Metamalzeme emici tabanlı mikro dalga ve optik frekanslarda enerji hasadı benzetimleri ve uygulamaları

Abstract

Bu tez çalışmasında, metamalzeme tabanlı mikrodalga frekansında ve optik frekansta çalışan sinyal emici yapıları tasarlanmıştır. Literatürde bulunan mikrodalga frekansında çalışan metamalzeme tabanlı sinyal emici yapılarından farklı olarak bu çalışmada tasarlanan mikrodalga sinyal emici yapıları özellikle WI-FI, WIMAX ve uydu haberleşmesi frekanslarında kullanım için tasarlanmıştır. Mikrodalga frekans bandında tasarlanan MTM tabanlı yapıların bazılarının sinyal emici özelliklerinin yanında enerji hasatlama özellikleri de araştırılmıştır. Bahsedilen bu yapılara dirençler yerleştirilerek sinyal emici tarafından hapsedilen EM enerji elektrik enerjisine çevrilmiştir. Ayrıca mikrodalga frekans bandında çalışan sinyal emici yapılarının üretimleri yapılarak KEYSIGHT marka PNA-L N5234A Network Analyzer ile deneysel ölçümleri yapılmış ve nümerik ve deneysel sonuçlar birbirleri ile karşılaştırılmıştır. Optik frekansında çalışan sinyal emici yapıları ise güneş pili uygulamalarına öncülük edebilecek niteliktedir. Çünkü bu yapılar görünür ışık bölgesinin yanında kızılötesi ve ultraviyole frekans bölgelerinde mükemmel emilim değerlerine sahiptirler. Mikrodalga ve optik frekanslarda çalışan sinyal emici yapılarının nümerik çalışmaları sonlu integrasyon tekniği (FIT) tabanlı benzetim programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir.

In this thesis, metamaterial absorber based structures operating on microwave frequency and optical frequency are designed. Unlike the metamaterial based signal absorber structures that operate in the microwave frequency range found in the literature, the microwave signal absorber structures designed in this work are specifically designed for use in WI-FI, WIMAX and satellite communication frequencies. The energy harvesting characteristics of some of the MTM-based structures designed in the microwave frequency band, as well as the signal absorptive properties, have been investigated. By placing these built-in resistors mentioned above, the EM energy trapped by the signal absorber is turned into electrical energy. In addition, signal absorber structures operating in the microwave frequency band were fabricated and experimental measurements were made with KEYSIGHT brand PNA-L N5234A Network Analyzer and the numerical and experimental results were compared with each other. Signal absorber structures operating at the optical frequency can lead to solar cell applications. Because these structures have excellent absorption values in the infrared and ultraviolet frequency regions besides the visible light region. Numerical studies of signal absorber structures operating in microwave and optical frequencies have been carried out using a finite integration tecnique (FIT) based simulation program.