Mühendislik Bitirme Tezi – 1.Bölüm – “Çok Kötü Bir Fikir!”

Bu yazı dizisine başlarken sizlere direk olarak son sahneyi söylemek istiyorum. “Sonsuza dek mutlu yaşadılar…” cümlesi kulağa oldukça güzel geliyor dimi ? Tabiki böyle bir şey olmayacak. Kim bilir bu bitirme tezi başka hangi projelerin kapısını açacak ve kaç farklı başarısız fakat tecrübe dolu sonuçla karşılaşmamızı sağlayacak. Bu yazı dizisinde hem teknik hemde kitap okurcasına bir hava yaratmak adına yazım dilini sohbet tadında tutacağım. Ayrıca bu çalışmanın bir “Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Öğrencisinin Tezi” olarak değil, “Bölüm Sonu Canavarı” olarak isimlendirmek daha doğru olacaktır. Bu bölüm sonu canvarını için son sınıfta olduğuma göre hazırım ve tez fikrini belirlemem gerekiyor. Fikir aslında uzun zamandır aklımda fakat oldukça fazla bileşen olacağından ve daha önce hiç fiziksel olarak gerçeklemediğim bir alan olduğundan dolayı kafamda çok fazla soru işareti var diyebilirim. Aslında bu konuda biraz ilerleme kaydettim hatta kaydettik. Şimdi yazarken fark ettimde anlatacak o kadar çok şey birikmiş ki oldukça uzun bir hikaye olacak gibi duruyor. Neyse en iyisi siz bir bardak çay yada kahve hazırlayın bende size henüz yeni başlamış fakat uzun ve heyecanlı bir hikaye anlatayım.

Süreç Yönetimi

Uzun, zorlu ve oldukça karmaşık olacak bu süreç için 3 ana kuralı belirtmemiz gerekiyor.

• Ulu önder Atatürk’ün dediği gibi: “En hakiki mürşit ilimdir; fendir”. Asla mühendislik ve ilim dışı safsatalara sapmayacağız!
• Metanet sahibi ve sabır dolu olacağız.
• “Bu neden çalışmıyor?” değil “Ben nerede hata yaptım?” diyeceğiz.

Fikir

Bu üç kuralı neden yazdığımı yeri gelince açıklayacağım. Şimdi projeden bahsedeyim. Aklımda bir gömülü sistem projesi vardı fakat son yılımda RF ve Anten konularına yönelip bu alanda bir şeyler yapma isteğim iyice artmıştı. Bende hem dijital hemde analog disiplinleri içinde barındıran multi disipliner bir çalışma yapmaya karar verdim. Amacım RF/Anten/MCU üçlemesini içinde barındıran ve öğretici derece bir bütün haline gelebilecek bir ölçüm düzeneği oluşturmaktı. Bileşenleri ayrı ayrı düşünürken bir anda hepsini birleştirerek farklı bir çalışmaya evrilebileceğini fark ettim. Proje kafamda toplanırken düşündüğüm alt bileşenler şu şekildeydi;

• Faz dizili yama anten dizisi (Verici)
• Yama anten (Alıcı)
• Antenden gelen gücü ölçecek modül
• Faz kaydırıcı modül
• Genlik dağılımı için zayıflatıcı
• MCU barındıran bir kontrol kartı
• Görselleştirme için bir arayüz (Ekran veye PCB bağlantısı)
• 3D baskısı ile yapılmış dairesel hareket yapan bir düzlem

Bu bileşenleri toparlayıp bir araya getirdiğimizde bir anten ölçüm sistemi elde etmeyi planlıyorum. Burada amacım önce bir AESA yapmak. Şaka şaka o kadar değil(Şimdilik?). 4 elemanlı lineer anten dizisi ile tek eksende hüzme yönlendirip yönlendirilmiş hüzmeyi alıcı anten ile güç yoğunluğuna bakarak ölçeceğim. Sabit duran anten dizisi 0-180 derece arası bir noktaya ışıma yapacak. Bizde dairesel olarak gezen bir alıcı anten ile gezerek güç yoğunluğunu ölçüp antenin hangi noktaya ışıma yaptığını bulacağız. Kısaca yönlendirilmiş açıda bir maksimum güç yoğunluğu göreceğiz.

