Ders Detayı
Ders Tanımı
| Ders | Kodu | Yarıyıl | T+U Saat | Kredi | AKTS |
|---|---|---|---|---|---|
| İLERİ MİKRODALGA MÜHENDİSLİĞİ | EECD1112902 | Güz Dönemi | 3+0 | 3 | 8 |
| Ders Programı |
| Ön Koşul Dersleri | |
| Önerilen Seçmeli Dersler |
| Dersin Dili | İngilizce |
| Dersin Seviyesi | Doktora |
| Dersin Türü | Programa Bağlı Seçmeli |
| Dersin Koordinatörü | Doç.Dr. Hüseyin Şerif SAVCI |
| Dersi Verenler | Doç.Dr. Hüseyin Şerif SAVCI |
| Dersin Yardımcıları | |
| Dersin Amacı | Bu dersin 2021 Güz dönemindeki alt başlığı “Hesaplamalı Yaklaşımı Vurgulayan Mikrodalga Devre Tasarımı” dır. Mikrodalga Devre Tasarımı ve Hesaplamalı Elektromanyetik konular arasında bir boşluk var. Birçok Mikrodalga Mühendisi, çözümlerinin ayrıntılarını bilmeden piyasada bulunan Elektro-Manyetik Analiz araçlarını kullanarak devrelerini tasarlar. Bu ders, bu boşluğu doldurmayı amaçlamaktadır. Bu derste kullanılacak hesaplamalı EM tekniği, Sonlu Fark Zaman Alanı yöntemine dayanmaktadır. Bu teknik, CST, EMPro, Feko, XFDTD ve CEMS gibi ticari olarak mevcut birçok yazılım paketinde kullanılan temel metodolojidir. Bu sınıf, Sonlu Fark Zaman Alanı hesaplama yaklaşımını kullanan mikroşerit teknolojilerinde yüksek frekanslı pasif devre tasarımı ilkelerini kapsar. Sınıf çerçevesi aşağıdaki gibidir. - EM için Sayısal Yöntemlere Giriş - Sonlu Fark Yaklaşımları ve Çözümleri - Sonlu Fark Frekans Alanı Formülasyonu - Sonlu Fark Zaman Alanı Formülasyonu - FDTD Örnekleri - FDTD Kullanarak Mikrodalga Pasif Devre Tasarımı: Mikroşerit iletim hatları, Filtreler, Yönlü Çiftler - Mikrodalga Aktif Devre Tasarımı: FDTD pasif çözümleri ve satıcı tarafından sağlanan aktif bileşen modelleri ile birlikte simülasyonları kullanma. Matlab'da programlama kapasitesi bu ders için esastır. Daha hızlı hesaplamalar (GPU tabanlı) için Nvidia Grafik Kartına erişim tercih edilir. |
| Dersin İçeriği | Bu ders; Derse giriş, frekans ve zaman düzleminde işaretler, iletim hatları,Introduction to Numerical Methods for EM, FD Approximations,Sonlu Farklar (FD) Diferansiyel Denklem Çözümü, FD Quasi Static Dik Koordinatlar,FD Efficient Solution and 2D Non-Uniform Grid, FD Matrix Solution 1D, FD Matrix Solution 2D ,FD Yük İmpedans Kapasitans, FD 3D Alanı,Finite Difference Time Domain Method Introduction,FDTD Temel Formülasyon,FDTD Kararlılık, FDTD Yee Hücresi Oluşturma Nesneleri,FDTD Devre Elemanları, Kaynak Dalgaformu, S-Parametreler,FDTD Thin Wire Approximation, Microstrip Line Patch Antenna,FDTD Yakından Uzak Alan Dönüşümü,FDTD Examples,FDTD Kullanarak Mikrodalga Pasif Devre Tasarımı: Mikroşerit iletim hatları, Filtreler, Yönlendirici Çiftler,Microwave Active Circuit Design: using co-simulations with FDTD passive solutions and vendor supplied active component models.; konularını içermektedir. |
| Dersin Öğrenme Kazanımları | Öğretim Yöntemleri | Ölçme Yöntemleri |
| Dersin sonunda öğrenciler, Sonlu Fark Zaman Etki Alanı kullanarak hesaplamalı elektromanyetikin altında yatan ilkeleri kavrar. | 2, 21, 9 | E, F |
