Hertz elektrodinamiğinde kanonik saçılma problemleri
Canonical scattering problems in Hertzian electrodynamics
Yazar: RAMAZAN DAŞBAŞI
Danışman: PROF. DR. ABDULLAH BURAK POLAT
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Haberleşme Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Hareketli bünyelerin ışıma, saçılma, yansıma, kırınım gibi elektromanyetik mekanizmaları Hertz Elektrodinamiği çerçevesinde açıklanmaktadır. Bu tez çalışmasında tamamı mükemmel elektrik iletken özelliğe sahip olan düzgün doğrusal hareket halindeki düzlem, sabit ivmeli doğrusal hareket halindeki düzlem, dik ekseni etrafında dönen düzlem, düzgün doğrusal hareket halindeki yarım düzlem ve dik ekseni etrafında dönen şerit bünyelerinden meydana gelen elektromanyetik dalga saçılması mekanizmaları Hertz Elektrodinamiği yasaları kullanılarak incelenmiştir. 
Hareket halindeki mükemmel elektrik iletken düzlemlerden yansıma mekanizmaları eğik geliş açılı homojen monokromatik düzlem dalgalar için incelenmiş, hareketin yansıyan dalganın genliğine, frekasına ve yansıma açısına etkisi gözlemlenmiştir. Düzgün doğrusal hareket halindeki yarım düzlemden saçılan alanlar ise yansıyan ve kırınan alanların toplamı olarak değerlendirilmiş, kırınan alanlar Wiener-Hopf Tekniği ile ele alınmıştır. 
Bu ilk dört saçılma problemi hareketli kanonik bünyelerden yansıma ve kırınım mekanizmalarını kavramak üzere kurgulanmış problemler olup doğrusal hareketler düzleme paralel ve düzleme dik olmak üzere iki ayrı senaryoda incelenmiştir. Diğer yönlerdeki doğrusal hareketler bu iki hareketin doğrusal kombinasyonu şeklinde düşünülebilir.
Dik ekseni etrafında dönen mükemmel elektrik iletken şeritten saçılma problemi ise gerçek hayatta yayılım doğrultusu üzerinde bulunan hareketli pervaneye bağlı olarak ortamdaki elektromanyetik dalgaların yapısında meydana gelen bozulmalar şeklinde nitelenen pervane modülasyonu mekanizmasını anlama noktasında kritik öneme sahiptir. Bu problem öncelikle durağan halde TE ve TM modu dalga geliş durumları için Wiener-Hopf Tekniği ile formüle edilmiş, spektral iterasyon tekniği ile çözülmüştür. Elde edilen sonuçlara daha sonra hareket mekanizması dahil edilerek dik ekseni etrafında dönen şeritten meydana gelen saçılmaların analitik ifadeleri elde edilmiştir. Gerçek helikopter pervanesi ve rüzgâr türbini kanadı ebatları için sayısal hesaplamalar gerçekleştirilmiş ve elde edilen sonuçlar grafikler üzerinde verilmiştir.

Abstract:
Electromagnetic mechanisms such as radiation, scattering, reflection, and diffraction of moving bodies are explained within the framework of Hertzian Electrodynamics. In this thesis, electromagnetic wave scattering mechanisms generated by perfect electric conductor bodies with certain canonical geometries in motion are investigated under uniform monochromatic plane wave incidence using the laws of Hertzian Electrodynamics. These canonical bodies are the plane in uniform rectilinear motion, the plane in rectilinear motion with constant acceleration, the plane rotating around its normal axis, the half-plane in uniform rectilinear motion, and the strip rotating around its normal axis. 
Wave reflections from perfect electric conductor planes in motion are analyzed for oblique incidences, and the effects of motion on amplitude, frequency, and angle of the reflected wave are observed. The scattered wave from the half-plane in uniform rectilinear motion is evaluated as a superposition of the reflected and diffracted waves. The diffracted wave is investigated using the Wiener-Hopf Technique.
The first four scattering problems are intended to grasp the reflection and diffraction mechanisms from canonical bodies in motion.  The rectilinear motions are evaluated in two different scenarios, parallel to the plane and perpendicular. In other directions, it can be considered as a superposition of these two motions. 
The scattering from the perfect electric conductor strip rotating around its normal axis has critical importance for understanding the rotor blade modulation mechanism, which is the interferences at the receiver due to scattering from the rotor blades in the direction of wave propagation. The problem is first formulated with Wiener-Hopf Technique as sub-problems of scattering by a stationary perfect electric conductor strip under TE and TM mode wave incidences and solved using spectral iteration technique. Then the motion is introduced into the results of the stationary case and the analytical expressions for the scattered fields of the rotating strip are obtained. Numerical computations for simulation of electromagnetic scattering by rotating strips with actual helicopter blade and wind turbine sizes are implemented. The results are given in graphs.