Analysis of parallel plate waveguides with nonperiodically corrugated walls
Periyodik olmayan oluklu duvarlara sahip paralel plakalı dalga kılavuzunun analizi
- Tez No: 815479
- Danışmanlar: PROF. DR. GÖKHAN ÇINAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Eskişehir Osmangazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 51
Özet
Elektromanyetik dalgalar uzayda her yöne yayıldıklarında yayılım şiddeti mesafenin karesiyle ters orantılı olarak azalır, bu radyasyon şiddetinin azalması sorununun üstesinden gelmek için elektromanyetik dalgaların, dalga kılavuzları yardımıyla sadece bir yönde yayılım yapması sağlanabilir. Ancak dalga kılavuzu kullanımı elektromanyetik yayılımla ilgili problemleri tamamen çözemez çünkü dalga kılavuzlarının güç aktarım karakteristikleri geometrilerine bağlıdır. Bu yüzdendir ki; bir tasarım yaparken deneme yanılma metotlarının ötesine gitmek için, bu geometrileri analiz edebilecek matematiksek araçlar geliştirmek gerekmektedir. Günümüzde çeşitli amaçlar için kullanılabilecek çok amaçlı elektromanyetik simülasyon yazılımları mevcuttur (ör., CST Studio, HFSS, AWR, Analyst, NEC, vb.). Ancak bu simülasyon yazılımlarının varlığı geliştirilen analitik modelleri işlevsiz kılmamaktadır çünkü analitik yöntemler hesap yönünden nümerik simülasyonlardan çok daha az bir işlem gücü gerektirmektedir. Bu çalışmada periyodik olmayan oluklu duvarlara sahip paralel plaka dalga kılavuzları incelendi ve bunu yaparken önce dalga kılavuzlarının saçılma matrislerinin hesaplanmasını sağlayan matematiksel formüller türetildi. Farklı parametrelere sahip yapıların saçılma parametreleri hesaplandı ve birbirleriyle ve aynı zamanda periyodu oluklu duvarlara sahip dalga kılavuzu karşılıklarıyla kıyaslanarak aralarındaki benzerlikler ve sapmalar incelendi. Periyodik olmayan oluklu duvarlara sahip paralel plakalı dalga kılavuzlarını incelemek için, mod eşleştirme tekniğinden faydalanılarak matematiksel bir yöntem geliştirildi. Mod eşleştirme tekniği süreksizliklerde elektromanyetik dalgaların davranışlarını belirleyebileceğimiz isabetli bir metottur. Mod eşleştirme tekniği sınır koşullarını uygularken, sinüzoidal fonksiyonların ortogonallik özelliğinden faydalanarak süreksizliğin her iki tarafındaki alanların genlikleri arasında bir ilişki kurar. Genlikler arasındaki ilişkiyi gösteren matematiksel ifadeler kullanılarak da genelleştirilmiş saçılım matrisleri hesaplanır. Eğer süreksizlikler için saçılma matrisleri mod eşleme yöntemiyle elde vii edilirse, süreksizliklerin birbirini takip ettiği bir yapıda her bir süreksizliğe karşılık gelen saçılım matrislerini birbirleriyle kaskadlayarak bütün bir yapının saçılma matrisleri elde edilebilir. Elde edilen model periyodik olmayan oluklu duvarlara sahip paralel plaka dalga kılavuzlarının davranışlarını incelemek için kullanılacaktır, ancak bu model paralel plaka yapısına sahip örneğin bir filtre gibi herhangi elektromanyetik bir cihazın incelenmesi veya tasarımı için kullanılabilir. Üstelik elimizde parametreleri belli olan süreksizliklere sahip bir paralel plaka dalga kılavuzunun saçılma matrisini veren bir model olduğu için mu modeli çeşitli optimizasyon ve makine öğrenmesi algoritmalarıyla birleştirerek arzulanan karakteristiklere sahip yapılar elde etmek mümkün olabilecektir. Son olarak mod eşleme yöntemiyle simülasyonlara oranla azaltılmış işlem yükünü daha da azaltmak adına oluklu duvarların empedans yüzeyleriyle değiştirilerek saçılma matrislerinin hesaplandı. Empedans yüzeyleriyle değiştirilerek elde edilen sonuçlarla aynı yapılar için mod eşleme yönteminin verdiği sonuçlar karşılaştırılarak ne kadar geniş bir yelpazede çalışabildikleri incelendi. Bu çalışmada belirtilen matematiksel model ve yöntemlerin gerçekleştirilmesi NumPy, Matplotlib, ve Pandas kütüphaneleri yüklü olan bir Python ortamında yapılmıştır. Mod eşleştirme tekniğiyle elde edilen analitik sonuçlarla CST studio kullanılarak elde edilen simülasyonlar karşılaştırılarak geliştirilen formülasyonların doğruluğu test edilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, parallel plate waveguides with non-periodically corrugated walls are analyzed using mode-matching techniques. Mode-matching technique is a very accurate method for determining behaviors of electromagnetic waves at discontinuities. It uses the advantage of orthogonality of sinusoidal functions apparent in expressions of field components for each mode while applying boundary conditions at discontinuity. Once relations between backward and forward travelling waves are derived from boundary conditions, the Scattering Matrix can be obtained. After obtaining the scattering matrix for a discontinuity one can cascade those scattering matrices together to obtain a Generalized Scattering Matrix for a structure that consists of multiple discontinuities. Implementation of this study is done in a Python environment with NumPy, Matplotlib and Pandas libraries installed. Results that are obtained from the derived analytical method are compared with results from CST Studio Suite 2022 for verification of the implemented algorithm.
Benzer Tezler
- Paralel plakalı dalga kılavuzunda alan daralmalı filtrenin mod eşleştirme yöntemi ile analizi
Mode-matching analysis of an area contraction filter in a parallel plate waveguide
AMİNE TUĞÇE ALKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGE YANAZ ÇINAR
- Paralel plakalı dalga kılavuzunda alan genişlemeli filtrenin mod eşleştirme yöntemi ile analizi
Mode-matching analysis of an area expansion filter in a paraller-plate waveguide
DUNYA WAHIDALDEEN HAMEED
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGE YANAZ ÇINAR
- Metamalzeme tabanlı sensörler ve bu sensörlerin mikrodalga algılamada kullanılması
Metamaterial based sensors and the use of these sensors in microwave detection
GÜLİZ SİLİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FUNDA AKLEMAN YAPAR
- İki irisli paralel levhalı dalga kılavuzunun sonlu elemanlar metodu kullanılarak incelenmesi
The Analysis of parallel plate waveguide with two irises in the middle using finite element method
EMRAH UĞURLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. ARİF ERGİN
- Paralel plaka dalga kılavuzlarındaki oyuk tipi süreksizliklerin Wiener-Hopf yöntemi ile incelenmesi
Wiener-Hopf analysis of the parallel plate waveguide with opposing rectangular dielectric filled grooves
AYŞEGÜL IŞIKYER
Doktora
Türkçe
2009
MatematikGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüMatematik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİNUR BÜYÜKAKSOY
YRD. DOÇ. İ. HAKKI TAYYAR