Dispersif malzeme içeren dalga kılavuzlarında süreksizlik etkilerinin incelenmesi

Abstract

Literatürde yapılan çalışmaların önemli bir çoğunluğu içi boş dalga kılavuzu yapılarını kullanarak, çeşitli yapı değişiklikleri ile mikrodalga transformatör, filtre, uydurma devresi, v.d. tasarımına yönelik olmaktadır. Burada yapılan çalışmada ise, içi frekansa bağlı olarak değişen dielektrik malzeme ile dolu iki dikdörtgen dalga kılavuzunun basamak süreksizliği şeklinde birleştirilmesinin dalgamn yayılım özelliklerine etkisi incelenmiştir. Birinci aşamada içi dispersif malzeme ile dolu, mükemmel iletken kaplı, sonsuz uzun bir dikdörtgen dalga kılavuzu incelenmiştir. Dielektrik malzemenin frekansa bağlı değişiminin 1. dereceden Debye dispersiyonuna sahip olduğu varsayılmıştır. Dalga kılavuzunun TE modu propagasyonunu desteklemesinden hareketle elektrik ve magnetik alan bileşenleri hesaplanmıştır. Buradan hareketle dalga kılavuzu içerisinde +z yönünde yayılan dalganın zayıflatma ve propagasyon sabitleri tanımlanmıştır. Burada elde edilen sonuçlar, dispersif malzeme süreksizliğine sahip dikdörtgen dalga kılavuzu yapısına uygulanmıştır. Dikdörtgen dalga kılavuzu yan sonsuz iki bölgeye ayrılmış ve her bir bölgenin frekansa bağlı olarak değişen farklı iki dispersif malzeme ile dolu olduğu öngörülmüştür. Dielektrik sabiti frekansa bağlı olarak değişen bir ortam için, farklı frekanslarda farklı dalgaların sözkonusu olacağından hareketle süreksizliğe doğru yayılan dalganın fi ve f2 frekanslı iki farklı dalganın toplamından oluştuğu dikkate alınmıştır. Bu yapılırken gelen dalganın kaynağının süreksizlikten yeterince uzak olduğu kabul edilmiştir. Süreksizlik nedeniyle her bir bölgede oluşan elektrik ve magnetik alan bileşenleri sınır koşullan sağlatılarak elde edilmiştir. Son bölümde ise dispersif malzeme ile dolu dikdörtgen dalga kılavuzunda kesit süreksizliği problemi incelenmiştir. Farklı kesitte iki dikdörtgen dalga kılavuzunun birbirine eklenmesiyle oluşan kesit süreksizliği probleminde, her bir dalga kılavuzunun farklı dispersif malzeme ile dolu olduğu kabul edilmiştir. Süreksizlik etkisi ile her bir bölgede oluşan alanları hesaplamak için yapı belirli alt bölgelere ayrılmış ve her bir bölge için elektrik ve magnetik alan bileşenleri tanımlanmıştır. Süreksizliğe gelen, süreksizlikten yansıyan ve diğer dalga kılavuzunda yayılan dalgaya ilişkin bilinmeyen katsayılar sınır koşullan sağlatılarak elde edilmiştir. Her bir ortamda tanımlanan alan ifadeleri örnek sayısal sonuçlarla yorumlanmıştır.