Bütün ve delikli metal yapıların kalkanlama verimliliklerinin ve halka ve sinüzoidal şekilli frekans seçici yüzeylerin incelenmesi
Investigation of the shielding efficiencies of whole and perforated metal structures and ring and sinusoidal shaped frequency selective surfaces
Yazar: AYŞENUR ÖZER KOCA
Danışman: PROF. DR. ALP ORAL SALMAN
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Bu yüksek lisans çalışması kapsamında bütün ve delikli metal malzemelerin
Kalkanlama Verimlilikleri (KV) incelenmiştir. Bu tip yapılar mikrodalga fırınlarda, fırın 
içindeki elektromanyetik dalgayı rezonans frekansında dışarı sızdırmayan ancak 
kullanıcının da fırının içini görebildiği fırın kapaklarında ya da diğer kalkanlama 
uygulamalarında kullanılmaktadır. Bu kalkan yapılarının, teorik formülasyonları,
oluşturulan MATLAB programlarıyla, farklı parametreler için KV'leri hesaplanmıştır. 
Ardından mikrodalga fırınların çalışma bandı olan R-Banta CST'de benzetimleri ve
Network Analizörle (NA) ölçümleri yapılmıştır. Tüm teorik, benzetim ve ölçüm 
sonuçları karşılaştırılmıştır.
Mikrodalga fırın kapaklarında delikli kalkanlama yapıları haricinde, Bant Durduran 
Filtre (BDF) olarak halka şekilli frekans seçici yüzey (FSY) yapısı da kullanılabilir. Bu 
yapının CST'de farklı parametreler için benzetimleri yapılmıştır. Benzetimler 
sonucunda metalik halkanın iç çapının, halka kalınlığının, dielektrik kalınlığı ve 
dielektrik katsayısının artmasıyla rezonans frekansı fr'nin düştüğü gözlemlenmiştir.
Mikrodalga fırın çalışma frekansına (2,45 GHz) göre tasarım yapılmıştır. Benzetim ve 
ölçümün örtüştüğü gözlemlenmiştir.
Bu çalışmada ayrıca bu amaçla kullanılabilecek yeni türde bir FSY yapısı olan 
sinüzoidal şekilli FSY yapısı da önerilmiştir. Bu yapının CST'de farklı parametreler için 
benzetimleri ve ölçümleri yapılmıştır. Sinüzoidal FSY yapısı için farklı genlik, periyot 
ve periyot sayısına sahip gruplar oluşturulmuş, bu grupların benzetim ve ölçümleri 
yapılmıştır. Sonuçlar incelendiğinde benzetim ile ölçüm sonuçlarının örtüştüğü 
gözlemlenmiştir. Durdurma rezonans frekansının asıl olarak sinüzoidalin genliğiyle 
değiştiği, rezonans genliğinin ise asıl olarak periyot sayısı ile değiştiği
gözlemlenmektedir. Sinüzoidal FSY yapısının periyot sayısının sonuçlara kontrol 
edilebilir düzenli bir etki yapmamasından dolayı bu parametre tasarımda dikkate 
alınmamıştır.
Bu sonuçlardan, rezonans frekansının ve genliğinin sinüzoidalin veya halka FSY'nin 
parametreleri ile değiştirilebildiği tespit edilmiştir. Halka FSY yapısının fırın 
kapaklarında kullanılabileceği gösterilmiştir.

Abstract:
Within the scope of this master's degree study, the Shielding Efficiencies (SE) of solid 
and perforated metal materials were first examined. These types of structures are used in 
microwave ovens, oven doors that do not leak the electromagnetic wave inside the oven 
at the resonance frequency, but where the user can see the inside of the oven, or in 
structures that need ventilation. SE's of these shield structures were calculated for 
different parameters with MATLAB programs, the theoretical formulations of which 
were created. Then, simulations were made in CST in the R-Band, which is the 
operating band of microwave ovens and measurements were made with the Network 
Analyzer (NA). All these theoretical, simulation and measurement results were 
compared.
Apart from perforated shielding structures on microwave oven doors, a ring-type
frequency selective surface (FSS) structure can also be used as a Band Stop Filter 
(BSF). This structure has been simulated for different parameters in CST. And as a 
result of these simulations, it has been observed that the resonance frequency fr
decreases as the inner diameter of the metallic ring increases, the ring height increases, 
the dielectric thickness and dielectric coefficient increase, but the resonance intensities 
approximately do not change in any of them. The design was made according to the 
microwave oven operating frequency (2,45 GHz), and it was observed that the 
simulation and measurement coincided.
In this study, a new type of FSS structure, the sinusoidal FSS structure, is also proposed 
that can be used for this purpose. Simulations and measurements of this structure for 
different parameters were made in CST. For the sinusoidal FSS structure, groups with 
different amplitudes, periods and number of periods were created, and simulations and 
measurements of these groups were made. As a result of these investigations, it is 
observed that the stopping resonance frequency changes mainly with the amplitude of 
the sinusoidal, and the resonance amplitude changes mainly with the number of periods. 
Since the sinusoidal FSS structure is continuous, it is considered normal that the number 
of periods does not affect the results.
From these results, it has been determined that the resonance frequency and amplitude 
can be changed with the parameters of the sinusoidal or ring FSY. It has been shown 
that the ring FSY structure can be used in oven doors.