Rezonatör tabanlı çoklu-bant soğutucu tasarımı ve sensör uygulamları

Abstract

Bu tezde, rezonatör tabanlı çoklu bant soğurucu tasarımı ve sensor uygulamaları üzerine çalışmalar yapılmıştır. Önerilen tasarımlar, ortada dielektrik taban malzemesi olmak üzere, üstte rezonatör ve altta toprak düzlemden oluşan bir yapıya sahiptir. Tasarımlarda, yarık halka rezonatör (YHR), elektrik LC rezonatör (ELC) gibi metamalzeme yapı taşları ve asimetrik X-şekilli rezonatörler frekans belirleyici eleman olarak kullanılmıştır. Dairesel şekilli ve eş merkezli üç adet YHR yapısı kullanılarak, görece minyatür boyutlu, WiMAX ve WLAN bantlarını kapsayan üç bantlı soğurucu benzetim ortamında tasarlanmıştır. Bir başka metamalzeme yapısı olan ELC rezonatör, üç boyutlu yazıcıda imal edilmiş taban malzemesinin üzerine yerleştirilerek soğurucu sensor tasarlanmış, üretilmiş, ölçülmüş ve analitik modeli çıkartılmıştır. Üç boyutlu yazıcıyla imal edilen taban malzemesine açılan oyuk sayesinde, hem katı hem de sıvı analizleri yapılabilmektedir. Yekpare ve basit bir yapı olması sebebiyle üretim ve uygulanabilirliği oldukça kolaydır. Kol uzunluklarının simetrik veya asimetrik olmasına bağlı olarak tek veya çift bantlı davranış sergileyen X-şekilli rezonatör kullanılarak, kompakt bir soğurucu tasarlanmış. Tek bir rezonatör ve tek bir dielektrik taban malzemesinden meydana gelen bu basit yapının sensor performansı, benzetim ve ölçüm ortamında incelenmiştir. Bu doğrultuda, çalışma frekansları farklı iki tane YHR tabanlı soğurucu sensörler ile kıyaslanan asimetrik X-şekilli soğurucunun daha hassas olduğu görülmüştür. Daha sonra, kol uzunlukları birbirinden farklı iki tane asimetrik X-şekilli rezonatör, taban malzemesi olarak kullanılan kot kumaş üzerine yerleştirilerek dört bantlı tekstil soğurucu elde edilmiştir. Nümerik ve deneysel sonuçları mükemmel bir uyum içinde olan bu dört bantlı tasarım, giyilebilir uygulamalar için iyi bir adaydır. Son olarak, benzetim ortamında, X-şekilli rezonatöre PIN ve Varaktor diyotlar entegre edilerek frekansı kontrol edilebilir soğurucu tasarımları önerilmiştir. Önerilen tasarımlar sayesinde soğurma frekansları geleneksel soğurucular gibi üretim sonrası sabit kalmamakta ve soğurucuların uygulama alanları genişlemektedir.