| Dersin sonunda öğrenciler, Sonlu Farklar metodunu Matlab'de uygulayarak çeşitli problem çözümleri gerçekleştirir. | 2, 21, 9 | E, F |
| Dersin sonunda öğrenciler, düzlemsel ve doğrusal mikrodalga devre analizi için kendi matlab kodlarını yazar. | 2, 21, 9 | E, F |
| Dersin sonunda öğrenciler, FDTD kullanarak hesaplamalı elektromanyetik çözüm için CPU ve GPU kullanımı arasındaki farkı CEMS uygulaması üzerinde devre çözümleyerek işler. | 2, 21, 9 | E, F |
| Öğrenciler, CPU ve GPU üzerinde çeşitli devreler üzerinde FDTD tabanlı hesaplamalı elektromanyetik analizi gerçekleştirir. | 2, 21, 9 | E, F |
| Öğrenciler yakın alan, uzak alan ve yakın alandan uzak alana dönüşümü kavramını kavrar. | 2, 21, 9 | E, F |
| Öğrenciler FDTD Kullanarak Mikroşerit iletim hatları, Antenler Filtreler, Yönlendirici Çiftler gibi çeşitli Mikrodalga Pasif Devre Tasarımı becerisi elde eder. | 2, 21, 9 | E, F |
| Öğrenciler FDTD Kullanarak pasif bölümlerinin çözümü elde ettikleri devreleri aktif eleman devre modeli ile birleştirip kosimulasyon tekniği ile Mikrodalga Aktif Devre Tasarımı becerisi elde eder. | 2, 21, 9 | E, F |
| Öğretim Yöntemleri: | 2: Proje Temelli Öğrenme Modeli, 21: Benzetim/Simülasyon Tekniği, 9: Anlatım Yöntemi |
| Ölçme Yöntemleri: | E: Ödev, F: Proje Görevi |
Ders Akışı
| Sıra | Konular | Ön Hazırlık |
|---|---|---|
| 1 | Derse giriş, frekans ve zaman düzleminde işaretler, iletim hatları | Ders notları, ders kitabı, referans kitaplar |
| 2 | Introduction to Numerical Methods for EM, FD Approximations | Ders notları, ders kitabı, referans kitaplar |
| 3 | Sonlu Farklar (FD) Diferansiyel Denklem Çözümü, FD Quasi Static Dik Koordinatlar | Ders notları, ders kitabı, referans kitaplar |
| 4 | FD Efficient Solution and 2D Non-Uniform Grid, FD Matrix Solution 1D, FD Matrix Solution 2D | Ders notları, ders kitabı, referans kitaplar |
| 5 | FD Yük İmpedans Kapasitans, FD 3D Alanı | Ders notları, ders kitabı, referans kitaplar |
| 6 | Finite Difference Time Domain Method Introduction | Ders notları, ders kitabı, referans kitaplar |
| 7 | FDTD Temel Formülasyon | Ders notları, ders kitabı, referans kitaplar |
| 8 | FDTD Kararlılık, FDTD Yee Hücresi Oluşturma Nesneleri | Ders notları, ders kitabı, referans kitaplar |
| 9 | FDTD Devre Elemanları, Kaynak Dalgaformu, S-Parametreler | Ders notları, ders kitabı, referans kitaplar |
| 10 | FDTD Thin Wire Approximation, Microstrip Line Patch Antenna | Ders notları, ders kitabı, referans kitaplar |
| 11 | FDTD Yakından Uzak Alan Dönüşümü | Ders notları, ders kitabı, referans kitaplar |
| 12 | FDTD Examples | Ders notları, ders kitabı, referans kitaplar |
| 13 | FDTD Kullanarak Mikrodalga Pasif Devre Tasarımı: Mikroşerit iletim hatları, Filtreler, Yönlendirici Çiftler | Ders notları, ders kitabı, referans kitaplar |
| 14 | Microwave Active Circuit Design: using co-simulations with FDTD passive solutions and vendor supplied active component models. | Ders notları, ders kitabı, referans kitaplar |
