Periyodik Olarak Yüklü Dikdörtgen Dalga Kılavuzlarında Bloch Empedansı Ve Uygulamaları

Abstract

Bu çalışma kapsamında periyodik yapıların düzgün dikdörtgen dalga kılavuzlarında göstermiş olduğu birtakım özellikler incelenmiştir. Çalışmanın tamamında literatürde sıklıkla tercih edilen standart WR-90 dikdörtgen dalga kılavuzu kullanılmıştır. İlk etapta çalışmaya ön hazırlık olması amacıyla dikdörtgen dalga kılavuzlarında elektromanyetik dalgaların göstermiş olduğu özellikler işlenmiştir. Elektrik ve manyetik alan ile kesim frekansı ifadeleri çıkartılmıştır. Daha sonra ise çalışmanın tamamında sıklıkla kullanılan S parametreleri hakkında bilgi verilmiştir. Muhtelif durumlar için hesaplama yöntemleri üzerinde durulmuştur ve bununla ilintili olarak İletim Hattı Modeli incelenmiştir. Bir sonraki aşamada ise periyodik yapılar ve özellikleri irdelenmiştir. Buna bağlı olarak periyodik yapıların karakteristik empedansı (Bloch empedansı) incelenmiştir. Durdurma bantlarının tespitinde daha önce kullanılan yöntemlerin yanı sıra Bloch empedansının sahip olduğu birtakım özellikler kullanılarak elde edilen sonuçların doğruluğu gösterilmiştir. Böylece birim hücre tasarımı yapılırken Bloch empedansından da istifade edilebileceği anlaşılmış olmaktadır. Çalışma kapsamında ele alınan bir diğer husus da kaskat yapılara ait verilerin doğruluğunu sınamak adına MATLAB üzerinde yapılan teorik analizlerin HFSS yardımıyla elde edilen simülasyon sonuçlarıyla tutarlılık arz ettiğini ortaya koymak oldu. Böylece bulunan sonuçların doğruluğunu teyit etmek adına kuvvetli bir kıstasa sahip olunmuştur. Çalışmanın son kısmında ise süreksizliğe sahip yapılar ele alınmıştır. İlk incelenen homojen yapılardan farklı olarak S parametrelerinin tespitinde İletim Hattı Modeli’nin yetersiz kalmasından ötürü alternatif bir yöntem olan Modal Açılım Tekniği kullanılmıştır. Sonrasında ise benzer yaklaşımlarla bulunan sonuçlar verilmiştir.This study can be divided two main phase: The investigation about the subject and the analysis results of the subject. First phase includes the research on rectangular waveguides, scattering parameters, some analysis techniques, periodic structures and Bloch impedance. Second part contains the analysis, results, comparisons of results and comments. In the first phase of the study, waveguides, their types and periodic structures are expressed. After that, scattering parameters and their specifications, Transmission Line Technique and scattering parameters of the cascaded structures are dealt with. In the second phase of the study, the problem geometries and their solution results are revealed. The problem which is examined in this respect is about a periodic structure used by WR-90 traditional rectangular waveguide. A certain discontinuous and homogenous unit cell which has a material whose dielectric constant and dimensions are known is selected from literature. Stop band regions of the selected model are found by using dispersion diagram. Also, same results are obtained with the Bloch impedance approach. To analyze periodic structures having H plane discontinuities, Transmission Line Model is not sufficient. Therefore, Modal Expansion Method is preferred. At the end of the study, whole results are compared and validated.