Dikdörtgen dalga kılavuzlarında H-basamak süreksizliğinin mod-eşleştirme yönetimi ile analizi ve filtre tasarımı
Mode-matching analysis of H-step discontinuities for rectangular waveguides and filter design
Yazar: SİNEM SEZGİN
Danışman: DOÇ. DR. HAYRETTİN ODABAŞI
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektromanyetik Alanlar ve Mikrodalga Tekniği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Dalga kılavuzları = Waveguides ; Maxwell denklemleri = Maxwell equations ; Mikrodalgalar = Microwaves ; Mod birleştirme yöntemi = Mod merge method ; Saçılma = Scattering

Özet:
Dalga kılavuzları özellikle yüksek güç taşınması gereken mikrodalga ve anten sistemlerinde tercih edilen mikrodalga elemanıdır. Bu sistemlerde çoğu zaman belirli frekanslarda sinyalin iletilmesi istenirken bazı frekanslarda ise engellenmesi gerekebilmektedir. Bu açıdan filtre tasarımı önemli bir yere sahiptir. Günümüzde çoğu mikrodalga elemanın analizi nümerik simülasyon programları kullanılarak yapılmaktadır. Fakat yapının büyüklüğüne bağlı olarak simülasyon süresi çok uzun sürebilmekte ve tasarım ve optimizasyon sürecini uzatmaktadır. Nümerik yöntemlere ek olarak analitik yöntemler de mikrodalga dalga kılavuzu analizinde yaygınca kullanılmaktadır. Analitik yöntemler hem çözüm süresi hem de fiziksel bilgi açısından daha fazla yol gösterici olduğundan tercih edilmektedir. 

Bu çalışmada H-basamak süreksizliğine sahip dikdörtgen dalga kılavuzlarının Mod-Eşleştirme Yöntemi (Mode-Matching Method) kullanılarak analizi gerçekleştirilecektir. Öncelikli olarak alan daralmalı veya genişlemeli tek bir süreksizliğe sahip dalga kılavuzları incelenecek ve mod eşleştirme yönteminin uygulaması yapılacaktır. Daha sonra iki veya daha fazla süreksizliğe sahip dalga kılavuzlarının analizinin yapılabilmesi için Genelleştirilmiş Saçılma Matrisi (Generalized Scattering Matrix) yöntemi kullanılarak, herhangi bir sayıda  H-basamak süreksizliğine sahip dalga kılavuzları incelenecek ve uygulama olarak bant geçiren bir filtre tasarımı yapılacaktır.

Abstract:
Waveguides are the preferred microwave element, especially in microwave and antenna systems where high power is required. In these systems, while it is desired to transmit the signal at certain frequencies, it may be necessary to prevent it at some frequencies. In this respect, filter design has an important place. Today, most microwave elements are analyzed using numerical simulation programs. However, depending on the size of the structure, the simulation time can take a very long time, prolonging the design and optimization process. In addition to numerical methods, analytical methods are also widely used in microwave waveguide analysis. Analytical methods are preferred because they are more guiding in terms of both solution time and physical information.

In this study, the analysis of rectangular waveguides with H-step discontinuity will be performed using the Mode-Matching Method. First of all, waveguides with a single discontinuity with field contraction or expansion will be examined and the mode matching method will be applied. Then, in order to analyze waveguides with two or more discontinuities, waveguides with any number of H-step discontinuities will be examined using the Generalized Scattering Matrix method, and as an application, a band-pass filter will be designed.