X-bandı için üç boyutlu frekans seçici yüzey tasarımı

Doğada sıklıkla rastlanan periyodik yapılar pek çok araştırmacının dikkatini çekmiş ve farklı alanlarda geliştirilen uygulamalar için çıkış noktası olmuştur. Bir birim hücrenin belli bir periyotta kendini tekrarlaması ile oluşturulan yapılar 1990'ların başından bu yana elektromanyetik alanında da pek çok araştırmacı tarafından incelenmektedir. İnce bir iletken tabaka üzerindeki açıklıklar ya da metalik yamalar biçimindeki farklı birim hücrelerin periyodik olarak bir araya gelmesi ile oluşturulan Frekans Seçici Yüzeyler (FSY) belirli frekanslar için alçak geçiren, yüksek geçiren, bant geçiren veya bant durduran özellik gösteren elektromanyetik filtreler olarak tanımlanabilir. FSY'nin tasarımında kullanılan birim hücre geometrisi ve dizilişi gelen elektromanyetik dalganın yansıtılmasını ya da iletilmesini sağlayacak biçimde düzenlenebilir. FSY'ler son zamanlarda kablosuz haberleşme, mikrodalga ve radar sistemleri alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Geleneksel iki boyutlu (2D) FSY'lere göre nispeten daha yeni olan üç boyutlu (3D) yapılar, 2D yapılarda karşı karşıya kalınan problemler için iyileştirme sağlayabilme potansiyeline sahiptir ve frekans tepkisinin kontrolünde 2D yapılara göre daha esnek imkanlar sağlamaktadır. Bu çalışmada X-bandı merkez frekansı olan 10 GHz için silindirik, sekizgen ve kare olmak üzere üç farklı geometride iletken içeren bant durduran 2D FSY tasarımı yapılmakta ve daha sonra iletken yüksekliği artırılarak ulaşılan üç farklı yeni 3D FSY yapı önerilmektedir. İletken yüksekliği değişiminin etkisi incelenmekte ve elektromanyetik simülasyon programı Computer Simulation Technology (CST) Microwave Studio Suite ile 3D FSY'ler için birim hücre parametrelerinin analizi yapılarak sonuçlar tartışılmaktadır. Tasarlanan 3D FSY'lerin birim hücresinde yer alan iletken halkaların yüksekliğinin artmasıyla yapıların X- bandında periyodik olarak bant durduran ve bant geçiren filtre karakteristiği sergilediği görülmüştür. Parametre analizinde iletken yüksekliği dışındaki birim hücre parametrelerinin artışı rezonans frekansını düşürmüştür. TE modunda dalganın geliş açısıyla rezonans frekansı artmakta ve bant genişliği azalmaktadır. TM modunda ise frekans tepkisi kararlıdır ve geliş açısıyla bant genişliği artmaktadır.