Düzlemsel metamalzemeler ve uygulamaları
Planar metamaterials and their applications
Yazar: YUSUF ÖZTÜRK
Danışman: DOÇ. DR. ASIM EGEMEN YILMAZ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering ; Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu tezde, elektromanyetik sinyalleri konrol edebilmek için yeni olanaklar sunan metamalzemelerin düzlemsel yapıdaki bir formuna karşılık gelen Dairesel-Balıkağı Metamalzemelerin (DB-MM) mikrodalga frekanslarda gerçeklenmesi sağlanmıştır. Tasarlanan yapıların benzetimleri gerçekleştirilerek karakterize edilmesi için parametre değişim analizleri, geri-kazanım yöntemi ile etkin ortam parametrelerinin hesaplanması, faz analizleri, geri-yayılım gözlemi ve eşdeğer devre modeli çalışmaları gerçekleştirilmiştir.  İlave fiziksel araştırmalar yapılarak elektrik alan saçaklanmalarının LHM bölgesinde yok olduğu gözlemlenmiştir. Paralel biçimde yapılan bütün karakterizasyon işlemlerinde birbiriyle tutarlı sonuçlar elde edilerek LHM ve RHM bölgeler belirlenmiş ve DB-MM yapının çalışma karakteristiği ortaya konulmuştur. Teorik çalışmalardan sonra üretim evresine geçilerek DB-MM yapıların üretimi gerçekleştirilmiş ve gerekli deney düzeneği oluşturularak iletim hattı parametreleri ölçülmüştür. Hesaplamalar ve ölçüm sonuçlarının birbirleriyle örtüşmekte olduğu gözlenmiştir. İlave çalışma olarak DB-MM yapıların dispersiyon analizleri gerçekleştirilerek CRLH İletim Hattı Modellemesi serbest ortamda yapılmaktadır. Modelleme sonuçları ile eşdeğer devre elemanları parametreleri dispersif biçimde hesaplanarak benzetim ve deney sonuçlarıyla karşılaştırılmaktadır. Son olarak DB-MM yapılar kullanılarak Frekans Seçici Yüzey ve Çoklu Bant Soğurucu uygulamaları tasarlanmaktadır.

Abstract:
In this study, Circular Fishnet Metamaterials (CF-MM) possesing new opportunities to control electromagnetic signals are realized as a planar metamaterial in microwave regime. Through numerical simulations of designed structures, we discuss the analysis for parameter changes, computation of effective medium parameters by using retrieval method, phase analysis, observations for backward propagation and equivalent circuit modelling to characterize the metamaterial. As a physical explanation, it is observed that fringing electric fields disappear in Left-Handed Materials (LHM) medium. All concurrent characterization steps produced the expected results for LHM and Right-Handed Materials (RHM) behavior in consistency to define CF-MM as a metamaterial structure. Following theoretical investigations, CF-MM sheets are manufactured, the experimental setup is prepared and the transmission parameters are measured, sequencely. The computations and measurement results are in good agreement. Additionally, CRLH (Composite Right-Left Hand) Transmission Line Modelling of CF-MMs are performed in free space to investigate dispersion analysis. Finally, we designed a Frequency Selective Surface and Multiband Absorber by using CF-MMs as potential application examples.