| Kaynak |
| MATLAB Simülasyonları ile Elektromanyetik İçin Sonlu Fark Zaman Alanı Yöntemi, Atef Z. Elsherbeni, Veysel Demir, 2016, SciTech Publishing. |
| 1) MATLAB Simülasyonları ile Elektromanyetik İçin Sonlu Fark Zaman Alanı Yöntemi, Atef Z. Elsherbeni, Veysel Demir, 2016, SciTech Publishing. 2) MATLAB 3) Bilgi İşlem Yeteneği 5 ve üzeri olan NVidia GPU Kartı |
Dersin Program Yeterliliklerine Katkısı
| Dersin Program Yeterliliklerine Katkısı | |||||||
| No | Program Yeterliliği | Katkı Düzeyi | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |||
| 1 | Temel bilimleri, matematik ve mühendislik bilimlerini üst düzeyde anlar ve uygular, alanında en son gelişmeler dahil olmak üzere genişlemesine ve derinlemesine bilgi sahibidir. | X | |||||
| 2 | Mühendisliğin ilişkili olduğu disiplinler arası etkileşimi kavrar, yeni ve karmaşık fikirleri analiz, sentez ve değerlendirmede uzmanlık gerektiren bilgileri kullanarak özgün sonuçlara ulaşır. | X | |||||
| 3 | Bir alanda en yeni bilgilere ulaşır ve bunları kavrayarak araştırma yapabilmek için gerekli yöntem ve becerilerde üst düzeyde yeterliğe sahiptir. | X | |||||
| 4 | Bilime veya teknolojiye yenilik getiren, yeni bir bilimsel yöntem veya teknolojik ürün/süreç geliştiren ya da bilinen bir yöntemi yeni bir alana uygulayan kapsamlı bir çalışma yapar. | X | |||||
| 5 | Akademik çalışmalarının çıktılarını saygın akademik ortamlarda yayınlayarak bilim ve teknoloji literatürüne katkıda bulunur. | X | |||||
| 6 | Bilimsel, teknolojik, sosyal ve kültürel gelişmeleri değerlendirerek bilimsel tarafsızlık ve etik sorumluluk bilinciyle topluma aktarır. | X | |||||
| 7 | Özgün bir araştırma sürecini bağımsız olarak algılar, tasarlar, uygular ve sonuçlandırır; bu süreci yönetir. | X | |||||
| 8 | Bilimsel bilgi birikimini yazılı ve sözlü olarak etkin bir şekilde ifade eder, en az bir yabancı dilde Avrupa Dil Portföyü C1 Genel Düzeyinde iletişim kurar ve iletişim teknolojilerini ileri düzeyde kullanır. | X | |||||
| 9 | Uzmanlık alanındaki fikirlerin ve gelişmelerin eleştirel analizini, sentezini ve değerlendirmesini yapar | X | |||||
| 10 | Mühendislik alanındaki bilimsel, teknolojik, sosyal veya kültürel ilerlemeleri tanıtır, yaşadığı toplumun bilgi toplumu olma ve bunu sürdürebilme sürecine katkıda bulunur ve toplumsal, bilimsel, kültürel ve etik değerlerin gelişimini destekler. | ||||||
Değerlendirme Sistemi
| Katkı Düzeyi | Mutlak Değerlendirme | |
| Ara Sınavın Başarıya Oranı | 50 | |
| Genel Sınavın Başarıya Oranı | 50 | |
| Toplam | 100 | |
| AKTS / İşyükü Tablosu | ||||||
| Etkinlik | Sayı | Süresi (Saat) | Toplam İş Yükü (Saat) | |||
| Ders Saati | 14 | 6 | 84 | |||
| Rehberli Problem Çözme | 6 | 4 | 24 | |||
| Problem Çözümü / Ödev / Proje / Rapor Tanzimi | 6 | 8 | 48 | |||
| Okul Dışı Diğer Faaliyetler | 0 | 0 | 0 | |||
| Proje Sunumu / Seminer | 2 | 15 | 30 | |||
| Kısa Sınav (QUİZ) ve Hazırlığı | 0 | 0 | 0 | |||
