Konik dalga kılavuzu alanlarına ilişkin enerjik ve mekanik özellikler için analitik çözüm
Analytical solution for energetic and mechanical properties of conical waveguide fields
- Tez No: 883562
- Danışmanlar: PROF. DR. SERKAN AKSOY, DOÇ. DR. FATİH ERDEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 123
Özet
Bu çalışmada dalga kılavuzu problemi, konik geometri problemi ve bir kavite problemine ait elektromanyetik alanların davranışını ifade eden evrimsel denklemler, klasik yöntemlerin aksine zaman değişkenini denklemlerden yok etmeden, Elektromanyetik Teoriye Evrimsel Yaklaşım (ETEY) yöntemi ile zaman uzayında elde edilmiştir. Bu denklemlerin çözümleri, elektrik ve manyetik alan vektörlerinin genliklerini yani modal genlikleri vermektedir. Elektromanyetik alanların enerjik ile mekanik özelliklerinin incelenebilmesi amacıyla bir ölçeklendirme prosedürü sunularak vektörel büyüklükler SI birimler sistemi çerçevesinden çıkılmadan ölçeklendirilmiş ve yeni formda bir Maxwell denklem sistemi kullanılmıştır. Yeni formda Maxwell denklemleri sayesinde ETEY yöntemi için bir güncelleme öne sürülmüştür. Bu yeni form ile elektrik ve manyetik alan vektörlerinin ölçeklendirilerek ortak fiziksel boyuta getirilmesi CGS birimler sistemindeki Heaviside-Lorentz denklemlerinin simetrik formatına benzer duruma ulaşılmış ve elektromanyetik alanların mekanik özelliklerinin çalışılmasında kullanılmıştır. Doğrudan SI birim sisteminde mekanik özellikler olan kütle ve momentum için denklemler elde edilmiştir. Güncellenmiş ETEY yöntemi çerçevesinde elde edilen modal genliklerin zamana göre değişimi, enerjik özelliklerin zamana göre değişimleri, elektromanyetik açıdan hacimsel kütle ifadelerinin zamana göre değişimleri ve farklı iki yaklaşım kullanılarak elde edilmiş olan elektromanyetik momentumun hacimsel ifadelerinin zamana göre değişimleri, kayıpsız ve kayıplı ortamlar için incelenmiştir. Dalga kılavuzu problemi ve konik geometri problemi için evrim denklemleri analitik olarak çözülmüş, modal genliklerin zamana bağlı değişimleri grafiksel olarak sunulmuştur. Enerji özellikleri; toplam enerji yoğunluğu, güç akış yoğunluğu (Poynting vektörü) ve enerji iletim hızı yeni elde edilen elektrik ve manyetik alan vektörlerine bağlı olarak ifade edilmiştir. Mekanik özellikler için Kaiser'in çalışmalarından ilham alınarak, elektromanyetik alanlar için hacimsel kütle ve momentum ile ilgili denklemler farklı yaklaşımlar da göz önünde bulundurularak ortaya konulmuştur. Böylece konik problemler ile ilgili ileride yapılabilecek çalışmalar için farklı bir temel oluşturulmuştur. Bu problemlerin yanı sıra bir yüzeyi kayıplı yüzey, diğer yüzeyleri mükemmel elektriksel iletken yüzey olan bir kavite uygulaması için modal genliklerin zamanla değişim grafikleri gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, the evolutionary equations expressing the behavior of electromagnetic fields in waveguide problems, conical geometry problems and cavity problems have been obtained in the time domain using an Evolutionary Approach to Electromagnetics (EAE) method without eliminating the time variable from the equations unlike classical methods. The solutions to these equations provide the amplitudes of the electric and magnetic field vectors i.e., modal amplitudes. A scaling procedure has been introduced to examine energetic and mechanical properties of electromagnetic fields with vector quantities scaled within the SI units system and using a new form of Maxwell's equations. An update for the EAE method has been proposed thanks to these newly formatted Maxwell equations. With this new form, the scaling of electric and magnetic field vectors to a common physical dimension achieves a state similar to the symmetric format of the Heaviside-Lorentz equations in the CGS unit system and it has been utilized in studying the mechanical properties of electromagnetic fields. Equations for the mechanical properties such as mass and momentum, have been derived directly within the SI unit system. Within the framework of the updated EAE method, the time-dependent changes of modal amplitudes, the time-dependent changes of energetic properties, the time-dependent changes of volumetric mass expressions from an electromagnetic perspective, and the time-dependent changes of volumetric expressions of electromagnetic momentum obtained using two different approaches have been examined and presented for both lossless and lossy media. Evolutionary equations for a waveguide problem and a conical geometry problem have been analytically solved and the time-dependent changes of modal amplitudes have been graphically presented. Energy properties including total energy density, power flow density (Poynting vector), and velocity of transportation of energy have been expressed in relation to the newly obtained electric and magnetic field vectors. For mechanical properties, inspired by Kaiser's work, equations related to the volumetric mass and momentum of electromagnetic fields have been derived considering different approaches. Thus, a different basis has been established for future studies on conic problems. In addition to these problems, graphs of the change in modal amplitudes over time are presented for a cavity application where one surface is a lossy surface and the other surfaces are perfectly electrically conductive surfaces.
Benzer Tezler
- A compact low sar value circularly polarized wearable antenna design for 5G applications
5G uygulamaları için kompakt düşük sar değerli dairesel polarize giyilebilir anten tasarımı
MELİH GÖKDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FUNDA AKLEMAN YAPAR
DOÇ. DR. SAEID KARAMZADEH
- 1550nm dalgaboyundaki düz ve konik sırt dalga kılavuzlu kuantum kuyu yarıiletken lazerlerin karşılaştırılması ve modellenmesi
Comparison and modeling of straight and tapered ridge waveguide quantum well semi̇conductor lasers at 1550nm wavelength
KAMER ÖZGE ARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiErzurum Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BÜLENT ÇAKMAK
- Yama giydirilmiş dalga kılavuzu (YGDK) teknolojisi ile X bandı bant geçiren filtre tasarımı
Filter design using the substrate integrated waveguide (YGDK) technology on X band
MOHAMMED R. A. NASSER
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAkdeniz ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELÇUK HELHEL
- Design and manufacturing of a feed system for Ku band satellite communication
Ku bant uydu haberleşme için bir besleme sistemi tasarımı ve üretimi
MUSTAFA EMRE ÇARKACI
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYaşar ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA SEÇMEN
- Düşük dereceli dönel simetriye sahip iki-boyutlu fotonik kristal yapılarının sağladığı optik fenomenler ve nanofotonik alanındaki uygulamaları
The optical phenomena and nanophotonic applications provided by photonic crystals having low rotational symmetry
UTKU GÖRKEM YASA
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAMZA KURT