasının Üretimi- 1.adım Ref: watch?v=aacdm2ypbfe

11 0 - RF Dalgasının Üretimi- 1.adım Ref: watch?v=aacdm2ypbfe

12 0 - RF Dalgasının Üretimi- 1.adım elektronu salındırırsanız, radyasyon (ışıma yapar)! Ref: watch?v=aacdm2ypbfe

13 0 - RF Dalgasının Üretimi- 1.adım elektronu salındırırsanız, radyasyon (ışıma yapar)! Ref: watch?v=aacdm2ypbfe

14 0 - RF Dalgasının Üretimi- 2.adım transistors2gates/

15 0 - RF Dalgasının Üretimi- 2.adım transistors2gates/ Tek başına bir transistör, ve hazırladığımız kontrol devresi, bir transistör sürekli ~1.5 kw.

16 0 - RF Dalgasının Üretimi- 2.adım transistors2gates/ Tek başına bir transistör, ve hazırladığımız kontrol devresi, bir transistör sürekli ~1.5 kw.

17 0 - RF Dalgasının Üretimi- 2.adım transistors2gates/ Tek başına bir transistör, ve hazırladığımız kontrol devresi, bir transistör sürekli ~1.5 kw.

18 0 - RF Dalgasının Üretimi- 2.adım 70dB µw 10 = 7.14kW transistors2gates/ Tek başına bir transistör, ve hazırladığımız kontrol devresi, bir transistör sürekli ~1.5 kw.

19 0 - RF Dalgasının Üretimi- 3. adım Hızlandırıcı içinde hızlandırıcı.

20 0 - RF Dalgasının Üretimi- 3. adım 6 kw 10 15dB 10 = 190 kw Hızlandırıcı içinde hızlandırıcı.

21 0 - RF Dalgasının Üretimi MHz ~1 W Radyo dalgası Katı-Hal Dalga Artırıcı ~ 6 kw RF Dalga Artırıcı ~ 150 kw Üretim Yeri: EPROM LTD. ŞTİ, Ostim / Ankara

22 1 - RF Dalgasının İletimi - Dalga 9

23 1 - RF Dalgasının İletimi - Dalga 9

24 1 - RF Dalgasının İletimi - RLC Bir dalganın geri yansımaması için dalganın ilerlediği ortamın dalganın hızını, frekansını değiştirmemesi lazım. İp örneğinde, ipin kalınlığı ve cinsi değişmemeli. 10

25 1 - RF Dalgasının İletimi - RLC Bir dalganın geri yansımaması için dalganın ilerlediği ortamın dalganın hızını, frekansını değiştirmemesi lazım. İp örneğinde, ipin kalınlığı ve cinsi değişmemeli. Elektromanyetik Dalganın kayıpsız ilerlemesi için ise ortamın EMPEDANS (ETKİN DİRENÇ) ının eşleşmesi lazım. 10

26 1 - RF Dalgasının İletimi - RLC Bir dalganın geri yansımaması için dalganın ilerlediği ortamın dalganın hızını, frekansını değiştirmemesi lazım. İp örneğinde, ipin kalınlığı ve cinsi değişmemeli. Elektromanyetik Dalganın kayıpsız ilerlemesi için ise ortamın EMPEDANS (ETKİN DİRENÇ) ının eşleşmesi lazım. X R = R 10

27 1 - RF Dalgasının İletimi - RLC Bir dalganın geri yansımaması için dalganın ilerlediği ortamın dalganın hızını, frekansını değiştirmemesi lazım. İp örneğinde, ipin kalınlığı ve cinsi değişmemeli. Elektromanyetik Dalganın kayıpsız ilerlemesi için ise ortamın EMPEDANS (ETKİN DİRENÇ) ının eşleşmesi lazım. X L =!L X R = R 10

28 1 - RF Dalgasının İletimi - RLC Bir dalganın geri yansımaması için dalganın ilerlediği ortamın dalganın hızını, frekansını değiştirmemesi lazım. İp örneğinde, ipin kalınlığı ve cinsi değişmemeli. Elektromanyetik Dalganın kayıpsız ilerlemesi için ise ortamın EMPEDANS (ETKİN DİRENÇ) ının eşleşmesi lazım. X L =!L X R = R X C = 1!C 10

29 1 - RF Dalgasının İletimi - RLC Bir dalganın geri yansımaması için dalganın ilerlediği ortamın dalganın hızını, frekansını değiştirmemesi lazım. İp örneğinde, ipin kalınlığı ve cinsi değişmemeli. Elektromanyetik Dalganın kayıpsız ilerlemesi için ise ortamın EMPEDANS (ETKİN DİRENÇ) ının eşleşmesi lazım. Z = r R 2 +(!L 1!C )2 X L =!L X R = R X C = 1!C 10

30 1 - RF Dalgasının İletimi - RLC Bir dalganın geri yansımaması için dalganın ilerlediği ortamın dalganın hızını, frekansını değiştirmemesi lazım. İp örneğinde, ipin kalınlığı ve cinsi değişmemeli. Elektromanyetik Dalganın kayıpsız ilerlemesi için ise ortamın EMPEDANS (ETKİN DİRENÇ) ının eşleşmesi lazım. Z = r R 2 +(!L 1!C )2 ϕ X L =!L X R = R X C = 1!C 10

