Metalik kutulama teknolojisinin toplam elektromanyetik emisyon dağılımına etkisinin belirlenmesi
Determination the effect on total electromagnetic emission distribution of metallic enclosure topology
Yazar: İBRAHİM BAHADIR BAŞYİĞİT
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MEHMET FATİH ÇAĞLAR
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Elektromanyetik ekranlama, elektronik cihaz ve sistemleri elektromanyetik girişime karşı koruma yöntemlerinden birisidir. Elektromanyetik ekranlama genellikle elektromanyetik ışımaları azaltmak için kullanılır. Elektronik cihazları dış ortamdan ayıran kutuların ekranlanması, kutuyu üzerine gelen dalgalardan ve filtrelenen ışımalardan korumak ve önlemek için önemlidir. Kutular üzerindeki zorunlu açıklıkların tasarımı, ekranlanan kutunun daha iyi elektromanyetik ışıma ve hassasiyet kazanmasına doğrudan etki eder. Ekranlama içindeki açıklıklar, slotlar, kablo kayıpları, pratikte kullanımı uygun olmayan konnektör girişleri ve diğer parçalar, kutunun ekranlama verimini açık bir şekilde etki eder.
Elektromanyetik ekranlama veriminin incelendiği bu çalışmada endüstriyel cihaz ve sistemler için ekranlama açıklığı konusunda kullanılabilir sonuçlar elde etmek ve geniş bant ekranlama verimini 0,1-1 GHz ile 2,60-9 GHz aralığında incelemek ve sonuçların cihaz kutusu tasarımcılarına katkısını tespit etmek amaçlanmıştır.  
Bu amaca yönelik olarak,  0,1-1 GHz aralığında öncelikle elektrik ekranlama verimi (ESE) CST ile modellenmiş ve bu eşdeğer model üzerinden ekranlama parametreleri olan kutu boyutları, açıklık boyutu, açıklık geometrisi, açıklık sayısı ve prop (alıcı anten) konumunun ESE'ye olan etkileri incelenmiştir. Benzer şekilde 0,1-1 GHz aralığında ESE, COMSOL simülatörü ile modellenmiş ve model üzerinden diğer ekranlama parametreleri olan açıklık geometrisi, polarizasyon yönü ve açısı, geliş açısı, metalik kutunun malzeme kalınlığı ve türü, alınganlık ve emisyon testlerinin etkileri incelenmiştir. Aynı frekans aralığında ölçüm ve analitik hesaplama ile elde edilen ESE değerleri çıkış, açıklık eni, boyu ve frekans giriş değişkenleri olmak üzere yapay sinir ağları (YSA) modeli geliştirilmiştir.   Bu modelde, çok katmanlı algılayıcı ve radyal tabanlı sinir ağları kullanılmıştır.
ESE konusu üzerine literatür incelendiğinde daha çok 0,1-2 GHz aralığında çalışmaların olduğu görülmüştür. Yüksek teknoloji ürünlerinin kullanımının artması ve yüksek kalite veri haberleşmesi gereksiniminin artmasıyla yüksek frekanslı uygulamaların kullanıldığı cihazlarda da artış gözlemlenmektedir. Son yıllarda, ultra geniş bandı (UWB) için özellikle 2-9 GHz aralığında çalışan birçok elektronik cihaz üretilmektedir. Bu sebeple, 2,6-9 GHz aralığında seçilen metalik kutular için tam yansımasız odada paralel ve dik polarzasyonun ESE'ye etkisi ölçümler üzerinden incelenmiştir. 
Son olarak, 0,1-3 GHz aralığında manyetik ekranlama verimi (MSE) FEKO simülatörü ile modellenmiş ve model üzerinden ekranlama parametreleri olan kutu boyutları, açıklık boyutu, açıklık geometrisi, açıklık sayısı ve prop konumunun etkileri incelenmiştir.

Abstract:
Electromagnetic shielding is one of the methods to protect electronic devices and systems from electromagnetic interference. Electromagnetic shielding is generally used to reduce emissions. Shielding enclosures are important to protect equipment from the effect of an exterior field, and filtering emission. Aperture design on electronic equipment's shielding enclosures is a fundamental aspect of getting better electromagnetic emission and susceptibility. Apertures, slots, cable penetrations, unused connector ports and others breaks in the shield can influence significantly the effectiveness of shielding enclosures. 
In this study, electromagnetic shielding effectiveness has been examined in order to obtain useful results about enclosure apertures of industrial systems, and it has been aimed to investigate broad band shielding effectiveness (SE) in both 0.1-1 GHz and 2.60-9 GHz interval to confirm contribution for device enclosure designers using SE results.
To realize these purposes, firstly electrical shielding effectiveness (ESE) has been modeled with CST simulator at 0.1-1 GHz and the effects of shielding parameters just as enclosure size, aperture size, aperture geometry, number of apertures and probe (receiver antenna) location have been investigated on ESE using equivalent CST model. Similarly, ESE has been modeled with COMSOL simulator at 0.1-1 GHz interval and the effects of other shielding parameters just as aperture geometry, polarization direction and angle, incidence angle, material thickness and kind of metallic enclosure, susceptibility and emission tests have been investigated on ESE using equivalent COMSOL model. At the same frequency interval, an artificial neural network (ANN) model has been developed using measured and analytically calculated ESE values as output with frequency, aperture length and width values as inputs. Multilayer perceptron and radial basis function networks have been used in ANN model. 
When the literature was searched about ESE, it has been seen that most of the studies was at 0.1-1GHz interval. With increasing of the usage of high technological products and the necessity of high quality data transmission, the devices using high frequency applications take place incrementally, too. Recent years, numerous electronic devices are fabricated especially worked in 2-9 GHz interval for ultra-wide band (UWB) applications. Therefore, the effects of vertical and parallel polarization on ESE have been investigated at 2.6-9 GHz interval for metallic enclosures via measurement set up in anechoic chamber. 
Finally, magnetic shielding effectiveness (MSE) has been modeled with FEKO simulator at 0.1-3 GHz and the effects of shielding parameters as enclosure size, aperture size, aperture geometry, number of apertures and probe location have been investigated on ESE using equivalent FEKO model