Akademik Veri Yönetim Sistemi
ISARC 6. INTERNATIONAL BOĞAZİÇİ SCIENTIFIC RESEARCH CONGRESS 18-19 JANUARY 2025 ISTANBUL, 18 - 19 Ocak 2025, ss.689-697
Elektromanyetik dalgalar serbest ortamda yayılırken bir engel ile karşılaştıklarında engelin sahip olduğu elektriksel özelliklere göre yansıma, iletim ve soğurulma olaylarını gerçekleştirirler. Bir engel üzerine gelen dalganın engelin arka tarafına geçişinin yansıma veya soğurulma olayları ile sınırlandırılmasına da elektromanyetik kalkanlama denilmektedir. Yapılan çalışmalarda elektromanyetik kalkanlayıcı malzemeler, gösterdikleri baskın yansıtıcılık özelliklerinden dolayı yaygın olarak iletken malzemelerden oluşturulmaktadır. Saf iletkenler, iletken bileşikler veya iletken katkılı kompozit malzemeler kullanılarak elektromanyetik dalga kalkanlayıcı malzeme oluşturma adına yapılan çok sayıda çalışma bulunmaktadır. Oluşturulan malzemenin kalkanlama etkinliği ölçümleri ise; açık alan, yansımasız oda, koaksiyel iletim hattı veya dalga kılavuzu iletim hattı ortamlarında gerçekleştirilmektedir. Kalkanlama etkinliği ölçümleri, yankısız bir oda gerektirmemesi ve küçük ölçekli yapılar için pratik bir şekilde uygulanabilmesi nedeniyle genellikle vektör ağ analizörü kullanılarak dalga kılavuzu iletim hattı yöntemiyle gerçekleştirilmektedir. Kalkanlama etkinliği ölçümünde çalışılacak frekansa uygun dalga kılavuzu kullanılması gerektiğinden çalışılması düşünülen frekans bandı önceden kesin bir şekilde belirlenmelidir. Daha sonra kalkanlayıcı yapı dalga kılavuzunun içerisine boşluk kalmayacak şekilde yerleştirilip belirlenen frekansta ölçüm gerçekleştirilerek malzemenin meydana getirdiği saçılma parametreleri değerleri elde edilir. Bu saçılma parametrelerinden dalganın yansıma, iletim ve soğurulma miktarları hakkında bilgi sahibi olunur. Deneysel olarak gerçekleştirilen bu olay CST simülasyon vasıtasıyla sanal ortamda da gerçekleştirilebilmektedir. Yapılan bu çalışmada, CST simülasyonu üzerinde X band dalga kılavuzu ve dalga kılavuzu arasına yerleştirilecek farklı iletkenlik değerlerine sahip 100 nm kalınlığında malzemeler tasarlanmış ve malzemelerin saçılma parametre değerleri 8 – 12 GHz frekans aralığı için elde edilmiştir. Simülasyon üzerinde, 100 - 104 S/m aralığında farklı iletkenliğe sahip yapıların kalkanlama etkinliği değerleri -0,28 dB den -60 dB ye doğru giderek artan kalkanlama etkinliği değeri elde edildiği gösterilmiştir. Malzemenin kalınlığı ve diğer hiçbir parametresi değiştirilmeden sadece iletkenliğin elektromanyetik kalkanlama üzerindeki etkisi ortaya koyulmuştur.
When electromagnetic waves propagate in free space and encounter an obstacle, they undergo reflection, transmission, or absorption depending on the electrical properties of the obstacle. The limitation of the wave passing through the rear side of an obstacle by reflection or absorption is referred to as electromagnetic shielding. In studies, electromagnetic shielding materials are predominantly composed of conductive materials due to their dominant reflective properties. There are numerous studies focused on developing electromagnetic wave shielding materials using pure conductors, conductive compounds, or conductive-doped composite materials. The shielding effectiveness of the developed material is measured in environments such as open fields, anechoic chambers, coaxial transmission lines, or waveguide transmission lines. Shielding effectiveness measurements are commonly performed using the waveguide transmission line method with a vector network analyzer, as this approach does not require an anechoic chamber and can be practically applied to small-scale structures. Since the appropriate waveguide must be used for the frequency at which shielding effectiveness will be studied, the target frequency band should be definitively determined in advance. Subsequently, the shielding material is placed within the waveguide without leaving any gaps, and measurements are conducted at the specified frequency to obtain the scattering parameter values caused by the material. These scattering parameters provide insights into the reflection, transmission, and absorption of the wave. This process, which is performed experimentally, can also be simulated virtually using CST simulation software. In this study, materials with different conductivity values and a thickness of 100 nm were designed for placement between X-band waveguides in CST simulation. The scattering parameter values of these materials were obtained for the 8-12 GHz frequency range. In the simulation, it was shown that the shielding effectiveness values of structures with different conductivities in the range of 100 - 104 S/m increased from -0.28 dB to -60 dB. The effect of conductivity on electromagnetic shielding has been demonstrated without changing the material thickness or any other parameters.