Anahtarlamalı yarık-halka frekans seçici yüzey tasarımı

Abstract

1960'lı yıllardan günümüze kadar, askeri ve sivil kablosuz haberleşmesistemlerinde, filtre uygulamalarının vazgeçilmezi olan frekans seçici yüzeyler(FSS'ler), analiz, ölçüm ve üretim teknikleri ile ilgili yapılan çalışmalarla literatürdeönemli bir yer teşkil etmektedir.FSS'ler, metalik ya da boşluk (açıklık) elemanlarının (yama, döngü, dipol, yarıkhalka,v.s.) baskı devre teknolojisi kullanılarak dielektrik bir malzeme üzerineperiyodik olarak yerleştirilmesi ile gerçeklenirler. Bu yapılar, FSS elemanınınrezonans davranışına bağlı olarak, belirli bir frekans bandında, özel yansıma/iletimkarakteristiği sergilerler.Bu tez çalışmasında, manyetik rezonans karakteristiğe sahip yarık-halka rezonatörü(SRR) elemanını temel alan, yeni FSS tasarımları tanıtılmaktadır. Bu tasarımlarınanalizi, sonlu eleman/sınır integrali metodunu kullanan periyodik bir dizi simülatörüile gerçekleştirilmiştir. Bu tez çalışmasının özgünlüğü, SRR halkaları arasınayerleştirilen kapa/aç (on/off) anahtarlar aracılığıyla frekans ayarlamalı FSSperformansının sağlanmasıdır. Tezde, bu amaçla gerçekleştirilmiş dört yeni FSStasarımı tanıtılmakta ve ilgili iletim karakteristiklerine dair simülasyon sonuçlarısunulmaktadır. Tezde ayrıca, pratik uygulamalarda kullanılması öngörülen PIN diyotveya MEMS türü anahtarların, gerçeğe yakın anahtar modellerinin, FSS performansıüzerine etkileri incelenmektedir.Anahtar Kelimeler: Frekans seçici yüzey, Yarık-halka rezonatörü, Anahtarlama,Frekans ayarlama, MEMS anahtarı, PIN diyot.

Frequency-selective surfaces (FSSs) have been fundamental structures forfilter applications in military and civil wireless communication systems since 1960.There have been many studies regarding analysis, fabrication, and measurementtechniques for FSSs in literature.FSSs can be realized by placing metallic or aperture type elements (patch, loop,dipole, split-ring, etc.) periodically on a dielectric substrate by means of printedcircuittechnology. These structures demonstrate specific reflection/transmissioncharacteristics over a particular frequency band depending on resonance behavior ofthe FSS element.In this thesis work, novel FSS designs based on split-ring resonators (SRR) areintroduced. Analyses of the proposed designs have been carried out via a periodicarray simulator which employs finite-element/boundary-integral method. Thenovelty of this study is that frequency tunable FSS performance can be realized byplacing on/off switches between the rings of SRR element. In the thesis, four newFSS designs are introduced and their simulated transmission characteristics arepresented. In practical applications, PIN diodes or MEMS switches are to be used inthe FSS designs. The effects of actual switch modeling on the FSS performance arealso examined in the thesis.Keywords: Frequency-selective surface (FSS), Split-ring resonator, Switching,Frequency tuning, MEMS switch, PIN diode.