Analysis of frequency selective surfaces on chiral slab

Abstract

Bu tezde Chiro-FSY adı verilen yeni bir tür frekans seçici yüzeyin (FSY) analizi yapılmıştır.Chiro-FSY, izotropik chiral dilim üzerine yerleştirilen sonsuz iki boyutlu iletken eleman dizinlerinden oluşmaktadır. Değişik geometrilere sahip iletken elemanlardan oluşturulan Chiro-FSY'lerin spektral karakteristikleri detaylı bir şekilde incelenmiştir. İzotropik chiral dilim problemin enine yapısını değiştirmediğinden dolayı, dielektrik dilim üzerine yerleştirilen FSY'lerin analizinde uygulanan Modal analiz tekniği, Chiro- FSY'lerin analizinde de kullanılmıştır. Bir chiral ortamda sadece sağ el ve sol el polarizasyonlu düzlemsel dalgalar propagasyon yapabilmektedir. Bu yüzden saçılan elektrik ve manyetik alanların enine bileşenleri chiral dilim içinde sağ el ve sol el dairesel polarizasyonlu, çevreleyen ortamda ise TE ve TM Floquet modları olarak ifade edilmişlerdir.Bu Floquet modlar geometrinin yüklediği periyodlu olma gerekliliğini de sağlamaktadırlar. Bir birim hücre üzerinde Floquet modlarının dikgen özelliğinin sınır şartlan ile birleştirilmesi, gelen düzlemsel dalganın bir iletken eleman üzerinde oluşturduğu bilinmeyen akım yoğunluğu cinsinden bir integral denklemini verir. Biriletken elemanın üzerindeki akım yoğunluğu uygun temel fonksiyonlar ile ifade edilerek sonuçta elde edilen integral denklemi Moment Metodu ile çözülür.Bilinmeyen akım katsayıları matriks evirmesiyle bulunduktan sonra Chiro-FSY'lerin yansıtma ve geçirgenlik katsayıları hesaplanmıştır. Dar şerit, çapraz dipol, dairesel halka, kare halka ve kare yama şeklindeki iletken elemanlardan oluşturulan Chiro-FSVlerin yansıtma ve geçirgenlik karakteristikleri sunulmuştur. Anahtar Kelimeler : frekans seçici yüzeyler, chiral.

In this thesis a new type Frequency Selective Surface (FSS), named Chiro-FSS, is analysed. A Chiro-FSS is comprised of two dimensional infinite periodic array of conducting elements printed on an isotropic chiral slab. The spectral characteristics of Chiro-FSS consisting of various geometries of conducting elements are examined in detail. In the analysis, the modal technique which is employed in the analysis of FSS printed on a dielectric substrate (conventional FSS) is used, since the existence of the isotropic chiral slab does not alter the transversal nature of the problem. In a chiral medium only left circularly polarised (LCP) and right circularly polarised (RCP) plane waves can propagate. Therefore the transversal components of the scattered electric and magnetic fields are expressed as the infinite sums of LCP and RCP, TE and TM Floquet modes propagating in the chiral slab and in the surrounding medium, respectively. These Floquet modes also satisfy the periodicty requirements imposed by the geometry. Boundary conditions combined with the orthogonal property of the Floquet modes over a single unit cell leads to an integral equation for the unknown current density induced iiion a conducting element by the incident plane wave. The resulting integral equation is then solved by Method of Moments (MOM), thereby expressing the current distribution on a conducting element by suitable basis functions. Upon finding the unknown current coefficients by means of matrix inversion, the reflection and transmission coefficients of the Chiro-FSS are computed. Computed resuts of the reflection and transmission characteritics of five different type of Chiro-FSS comprised of conducting elements shaped as, narrow strips, cross dipoles, circular rings, square loops and square patches are presented.Key words : frequency selective surface, chiral.