| Ara Sınav ve Hazırlığı | 1 | 20 | 20 | |||
| Genel Sınav ve Hazırlığı | 1 | 30 | 30 | |||
| Performans Görevi, Bakım Planı | 0 | 0 | 0 | |||
| Toplam İş Yükü (Saat) | 236 | |||||
| Dersin AKTS Kredisi = Toplam İş Yükü (Saat)/30*=(236/30) | 8 | |||||
| Dersin AKTS Kredisi: *30 saatlik çalışma 1 AKTS kredisi sayılmaktadır. | ||||||
Dersin Detaylı Bilgileri
Ders Tanımı
| Ders | Kodu | Yarıyıl | T+U Saat | Kredi | AKTS |
|---|---|---|---|---|---|
| İLERİ MİKRODALGA MÜHENDİSLİĞİ | EECD1112902 | Güz Dönemi | 3+0 | 3 | 8 |
| Ders Programı |
| Ön Koşul Dersleri | |
| Önerilen Seçmeli Dersler |
| Dersin Dili | İngilizce |
| Dersin Seviyesi | Doktora |
| Dersin Türü | Programa Bağlı Seçmeli |
| Dersin Koordinatörü | Doç.Dr. Hüseyin Şerif SAVCI |
| Dersi Verenler | Doç.Dr. Hüseyin Şerif SAVCI |
| Dersin Yardımcıları | |
| Dersin Amacı | Bu dersin 2021 Güz dönemindeki alt başlığı “Hesaplamalı Yaklaşımı Vurgulayan Mikrodalga Devre Tasarımı” dır. Mikrodalga Devre Tasarımı ve Hesaplamalı Elektromanyetik konular arasında bir boşluk var. Birçok Mikrodalga Mühendisi, çözümlerinin ayrıntılarını bilmeden piyasada bulunan Elektro-Manyetik Analiz araçlarını kullanarak devrelerini tasarlar. Bu ders, bu boşluğu doldurmayı amaçlamaktadır. Bu derste kullanılacak hesaplamalı EM tekniği, Sonlu Fark Zaman Alanı yöntemine dayanmaktadır. Bu teknik, CST, EMPro, Feko, XFDTD ve CEMS gibi ticari olarak mevcut birçok yazılım paketinde kullanılan temel metodolojidir. Bu sınıf, Sonlu Fark Zaman Alanı hesaplama yaklaşımını kullanan mikroşerit teknolojilerinde yüksek frekanslı pasif devre tasarımı ilkelerini kapsar. Sınıf çerçevesi aşağıdaki gibidir. - EM için Sayısal Yöntemlere Giriş - Sonlu Fark Yaklaşımları ve Çözümleri - Sonlu Fark Frekans Alanı Formülasyonu - Sonlu Fark Zaman Alanı Formülasyonu - FDTD Örnekleri - FDTD Kullanarak Mikrodalga Pasif Devre Tasarımı: Mikroşerit iletim hatları, Filtreler, Yönlü Çiftler - Mikrodalga Aktif Devre Tasarımı: FDTD pasif çözümleri ve satıcı tarafından sağlanan aktif bileşen modelleri ile birlikte simülasyonları kullanma. Matlab'da programlama kapasitesi bu ders için esastır. Daha hızlı hesaplamalar (GPU tabanlı) için Nvidia Grafik Kartına erişim tercih edilir. |
| Dersin İçeriği | Bu ders; Derse giriş, frekans ve zaman düzleminde işaretler, iletim hatları,Introduction to Numerical Methods for EM, FD Approximations,Sonlu Farklar (FD) Diferansiyel Denklem Çözümü, FD Quasi Static Dik Koordinatlar,FD Efficient Solution and 2D Non-Uniform Grid, FD Matrix Solution 1D, FD Matrix Solution 2D ,FD Yük İmpedans Kapasitans, FD 3D Alanı,Finite Difference Time Domain Method Introduction,FDTD Temel Formülasyon,FDTD Kararlılık, FDTD Yee Hücresi Oluşturma Nesneleri,FDTD Devre Elemanları, Kaynak Dalgaformu, S-Parametreler,FDTD Thin Wire Approximation, Microstrip Line Patch Antenna,FDTD Yakından Uzak Alan Dönüşümü,FDTD Examples,FDTD Kullanarak Mikrodalga Pasif Devre Tasarımı: Mikroşerit iletim hatları, Filtreler, Yönlendirici Çiftler,Microwave Active Circuit Design: using co-simulations with FDTD passive solutions and vendor supplied active component models.; konularını içermektedir. |
