Elektronik soğutucular için geniş bantlı yama tipi soğutucu kuşak tasarımı

Abstract

Metamalzemeler, bilinen doğal malzemelerin aksine farklı elektromanyetik özellikler gösteren yapay malzemelerdir. Son yıllarda keşfedilen özelliklerinden önemli bir tanesi de gelen elektromanyetik dalgaya karşı mükemmel soğurma performansı göstermeleridir. Bu özellikleri sayesinde mikrodalga bandından optik banda kadar pek çok farklı uygulamada kullanılabilecekleri değerlendirilmektedir. Bu tez çalışmasında, elektronik soğutucular için geniş bantlı yama tipi metamalzeme tabanlı elektromanyetik soğurucu yapının mikrodalga frekanslarda tasarım, benzetim, optimizasyon, üretim ve ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Metamalzeme soğurucu yapının ve elektronik soğutucunun sayısal analizi ve tasarımında, CST Microwave Studio benzetim programı kullanılmıştır. Benzetim ortamında tasarlanan yapının soğurma etkisi incelendikten sonra, istenilen frekans aralığında elektronik soğutucuyla birlikte optimizasyonu gerçekleştirilerek, baskı devre teknolojisi ile soğurucunun üretimi yapılıp ardından seçilen elektronik soğutucu ile testleri tamamlanmıştır. Geniş bantlı metamalzeme tabanlı soğurucunun elektronik soğutucu ile birlikte oluşturulan tümleşik yapısı anten davranışı sergilemesi sebebiyle ortaya çıkardığı ışıma örüntüsü, benzetim ve deneysel ortamda elde edilen uzak alan ölçüm sonuçları kullanılarak elde edilmiştir. Tasarlanan soğurucunun katman sayısı değişimine ilişkin fiziki şartlarda göz önünde bulundurularak en iyi değeri saptanmıştır. Daha sonra soğurucu kuşağın elektronik soğutucu üzerinde konumunun elektromanyetik ışıma bastırma veya lens davranışı göstererek kazanca/yönlendirmeye neden olma derecesi belirlenmiştir. Bu tez çalışmasında elektronik soğutucuların neden olduğu girişim etkilerini bastırmak veya yönlendirmek amacı ile soğutucuların etrafında kullanılmak üzere metamalzeme tabanlı bir soğurucu kuşak tasarlanmıştır. Tek kat olarak seçilen kuşak en iyi bastırmayı uzak alan theta=90°'de kuşak Konum-6'dayken %75,6 oranında ortalama 6,73 dB olarak soğutucunun taban seviyesindeyken yakalamıştır. Soğurucu kuşak soğutucu üzerinde Konum-2'de konumlandırıldığında ise uzak alan theta=90°'de %89,81 oranında ortalama 4,92 dB değerinde kazanç sağlayarak, ışımayı yönlendirerek kazancı artırmıştır.