Tez Türü: Bütünleşik Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Elektrik-Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye
Tez Danışmanı: Evren Ekmekçi
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: Türkçe
Desteklendiği Program: Diğer
Özet:
Bu tezde dielektrik rezonatör (DR) yapıları ile tamamı dielektrik soğurucu tasarımları ve sensör uygulamaları, sınır koşullarının ve uyarım sinyallerinin soğurma spektrumuna etkileri ve zamanla değişen DR uygulamaları üzerine teorik, benzetim ve deney çalışmaları yapılmıştır. Tezin birinci kısmında DR'ler ile tamamı dielektrik soğurucu tasarımları yapılmış ve tasarlanan soğurucu yapıları ile sensör uygulamaları gerçekleştirilmiştir. İlk çalışmada kimyasal sıvılar ile silindirik DR tabanlı tamamı dielektrik soğurucu tasarımı yapılmış ve DR olarak kullanılan malzeme değiştirilerek kimyasal sıvıları algılama uygulaması gerçekleştirilmiştir. İkinci çalışmada DR geometrisinin hassasiyet üzerine etkilerini incelemek amacıyla silindirik, eliptik, kare, dikdörtgen, altıgen ve sekizgen DR yapıları kullanılarak tamamı dielektrik soğurucu yapıları tasarlanmıştır. Her yapı için DR'nin dielektrik sabiti ve kayıp tanajan değerleri değiştirilerek soğurma spektrumunda meydana gelen davranış incelenmiştir. Sonuçlardan tüm DR geometrileri için rezonans frekansındaki kayma miktarının aynı olduğu ve kayıp tanjant değişimine göre soğurma spektrumunda meydana gelen değişimin benzer olduğu görülmüştür. Üçüncü çalışmada soğurma modunun hassasiyet üzerine etkilerini incelemek için eliptik DR ile dipol ve kuadrupol soğurma moduna sahip tamamı dielektrik soğurucu yapıları tasarlanmış ve DR'lerin dielektrik sabiti ve kayıp tanjant değerleri değiştirilerek hassasiyet analizleri gerçekleştirilmiştir. Sonuçlardan kuadrupol soğurma modu için rezonans frekansındaki kayma miktarının daha fazla olduğu ve kayıp tanjantın değişimi ile soğurma tepe seviyesindeki değişimin daha az olduğu görülmüştür. Dördüncü çalışmada silindirik DR ile tamamı dielektrik soğurucu tasarımları yapılmış ve DR etrafına analit malzeme yükleyerek kimyasal sıvıları algılama ve etanol su karışımında karışım oranını algılama uygulamaları gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada dielektrik sabiti 1 ile 81 aralığında ve kayıp tanjantı 0 ile 1 aralığında değişen malzemeler için sensör tasarımı amaçlanmıştır. Benzetim ve ölçüm sonuçlarının oldukça uyumlu olduğu görülmüştür. Son çalışmada eliptik DR ile tamamı dielektrik soğurucu tasarımı yapılmış ve yine DR etrafına analit malzeme yükleyerek öğütülmüş kahve ve toprak nem oranını algılama ile suyun tuzluluk oranını algılama uygulamaları gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada ise DR etrafına yüklenen analit madde miktarını artırarak hassasiyeti daha yüksek bir sensör tasarımı amaçlanmıştır. Sonuçlardan analit madde miktarının artması ile hassasiyetin arttığı ve bu sayede tasarlanan yapının dielektrik sabitindeki değişimin daha az olduğu nemlilik algılama uygulamaları için kullanılabileceği değerlendirilmiştir. Tezin ikinci kısmında tamamı dielektrik soğurucu yapılarında sınır koşullarının ve uyarım sinyallerinin soğurma spektrumuna etkisi incelenmiştir. Bu tez kapsamında yapılan tüm benzetimler ve deneyler dikdörtgen dalga kılavuzu düzeneği ile gerçekleştirildiği için tasarlanan soğurucu yapılarının serbest uzay düzeneği altında nasıl bir soğurma davranışına sahip olacağı incelenmiştir. İlk çalışmada silindirik DR tabanlı tamamı dielektrik soğurucu yapısı için serbest uzay düzeneği altında benzetimler gerçekleştirilmiştir. Elde edilen soğurma spektrumu incelendiğinde soğurma modlarında ayrılma meydana geldiği görülmüştür. Bu durumun dalga kılavuzu ortamı ile serbest uzay ortamı arasındaki dalga boyu ve dalga empedansındaki farklılıklardan kaynaklanabileceği değerlendirilmiştir. İkinci çalışmada DR geometrisine göre değişim incelenmiştir. Bu kapsamda silindirik, eliptik, kare, dikdörtgen, altıgen ve sekizgen DR tabanlı soğurucu yapıları için serbest uzay düzeneği altında benzetimler yapılmıştır. Farklı geometrilere sahip DR'ler için davranışın benzer olduğu görülmüştür. Son olarak soğurma moduna göre değişim incelenmiştir. Bu çalışmada dipol ve kuadrupol soğurma moduna sahip tamamı dielektrik soğurucu yapıları için serbest uzay düzeneği altında benzetimler yapılmıştır. Dipol soğurma modu için soğurma modlarında ayrılma gözlemlenirken kuadrupol soğurma modu için soğurma modlarında belirgin bir ayrılmanın olmadığı görülmüştür. Tezin son kısmında zamanla değişen DR uygulamaları gerçekleştirilmiştir. Bu çalışma kapsamında iki faklı uygulama yapılmıştır. İlk uygulamada zamanla değişen madde miktarının rezonans karakteristiğine etkileri incelenmiştir. Bu kapsamda oda sıcaklığında buharlaşabilen kimyasal sıvılar ile silindidik DR tasarımları yapılmış ve mikroşerit iletim hattı ile uyarılmıştır. Kimyasal sıvının zamanla buharlaşması ile DR'nin yüksekliğinin değişmesinden kaynaklı rezoanans karakteristiğinde değişim meydana geldiği görülmüştür. İkinci uygulamada ise zamanla değişen sıcaklığın rezonans karakteristiği üzerine etkileri incelenmiştir. Bu çalışmada sıcaklığın değişimi ile elektriksel geçirgenlik değerleri değişen su ile silindirik DR tasarımı yapılmış ve mikroşerit hat ile uyarılmıştır. Suyun sıcaklığının değişmesi ile rezonans karakteristiğinde değişim meydana geldiği görülmüştür. Elde edilen sonuçlardan bu tez kapsamında yapılan çalışmaların ilgili literatüre önemli bir katkı sağlayacağına inanılmaktadır.