Design and implementation of dielectric resonator based metamaterials
Dielektrik rezonatör tabanlı metamalzemelerin tasarım ve uygulaması
- Tez No: 410659
- Danışmanlar: PROF. DR. EMİNE YEŞİM ZORAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 79
Özet
Bu tezde, bir dielektrik rezonatör dizisine dayanan bir metamalzeme yapısı tasarlanmış ve bu yapının dalga kılavuzlarındaki uygulamaları gerçekleştirilmiştir. Bu tezin ilk kısmında, X-banttaki dikdörtgen dalga kılavuzu ve parallel düzlem dalga kılavuzu içindeki dizi yapısının elektriksel ve manyetik geçirgenliği hesaplanarak dielektrik rezonatörler içeren bir dizinin metamalzeme karakteristiği gösterilmiştir. Her iki yapının da saçılım parametreleri CST Microwave Studio benzetim programları ile çıkarılmış ve ölçüm sonuçları ile desteklenmiştir. Daha sonra gömülü kısımların çıkartılması tekniği ve parametre çıkarma yöntemi ile yapıların etkin göreceli elektrik and manyetik geçirgenlik değerleri elde çıkartılmış ve yapıların hangi frekanslarda aynı anda hem negatif elektriksel geçirgenlik hem de negatif manyetik geçirgenliği sahip oldukları gösterilmiştir. Böylece dielektrik resonatörlü dizinin belli frekans bantlarında metamalzeme karakteristiğine sahip olduğu gösterilmiştir. Ayrıca, her iki yapıya ait bu belli frekansların birbirine yakın olduğu bulunmuştur. Bu anlamda, dielektrik rezonatör dizisinin metamalzeme karakteristiğinin dalga uyarımına hassas olmadığı gösterilmiştir. Tezin ikinci kısmında, bahsedilen metamalzeme yapısının bir yönlü dalga kılavuzu kuplörü üzerindeki uygulaması gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla X bantta dört delikli bir yönlü dalga kılavuzu kuplörü tasarlanmıştır. Daha sonra dielektrik rezonatör dizisi bloğu, kuplörün yalıtım kapısı ve delikleri arasına yerleştirilmiştir ve dielektrik rezonatörlü olan ve olmayan kuplörün performansları kuplaj ve yalıtım açısından karşılaştırılmıştır. Dielektrik rezonatörlü kuplör, geleneksel kuplörün çalışmadığı yeni bir frekans bandındaki kuplaj ve yalıtım performanslarını ciddi bir biçimde iyileştirmiştir. Böylece yapıya metamalzeme eklenmesi kuplöre çoklu bant karasteristiği kazandırmıştır. Ayrıca bu yeni frekans bandı, dielektrik rezonatörler ve delikler arasındaki mesafe ayarlanarak kaydırılabilir. Son olarak ise, bu yeni frekans bandının bant genişliğinin dizide daha fazla dielektrik rezonatör kullanarak arttırılabildiği gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, a metamaterial structure based on an array of dielectric resonators is designed and implemented in waveguides. In the first part of this thesis, the metamaterial characteristics of an array containing dielectric resonators is demonstrated by evaluating the permittivity and permeability of the array structure in rectangular waveguide and parallel-plate waveguide at X-band. The scattering parameters in both structures are obtained with CST Microwave Studio simulations and supported with measurement results. Then, the effective relative permittivity and permeability values are extracted with the de-embedding technique and retrieval method, and the frequencies at which the structures possess both negative permeability and negative permittivity simultaneously are shown. It is shown that the array with dielectric resonators has metamaterial characteristics at certain frequency bands. In addition, these certain frequencies of both structures are found to be consistent to each other. This means that the metamaterial behaviour of the dielectric resonator array is highly insensitive to the wave excitation. In the second part of the thesis, an implementation of the metamaterial structure is used in a waveguide directional coupler. For this purpose, a four-hole waveguide directional coupler in X-band is designed. Then, the block of dielectric-resonator array is inserted between isolation port and holes of the coupler, and the performances of the coupler with and without dielectric resonators are compared in terms of the coupling and isolation. The obtained results show that the coupler with dielectric resonators significantly improves the coupling and isolation performances at a new operation frequency band at which the traditional coupler does not work. Therefore, the metamaterial structure attains multi-band characteristics to the coupler. Besides, this new frequency band can be shifted by arranging the distance between the dielectric resonators and holes. Finally, it is also observed that the bandwidth of the new frequency band can be increased by using more dielectric resonators in the array.
Benzer Tezler
- Silicon based dielectrics: Growth, characterization, and applications in integrated optics
Silisyum tabanlı dielektrikler: Tümleşik optikte kullanıma yönelik büyütme ve inceleme
FERİDUN AY
Doktora
İngilizce
2005
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATİLLA AYDINLI
- X band uygulamaları için dielektrik rezonatörlü osilatör
DR oscillator for x band applications
OĞUZHAN KIZILBEY
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OSMAN PALAMUTÇUOĞULLARI
- Assessment of changes in the dielectric properties of multidrug resistant cancer cells by electrorotation technique
Çoklu ilaç dirençliliği geliştirmiş kanser hücrelerinin dielektrik özelliklerinin elektrorotasyon tekniği ile belirlenmesi
GARSHA BAHRIEH
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALUK KÜLAH
- Yüksek verimli ince film tabanlı F-sınıfı güç kuvvetlendiricisi tasarımı ve gerçeklenmesi
High efficiency thin film based class-F power amplifier design and implementation
ALPEREN TUNÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELÇUK PAKER
- Design and implementation of a MEMS based spiral channel dielectrophoretic separator for cytometry applications
Sitometri uygulamaları için MEMS tabanlı spiral kanal diyelektroforetik ayrıştırıcı tasarımı ve uygulanması
GÜRKAN YILMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
BiyomühendislikOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALUK KÜLAH