Katı malzemelerin elektriksel özelliklerinin mikroşerit yapılar ile belirlenmesi
Determination of electrical properties of solid materials by microstrip structures
Yazar: BAHAR İLA
Danışman: DOÇ. DR. EVREN EKMEKÇİ
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Dielektrik sabiti = Dielectric constant ; Katı maddeler = Solid matters ; Mikroşerit hatlar = Microstrip lines ; Rezonatör = Resonator

Özet:
Bu tez kapsamında malzemelerin elektriksel özelliklerinin belirlenmesi için
mikroşerit iletim hattı üzerine dikey olarak konumlandırılmış katmanlı algılama
kısımlarının kullanıldığı alternatif mikrodalga sensör tasarımları çalışılmıştır.
Katmanlı algılama kısımları tek taraflı ayrık halkalı rezonatör (AHR) ve çift taraflı
ayrık halkalı rezonatör (ÇAHR) yapılarından meydana gelmektedir. Sensörler
1,524 mm ve 0,762 mm olmak üzere iki farklı kalınlığa sahip katı malzemeler ile
incelenmiştir. Benzetim ortamında tasarlanan sensör yapılarının üretimleri
gerçekleştirilerek ölçümleri yapılmıştır. Dielektrik sabiti değiştirilen test
altındaki malzeme (TAM) ile yapılan benzetim ve ölçümlerde rezonans
frekansının kaydığı gözlemlenmiştir. Benzetim sonuçlarından dielektrik sabiti ve
rezonans frekansı bilgisi kullanılarak eğri uydurma aracı ile dielektrik sabiti
tespiti için denklemler elde edilmiştir. Ölçüm ve benzetim sonuçları arasında
uyumsuzluk gözlenmiş uyumu sağlamak için bir hata modeli oluşturulup TAM
olarak belirlenen numunelerin dielektrik sabiti tespiti gerçekleştirilmiştir.
Bununla birlikte benzetim sonuçları kullanılarak sensör yapılarının kayıp tanjant
değişimi ile değişen iletim spektrumundaki genlik değerleri incelenmiştir. Kayıp
tanjant değişimi ile değişen genlik bilgisi kullanılarak eğri uydurma aracı ile
malzemelerin kayıp tanjant tespiti gerçekleştirilmiştir. Dielektrik sabiti
tespitinde olduğu gibi ölçüm ve üretim hatalarını normalize etmek için hata
modeli kullanılmıştır. Ek olarak hem dielektrik sabiti değişimine hem de kayıp
tanjant değişimine göre tasarlanan sensör yapılarının hassasiyetleri
hesaplanarak sensörlerin performansı değerlendirilmiştir.

Abstract:
In this thesis, alternative microwave sensor designs using vertically positioned
layered sensing parts on the microstrip transmission line were studied to
determine the electrical properties of materials. The layered sensing parts
consist of the single-sided split-ring resonator (SRR) and double-sided split-ring
resonator (DSRR) structures. The sensors were examined with solid materials
with two different thicknesses, 1.524 mm and 0.762 mm. The sensor structures
designed in the simulation environment were fabricated and measured. It was
observed that the resonance frequency shifted in the simulations and
measurements made with the material under test (MUT) whose dielectric
constant was changed. Using the dielectric constant and resonance frequency
information from the simulation results, the equations for the dielectric constant
determination were obtained with the curve fitting tool. In order to ensure the
compatibility between the measurement and simulation results, an error model
was created and the dielectric constant of the samples determined as MUT was
determined. In addition, using the simulation results, the amplitude values of the
sensor structures in the transmission spectrum changing with the loss tangent
change were examined. By using the amplitude information that changes with the
loss tangent change, the missing tangent detection of the materials was
performed with the curve fitting tool. As in the dielectric constant determination,
the error model is used to normalize the measurement and production errors. In
addition, the performance of the sensors was evaluated by calculating the
sensitivity of the sensor structures designed according to both the dielectric
constant change and the loss tangent change.