Metamalzeme tabanlı sensör, sinyal emici ve  frekans seçici yüzey uygulaması
Metamaterial based sensor, signal absorber, and frequency selective surface application
Yazar: MEHMET BAKIR
Danışman: DOÇ. DR. MUHARREM KARAASLAN ; DOÇ. DR. KEMAL DELİHACIOĞLU
Mustafa Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enformatik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Metamalzemeler; doğada bulunmayan, negatif kırılma gibi ayrıcalıklı ve egzotik elektromanyetik (EM) özelliklere sahip periyodik yapıda tasarlanmış malzemelerdir. Bu malzemeler elektromanyetik pelerin, sensör, sinyal emilimi, anten vb. çok sayıda potansiyel uygulama alanlarına sahiptir. Bu tez çalışmasında metamalzemelerin öncelikli olarak karakteristik özellikleri anlaşılması için üçgen ayrık halka şekilli rezonatörlü karakterizasyon çalışması yapılmıştır. Ardından, frekans seçici yüzey, metamalzeme sensör, ayarlanabilir metamalzeme tabanlı sinyal emici, biyo-sensör, sinyal emici, bakışımsız yokluk tabanlı sensör ve kablosuz enerji transferi konulu uygulamalar açıklanmıştır. Ayarlanabilir metamalzeme sinyal emici ve frekans seçici yüzey tabanlı sensör uygulamalarında teorik çalışmada yer almaktadır. Nümerik çalışmalar FIT tabanlı CST Microwave Studio programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmalar için ise Agilent PNA serisi network analizörü ile birlikte uygulama türüne göre gerekli dalga kılavuzları ve huni mikrodalga antenler kullanılmıştır. Tez çalışması için 8 farklı yapı değişik sınır koşullarında çalışılmıştır. Bu yapılar ile ilgili yansıma ve iletim parametreleri ve negatif kırılma indisi gibi özellikleri incelenmiştir. Her bir çalışma içinde literatürden farklı olarak geliştirilen yapıya ait özellikler sunulmuştur. Bu çalışmada kullanılan yapıların etkin dielektrik katsayısı  (ε), etkin manyetik geçirgenlik (μ) ve bakışımsızlık parametresi gibi özellikleri Nicolson Ross Weir yöntemi kullanılarak s-parametrelerinden elde edilmiştir. Bakışımsızlık parametresi, sensör çalışması ve bakışımsız yokluk tabanlı metamalzeme sensör çalışması içerisinde incelenerek pratik şekilde uygulamaları gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
Metamaterials; having distinctive exotic electromagnetic (EM) properties such as negative refraction which cannot be found in nature, are designed in a periodic structure. These materials have many potential application areas like electromagnetic cloak, sensor, signal absorption, antenna and so on. In this thesis, characteristic futures of metamaterials are emphasized initally. After that, numerical and experimental studies about the potential application areas of metamaterials as metamaterial sensors, tunable metamaterial absorber, frequency selective surfaces, electromagnetic energy harvesting are performed. Theoretical study is presented in the metamaterial signal absorber and frequency selective surface parts of the study. Numerical studies are realized by using FIT based CST Microwave studio software. Experimental studies are realized by using Agilent PNA series vector network analyzer and related horn antennas and waveguides. In each work, Effective dielectric permittivity (ε), efective magnetic permeability (μ) and chirality values used in this work are retrieved from s-parameters using Nicolson Ross Weir method. Chirality parameter is researched and practically realized in chiral metamaterial sensor and chiral nihility based sensor part of the study.