Periyodik olmayan oluklu duvarlara sahip paralel plakalı dalga kılavuzunun analizi

Elektromanyetik dalgalar uzayda her yöne yayıldıklarında yayılım şiddeti mesafenin karesiyle ters orantılı olarak azalır, bu radyasyon şiddetinin azalması sorununun üstesinden gelmek için elektromanyetik dalgaların, dalga kılavuzları yardımıyla sadece bir yönde yayılım yapması sağlanabilir. Ancak dalga kılavuzu kullanımı elektromanyetik yayılımla ilgili problemleri tamamen çözemez çünkü dalga kılavuzlarının güç aktarım karakteristikleri geometrilerine bağlıdır. Bu yüzdendir ki; bir tasarım yaparken deneme yanılma metotlarının ötesine gitmek için, bu geometrileri analiz edebilecek matematiksek araçlar geliştirmek gerekmektedir. Günümüzde çeşitli amaçlar için kullanılabilecek çok amaçlı elektromanyetik simülasyon yazılımları mevcuttur (ör., CST Studio, HFSS, AWR, Analyst, NEC, vb.). Ancak bu simülasyon yazılımlarının varlığı geliştirilen analitik modelleri işlevsiz kılmamaktadır çünkü analitik yöntemler hesap yönünden nümerik simülasyonlardan çok daha az bir işlem gücü gerektirmektedir. Bu çalışmada periyodik olmayan oluklu duvarlara sahip paralel plaka dalga kılavuzları incelendi ve bunu yaparken önce dalga kılavuzlarının saçılma matrislerinin hesaplanmasını sağlayan matematiksel formüller türetildi. Farklı parametrelere sahip yapıların saçılma parametreleri hesaplandı ve birbirleriyle ve aynı zamanda periyodu oluklu duvarlara sahip dalga kılavuzu karşılıklarıyla kıyaslanarak aralarındaki benzerlikler ve sapmalar incelendi. Periyodik olmayan oluklu duvarlara sahip paralel plakalı dalga kılavuzlarını incelemek için, mod eşleştirme tekniğinden faydalanılarak matematiksel bir yöntem geliştirildi. Mod eşleştirme tekniği süreksizliklerde elektromanyetik dalgaların davranışlarını belirleyebileceğimiz isabetli bir metottur. Mod eşleştirme tekniği sınır koşullarını uygularken, sinüzoidal fonksiyonların ortogonallik özelliğinden faydalanarak süreksizliğin her iki tarafındaki alanların genlikleri arasında bir ilişki kurar. Genlikler arasındaki ilişkiyi gösteren matematiksel ifadeler kullanılarak da genelleştirilmiş saçılım matrisleri hesaplanır. Eğer süreksizlikler için saçılma matrisleri mod eşleme yöntemiyle elde vii edilirse, süreksizliklerin birbirini takip ettiği bir yapıda her bir süreksizliğe karşılık gelen saçılım matrislerini birbirleriyle kaskadlayarak bütün bir yapının saçılma matrisleri elde edilebilir. Elde edilen model periyodik olmayan oluklu duvarlara sahip paralel plaka dalga kılavuzlarının davranışlarını incelemek için kullanılacaktır, ancak bu model paralel plaka yapısına sahip örneğin bir filtre gibi herhangi elektromanyetik bir cihazın incelenmesi veya tasarımı için kullanılabilir. Üstelik elimizde parametreleri belli olan süreksizliklere sahip bir paralel plaka dalga kılavuzunun saçılma matrisini veren bir model olduğu için mu modeli çeşitli optimizasyon ve makine öğrenmesi algoritmalarıyla birleştirerek arzulanan karakteristiklere sahip yapılar elde etmek mümkün olabilecektir. Son olarak mod eşleme yöntemiyle simülasyonlara oranla azaltılmış işlem yükünü daha da azaltmak adına oluklu duvarların empedans yüzeyleriyle değiştirilerek saçılma matrislerinin hesaplandı. Empedans yüzeyleriyle değiştirilerek elde edilen sonuçlarla aynı yapılar için mod eşleme yönteminin verdiği sonuçlar karşılaştırılarak ne kadar geniş bir yelpazede çalışabildikleri incelendi. Bu çalışmada belirtilen matematiksel model ve yöntemlerin gerçekleştirilmesi NumPy, Matplotlib, ve Pandas kütüphaneleri yüklü olan bir Python ortamında yapılmıştır. Mod eşleştirme tekniğiyle elde edilen analitik sonuçlarla CST studio kullanılarak elde edilen simülasyonlar karşılaştırılarak geliştirilen formülasyonların doğruluğu test edilmiştir.