Yürüyen Dalgalı Tüp Kuvvetlendiricilerinde Tek Helisli Yavaş Dalgalı Yapıların Analizi, Tasarımı Ve İncelenmesi

Haberleşme uydularının vazgeçilmez elemanlarından biri olan yürüyen dalgalı tüp kuvvetlendiricileri, on yıllardır askeri ve sivil sistemlerde yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Belirtilen cihazlar istenen bilgi işaretlerinin istenen bölgeye arzu edilen kuvvetlendirme isterlerine sahip genlik ve fazda gönderilmesini sağlamaktadır. Yapısında birçok alt sistem bulunan ve her bir alt sisteminin oldukça karmaşık bir yapıya sahip olduğu bu cihazlar sadece haberleşme uydularında değil aynı zamanda radar ve elektronik harp sistemlerinde de geniş ölçüde kullanılmaktadır. Yürüyen dalgalı tüplerin çalışma mekanizmasındaki en önemli bileşenlerinden biri de yavaş dalgalı yapı düzenidir. Bu düzen içerisinde kullanılan periyodik yavaş dalga devresi olarak, çalışma isterlerine göre değişiklik göstermekle beraber, geniş band gerektiren uygulamalar için çoğunlukla helis tipinde devreler tercih edilmektedir. Bu tipteki devrelerin dispersiyon karakteristikleri, farklı formdaki dielektrik ve metal segment yüklemeleri ile kontrol edilebilmektedir. Arzu edilen frekans karakteristiğinin korunması açısından helisli yavaş dalgalı yapıların simetrik biçimde yüklenmesi oldukça önemlidir. Aksi durumda, belirtilen yükleme işlemleri sırasında malzeme özellikleri ve açısal yerleşimlerin farklılıklarından dolayı asimetrik yükleme durumları oluşabilmektedir. Oluşan asimetri sebebi ile, belirtilen yapıların pi-noktası frekansı civarında durdurma bandı oluşabilmektedir. Bu durum, band ucu osilasyonlarına ve band içi güç boşluklarının oluşmasına yol açmaktadır. Bu sebeple, belirtilen helisli yavaş dalgalı yapıların pi-noktası frekansı ve durdurma bandı analizleri ile amaca uygun pi-noktası frekansı ve durdurma bandı tasarımları oldukça önemli bir durum haline gelmektedir. Asimetrik yüklü helisli yavaş dalgalı yapıların pi-noktası frekansı ve durdurma bandlarının belirlenmesi için literatüre, tezden üretilen ve özgün yardımcı fonksiyonlar kazandırılmıştır. Önerilen yeni yöntem, farklı tipteki simetrik/asimetrik birim hücreli periyodik yapıların iletim/durdurma band bölgelerinin belirlenmesinde de kullanılabilmektedir. Bu bağlamda, belirtilen kapsamlı yöntem, dikdörtgen dalgakılavuzlarında ve fotonik kristallerde başarı ile uygulanmıştır. Ele alınan örneklerde, önerilen yeni yönteme ait sonuçlar, literatür ve lisanslı elektromagnetik benzetim programlarına ait sonuçlar ile doğrulanmıştır ve uyumlu sonuçlar elde edilmiştir. Tek Floquet modlu özdeğer denklemine band ucu koşullarının zorlanmasıyla yeniden formüle edilmiş ve ilk olarak asimetrik/simetrik birim hücreli helisli yavaş dalgalı yapıların pi-noktası ve durdurma bandlarının belirlenmesinde kullanılan yeni bir bilimsel yöntem önerilmiştir. Mümkün olabilen tüm asimetrik durumlar sırasıyla dielektrik yüklü, dielektrik ve metal segment yüklü helisli yavaş dalgalı yapılar için analiz edilmiştir. Ele alınan örneklerde uygulanan yeniden formüle edilmiş yöntem ile elde edilen sonuçlar, literatür sonuçları ile doğrulanmıştır ve tutarlı sonuçlar elde edildiği gözlenmiştir. Amaca uygun pi-noktası frekansının belirlenmesi ve pi-noktası frekansı civarındaki durdurma bandlarının tasarımı için basit ve oldukça hızlı bir tasarım prosedürü önerilmiştir. Önerilen tasarım prosedürü için literatürde mevcut farklı parametre değerlerine sahip dikdörtgen ve dairesel dielektrik yüklü helisli yavaş dalgalı yapılar ele alınmıştır. Önerilen yöntemler ile elde edilen sonuçlar, literatür ve lisanslı elektromagnetik benzetim ortamı sonuçları ile doğrulanmıştır ve uyumlu sonuçlar elde edilmiştir. Genişbandlı yürüyen dalgalı tüplerde kullanılan helisli yavaş dalgalı yapıların dispersiyon karakteristiklerinin belirlenmesinde hızlı ve etkili bir yöntem önerilmiştir. Belirtilen yöntem tek Floquet moduna ait özdeğer denkleminin çözümüne dayanmaktadır. Literatürde mevcut dikdörtgen, dairesel, T-çubuk ve dielektrik & metal segment yüklü helisli yavaş dalgalı yapıların dispersiyon karakteristikleri belirtilen yöntem kullanılarak elde edilmiştir. Ele alınan problemlerde önerilen yöntem ile elde edilen sonuçlar; literatürde mevcut deneysel, alan analizi sonuçları ve lisanslı elektromagnetik benzetim sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Önerilen yöntemin görece düz dispersiyon karakteristiğine sahip helisli yavaş dalgalı yapılarda daha uyumlu sonuçlar verdiği görülmüştür.