| Dersin Öğrenme Kazanımları | Öğretim Yöntemleri | Ölçme Yöntemleri |
| Dersin sonunda öğrenciler, Sonlu Fark Zaman Etki Alanı kullanarak hesaplamalı elektromanyetikin altında yatan ilkeleri kavrar. | 2, 21, 9 | E, F |
| Dersin sonunda öğrenciler, Sonlu Farklar metodunu Matlab'de uygulayarak çeşitli problem çözümleri gerçekleştirir. | 2, 21, 9 | E, F |
| Dersin sonunda öğrenciler, düzlemsel ve doğrusal mikrodalga devre analizi için kendi matlab kodlarını yazar. | 2, 21, 9 | E, F |
| Dersin sonunda öğrenciler, FDTD kullanarak hesaplamalı elektromanyetik çözüm için CPU ve GPU kullanımı arasındaki farkı CEMS uygulaması üzerinde devre çözümleyerek işler. | 2, 21, 9 | E, F |
| Öğrenciler, CPU ve GPU üzerinde çeşitli devreler üzerinde FDTD tabanlı hesaplamalı elektromanyetik analizi gerçekleştirir. | 2, 21, 9 | E, F |
| Öğrenciler yakın alan, uzak alan ve yakın alandan uzak alana dönüşümü kavramını kavrar. | 2, 21, 9 | E, F |
| Öğrenciler FDTD Kullanarak Mikroşerit iletim hatları, Antenler Filtreler, Yönlendirici Çiftler gibi çeşitli Mikrodalga Pasif Devre Tasarımı becerisi elde eder. | 2, 21, 9 | E, F |
| Öğrenciler FDTD Kullanarak pasif bölümlerinin çözümü elde ettikleri devreleri aktif eleman devre modeli ile birleştirip kosimulasyon tekniği ile Mikrodalga Aktif Devre Tasarımı becerisi elde eder. | 2, 21, 9 | E, F |
| Öğretim Yöntemleri: | 2: Proje Temelli Öğrenme Modeli, 21: Benzetim/Simülasyon Tekniği, 9: Anlatım Yöntemi |
| Ölçme Yöntemleri: | E: Ödev, F: Proje Görevi |
Ders Akışı
| Sıra | Konular | Ön Hazırlık |
|---|---|---|
| 1 | Derse giriş, frekans ve zaman düzleminde işaretler, iletim hatları | Ders notları, ders kitabı, referans kitaplar |
| 2 | Introduction to Numerical Methods for EM, FD Approximations | Ders notları, ders kitabı, referans kitaplar |
| 3 | Sonlu Farklar (FD) Diferansiyel Denklem Çözümü, FD Quasi Static Dik Koordinatlar | Ders notları, ders kitabı, referans kitaplar |
| 4 | FD Efficient Solution and 2D Non-Uniform Grid, FD Matrix Solution 1D, FD Matrix Solution 2D | Ders notları, ders kitabı, referans kitaplar |
| 5 | FD Yük İmpedans Kapasitans, FD 3D Alanı | Ders notları, ders kitabı, referans kitaplar |
| 6 | Finite Difference Time Domain Method Introduction | Ders notları, ders kitabı, referans kitaplar |
| 7 | FDTD Temel Formülasyon | Ders notları, ders kitabı, referans kitaplar |
| 8 | FDTD Kararlılık, FDTD Yee Hücresi Oluşturma Nesneleri | Ders notları, ders kitabı, referans kitaplar |
| 9 | FDTD Devre Elemanları, Kaynak Dalgaformu, S-Parametreler | Ders notları, ders kitabı, referans kitaplar |
| 10 | FDTD Thin Wire Approximation, Microstrip Line Patch Antenna | Ders notları, ders kitabı, referans kitaplar |
| 11 | FDTD Yakından Uzak Alan Dönüşümü | Ders notları, ders kitabı, referans kitaplar |
