Yapay Manyetik İletkenlerin Karakterizasyonu

Abstract

Yapay manyetik iletkenler doğada element, bileşik ya da alaşım formunda bulunmayan; ancak inhomojen (elektriksel olarak iletken ve yalıtkanların bir arada bulunduğu) unsurlardan elde edilen yapılardır. Bir yapay manyetik iletkenin temel olarak bir antenin altına döşenerek ilgili antenin kazancını artıracak şekilde (pozitif) girişime yol açması beklenmektedir. Proje kapsamında, özellikle ticari haberleşme amacıyla yoğunluklu kullanılan ve GSM, Wi-Fi, Bluetooth gibi yaygın kullanımlı sistemleri de kapsayan 800MHz - 4.5GHz frekans bandı içerisindeki spesifik frekanslarda yapay manyetik iletken özelliği gösteren özgün yapıların önerilmesi amaçlanmış ve bu amaca yönelik çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Projedeki geliştirme süreci uyarınca önerilen yapıların elektromanyetik özellikleri, CST Studio Suite ve Ansoft HFSS simülasyon programları ile incelenmiştir. CST Studio Suite ve Ansoft HFSS paket programlarında gerçekleştirilen simülasyonlar kapsamında gerçekleştirilen faaliyetler şu şekilde özetlenebilir: - Önerilen yapılar modellenerek, bu yapıların frekans domain'i analizleri yapılmış, yansıma katsayılarının argümanları incelenmiştir. Yansıma katsayısının argümanının +/-90 derece arasında değer aldığı bölgede, yapının yapay manyetik iletken özelliği gösterdiği bant olarak belirlenmiştir. Özellikle literatürde yapılan çalışmalarda da belirtildiği gibi +/-45 derece arasında olması daha kesin sonuçlar verdiğinden bu değerler eşit değeri belirlenmiş ve bant genişlikleri buna göre belirlenmiştir. Yapının fiziksel özellikleri (geometrik ve malzeme özellikleri) değiştirilerek yapay manyetik iletken özelliği gösterdiği bant, hedeflenen frekans bandına çekilmiş, farklı boyut, malzeme ve şekillerde AMC önerileri sunulmuştur. -Yapay manyetik iletken özelliği gösteren yapı, ilgili frekansta çalışan tipik bir antenin altına döşenerek söz konusu antenin kazancının ne şekilde etkilendiğine dair simülasyonlar gerçekleştirilmiş, yama antene bu yapıların etkisi incelenmiştir. Burada, altına yapay manyetik iletken döşenmiş anten ile altına yapay manyetik iletken döşenmemiş anten arasında karşılaştırmalar yapılmıştır. Karşılaştırmalarda kazanç, yönlülük ve uzak alan gibi parametreler dikkate alınmıştır. Simülasyon programları ile incelenen yapılar arasından umut vaat edenlerin prototipleri üretilmek üzere gerber çıktıları alınmış laboratuar ortamında ölçüm düzenekleri hazır hale getirilmiştir. Ölçüm faaliyetleri de şu şekilde gerçekleştirilecektir: Network Analyzer (üst çalışma frekansı 13.6GHz), dalga kılavuzları, geniş bant antenler, sinyal üreteçleri, ortam yansımalarını önleyici soğurucu malzemeler, ganyometre vb. teçhizattan oluşan deney düzeneği ile gerçekleştirilecek olan laboratuar çalışmalarında da ilgili yapıların elektromanyetik özellikleri incelenerek benzetim sonuçları doğrulanacaktır. Tüm bunların yanı sıra tasarlanacak yapıların ömür döngüleri çerçevesinde paslanma, yıpranma, ısıl etkilerle bozulma gibi durumlar sonrasında performansının ne şekilde etkileneceğine dair simülasyonlar ve ölçümler de yapılacaktır. Bir başka deyişle, bu aşamada konusu yapıların ağırlık, maliyet, dış etkilere (kir, oksidasyon, korozyon vb.) karşı dayanıklılık, kolay üretilebilirlik, vb. özellikleri de detaylı olarak incelenmiş olacaktır. Proje kapsamında 1’i SCI-E yayın, 5’i yurtdışında uluslararası hakemli konferans ve 3’ü de ulusal hakemli konferans olmak üzere 9 yayın da proje çıktısı olarak sunulmuştur.