31 1 - RF Dalgasının İletimi - RLC Bir dalganın geri yansımaması için dalganın ilerlediği ortamın dalganın hızını, frekansını değiştirmemesi lazım. İp örneğinde, ipin kalınlığı ve cinsi değişmemeli. Elektromanyetik Dalganın kayıpsız ilerlemesi için ise ortamın EMPEDANS (ETKİN DİRENÇ) ının eşleşmesi lazım. Z = r R 2 +(!L 1!C )2 ϕ X L =!L X R = R X C = 1!C 10

32 1 - RF Dalgasının İletimi - RLC Bir dalganın geri yansımaması için dalganın ilerlediği ortamın dalganın hızını, frekansını değiştirmemesi lazım. İp örneğinde, ipin kalınlığı ve cinsi değişmemeli. Elektromanyetik Dalganın kayıpsız ilerlemesi için ise ortamın EMPEDANS (ETKİN DİRENÇ) ının eşleşmesi lazım. Z = r R 2 +(!L 1!C )2 ϕ X L =!L X R = R X C = 1!C 10

33 1 - RF Dalgasının İletimi- Smith Çizelgesi 11

34 1 - RF Dalgasının İletimi- Smith Çizelgesi 11

35 1 - RF Dalgasının İletimi- REZONANS! 12

36 1 - RF Dalgasının İletimi- REZONANS! EMPEDANS (ETKİN DİRENÇ), dalganın İLERLEYEMEMESİNİN ölçütü, ADMITTANCE (ETKİN İLETİLEBİLİRLİK) dalganın ilerlemesin ölçütü. 12

37 1 - RF Dalgasının İletimi- REZONANS! EMPEDANS (ETKİN DİRENÇ), dalganın İLERLEYEMEMESİNİN ölçütü, ADMITTANCE (ETKİN İLETİLEBİLİRLİK) dalganın ilerlemesin ölçütü. 1 Z = Y (s = jw) = 1 q R 2 +(!L 1!C )2 12

38 1 - RF Dalgasının İletimi- REZONANS! EMPEDANS (ETKİN DİRENÇ), dalganın İLERLEYEMEMESİNİN ölçütü, ADMITTANCE (ETKİN İLETİLEBİLİRLİK) dalganın ilerlemesin ölçütü. 1 Z = Y (s = jw) = 1 q R 2 +(!L 1!C )2 Resonans, salınan bir dalganın genliğinin en büyük duruma gelmesi. 12

39 1 - RF Dalgasının İletimi- Tasarım 13

40 14

41 14

42 15

43 15

44 1 - RF Dalgasının İletimi = c f = =0.85m 16

45 1 - RF Dalgasının İletimi = c f = =0.85m 16

46 1 - RF Dalgasının İletimi = c f = =0.85m 16

47 Dalga kılavuzu, dönüştürücüler, çöp G. Türemen, A. Alaçakır, G. Ünel - üretim 17

48 Ölçümler 1 G. Türemen, et. al. 18

49 Ölçümler 2 kurulan RF yolu düşük güçle denendi. %98 güç ile8mi başarıldı.

50 2 - RF Dalgasının İletimi - Dolaştırıcı Ya dalga geri dönerse? 2) Hızlandırıcı 1) RF Dalgası 3) RF Çöpü 20

51 2 - RF Dalgasının İletimi - Dolaştırıcı Ya dalga geri dönerse? 2 2) Hızlandırıcı 1) RF Dalgası 1 3 3) RF Çöpü 20

52 2 - RF Dalgasının İletimi - Dolaştırıcı ~m = m x î + m y ĵ + m zˆk ~H = B oˆk ~ = ~m ~ H 21

53 Temel bilgiler 22

54 Temel bilgiler 22

55 Temel bilgiler 22

56 Temel bilgiler 22

57 Temel bilgiler 22

58 Temel bilgiler 22

59 Temel bilgiler 22

60 SPP Referans: 23

61 Dolaştırıcı tek başına benzetim İletilen Güc Oranı; S nin birimi db, ve S parametresi bu tanımda negatif! P = 10 S db= % > 1. porttan çıkan gücün 1.porta geri dönen miktarı db = % > 1. porttan çıkan gücün 2.porta iletilen miktarı. -33 db = % > 1. porttan çıkan gücün 3.porta iletilen miktarı. 24

62 Üretim 25

63 Üretim 25

64 Üretim 25

65 Birleştirme 26

66 Birleştirme 26

67 Tüm iletim hattı

68 Tüm iletim hattı

69 Tüm iletim hattı

70 Tüm iletim hattı ölçümleri -21 db= % 0.8 -> 1. porttan çıkan gücün 1.porta geri dönen miktarı db = % > 1. porttan çıkan gücün 2.porta iletilen miktarı. 1. portan göndereceğimiz güç: 150 kw 1. porta dönecek güç: 150 kw* = 1.2 kw - - > Çok yüksek enerji! Ama hızlandırıcı ( ve RF ) sürekli çalışmayacak saniyenin yüzde 1-3 ünde çalışacak; 1.2 kw* 0.03 = 36 Watt - -> Her saniye soğutulması gereken 1 lambalık ısı :)

71 Sonuç ve Sonraki adımlar 3 adımda 150 kw güce ulaşan MHz lik RF üreteci saniyenin % 1-3 arasında değişen sıklıkla güç üretecek. Üretilen gücün %93 ünün hızlandırıcıya ulaşacağı, %1 in altında RF güç üretecisine geri döneceği ölçüldü, gücün geri kalanı RF çöpü ve çevresinde ısıya dönüşüyor. Dolaştırıcı, Hızlandırıcının aç-kapa sırasında veya herhangi bir sebepten geri dönen RF dalgasını kontrol edecek. 30

72 Teşekkürler