| 12 | FDTD Examples | Ders notları, ders kitabı, referans kitaplar |
| 13 | FDTD Kullanarak Mikrodalga Pasif Devre Tasarımı: Mikroşerit iletim hatları, Filtreler, Yönlendirici Çiftler | Ders notları, ders kitabı, referans kitaplar |
| 14 | Microwave Active Circuit Design: using co-simulations with FDTD passive solutions and vendor supplied active component models. | Ders notları, ders kitabı, referans kitaplar |
| Kaynak |
| MATLAB Simülasyonları ile Elektromanyetik İçin Sonlu Fark Zaman Alanı Yöntemi, Atef Z. Elsherbeni, Veysel Demir, 2016, SciTech Publishing. |
| 1) MATLAB Simülasyonları ile Elektromanyetik İçin Sonlu Fark Zaman Alanı Yöntemi, Atef Z. Elsherbeni, Veysel Demir, 2016, SciTech Publishing. 2) MATLAB 3) Bilgi İşlem Yeteneği 5 ve üzeri olan NVidia GPU Kartı |
Dersin Program Yeterliliklerine Katkısı
| Dersin Program Yeterliliklerine Katkısı | |||||||
| No | Program Yeterliliği | Katkı Düzeyi | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |||
| 1 | Temel bilimleri, matematik ve mühendislik bilimlerini üst düzeyde anlar ve uygular, alanında en son gelişmeler dahil olmak üzere genişlemesine ve derinlemesine bilgi sahibidir. | X | |||||
| 2 | Mühendisliğin ilişkili olduğu disiplinler arası etkileşimi kavrar, yeni ve karmaşık fikirleri analiz, sentez ve değerlendirmede uzmanlık gerektiren bilgileri kullanarak özgün sonuçlara ulaşır. | X | |||||
| 3 | Bir alanda en yeni bilgilere ulaşır ve bunları kavrayarak araştırma yapabilmek için gerekli yöntem ve becerilerde üst düzeyde yeterliğe sahiptir. | X | |||||
| 4 | Bilime veya teknolojiye yenilik getiren, yeni bir bilimsel yöntem veya teknolojik ürün/süreç geliştiren ya da bilinen bir yöntemi yeni bir alana uygulayan kapsamlı bir çalışma yapar. | X | |||||
| 5 | Akademik çalışmalarının çıktılarını saygın akademik ortamlarda yayınlayarak bilim ve teknoloji literatürüne katkıda bulunur. | X | |||||
| 6 | Bilimsel, teknolojik, sosyal ve kültürel gelişmeleri değerlendirerek bilimsel tarafsızlık ve etik sorumluluk bilinciyle topluma aktarır. | X | |||||
| 7 | Özgün bir araştırma sürecini bağımsız olarak algılar, tasarlar, uygular ve sonuçlandırır; bu süreci yönetir. | X | |||||
| 8 | Bilimsel bilgi birikimini yazılı ve sözlü olarak etkin bir şekilde ifade eder, en az bir yabancı dilde Avrupa Dil Portföyü C1 Genel Düzeyinde iletişim kurar ve iletişim teknolojilerini ileri düzeyde kullanır. | X | |||||
| 9 | Uzmanlık alanındaki fikirlerin ve gelişmelerin eleştirel analizini, sentezini ve değerlendirmesini yapar | X | |||||
| 10 | Mühendislik alanındaki bilimsel, teknolojik, sosyal veya kültürel ilerlemeleri tanıtır, yaşadığı toplumun bilgi toplumu olma ve bunu sürdürebilme sürecine katkıda bulunur ve toplumsal, bilimsel, kültürel ve etik değerlerin gelişimini destekler. | ||||||
Değerlendirme Sistemi
| Katkı Düzeyi | Mutlak Değerlendirme | |
| Ara Sınavın Başarıya Oranı | 50 | |
| Genel Sınavın Başarıya Oranı | 50 | |
| Toplam | 100 | |