Anlatması ne kadar güzel oldu fakat hiç baklava yememiş bir insana sabaha kadar baklavayı anlatsak ne yazar? Bu kadar uğraş yerine ağzına bir dilim baklava versek ne ala. İşte kısaca çalışma mantığı.

Antenin ışıma yaptığı açıdan geçerken bir maksimum görmek aslınad tek boyutta patern ölçmeye denk olduğu söylenebilir. İlerleye aşamalarda farklı eksenlerde ekleyerek tam bir patern ölçmek de mümkün olabilir.

Projede kullanılacak her bir bileşenin tasarımcısına bir çok şey katacağını aşikar. Her bir modülü sıfırdan tasarlamak ve bunları bir arada uyumlu hale getirmek bir öğrenci için zorlayıcı olacak gibi. Böyle düşünmemin sebebi ölçüm zorluğu ve RF sinyalin dijital hatlara sızması. Bu yüzden olabildiğince kitap/makale/referans tasarım ve en önemlisi tecrübeli kişilerden faydalanmak akıllıca olacaktır.

Ek olarak belirtmek isterim ki bu proje TÜBİTAK 2209-A – Üniversite Öğrencileri Araştırma Projeleri Destekleme Programı tarafından desteklenmeye hak kazanmıştır. Destek alma sürecinden sonra projeye başladım ve biraz ilerleme kaydettik. Bunları ilerleyen bölümde detaylandıracağım.

Üretim Zorlukları ve Maliyet

Konu RF/Anten olduğunda belki de en çok canımızı sıkacak süreç üretim. Hassasiyet, tolerans üretecek yer bulabilmek, fiyatlar, kazıma, asit ve dahası şuan bunu cümleye yazarken bile kalbimin sıkışmasına sebep oluyor. Özellikle empedans eşitleme ve yol genişliklerinin oldukça ince olması yüksek frekanslı RF devrelerinin evde asit metoduyla üretilmesini çok zorlaştırıyor. Heleki bir dielektrik konusu var uykularınız kaçar! Bulması dert, maliyeti dert, hadi bunları çözdün üretmesi ayrı bir dert. Üzerine bir de üretecek kişi tecrübesiz olursa neler olur? Sanırım o stres gözünüzde canlanmıştır. Siz merak etmeyin. Ben her probleme bir çözüm bulacağım. Sonuçta işimiz bu öyle değil mi ?

Yazının ilerleyen bölümlerinde oldukça teorik kısım bulunacağından ötürü yoğun fizik ve matematiğe ihtiyaç duyacağımızı unutmayın. Bu konu ile alakalı olarak bir kaç kitap önerisi ile yazıyı sonlandıralım.

Kaynak Kitaplar :

• Mühendislik Elektromanyetiğinin Temelleri – David K. Cheng
• Mikrodalga Mühendisliği David M. Pozar
• Anten Teorisi Constantine A. Balanis

Elektromanyetik temelleri için önemli bulduğum bazı yerleri kendi anlatım tarzım ile özetleyeceğim. Bunlara ek olarak simülasyon da yaparak teoriye uygun yapılan tasarımın doğrulunu görecek ve üreteceğiz. İmkanlar dahilinde çeşitli ölçümler yaparak süreci ilerleteceğiz.

Bu uzun soluklu ve oldukça yoğun süreçte çok fazla kafa karışıklığı yaşıyorum fakat yazarak düzenlemek bir çok şeyi netleştiriyor. Umarım bu “bilginin zekatı” tarzındaki blog yazıları sizlere de faydalı olur. Bir sonraki yazıda görüşme üzere.

Esen kalın.