T.C.

SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

MİKRODALGA FREKANSI BÖLGESİNDE ÖRGÜ VE DOKUMA KUMAŞLARIN EKRANLAMA ETKİNLİĞİNİN DENEYSEL OLARAK

İNCELENMESİ

Fidan Gamze KIZILÇAY ABDULLA

Danışman Prof. Dr. Mustafa MERDAN

YÜKSEK LİSANS TEZİ ELEKTRONİK HABERLEŞME MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

ISPARTA - 2016

© 2016 [Fidan Gamze KIZILÇAY ABDULLA]

i

İÇİNDEKİLER

Sayfa İÇİNDEKİLER ..................................................................................................................................... i ÖZET .................................................................................................................................................... ii ABSTRACT ........................................................................................................................................ iv TEŞEKKÜR ........................................................................................................................................ vi ŞEKİLLER DİZİNİ ......................................................................................................................... vii ÇİZELGELER DİZİNİ ................................................................................................................... viii SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ .................................................................................... ix 1 GİRİŞ ........................................................................................................................................... 1 2 KAYNAK ÖZETLERİ ............................................................................................................... 5 3 MATERYAL VE METOT ........................................................................................................ 8

3.1 Ekranlama ........................................................................................................................... 8 3.1.1 Ekranlama Etkinliği ............................................................................................. 9 3.1.2 Ekranlama teorisi ve ekranlama etkinliğinin hesaplanması ............ 11 3.1.3 Tek ekran .............................................................................................................. 14 3.1.4 Çoklu lamine ekran ........................................................................................... 15 3.1.5 Açıklık ve deliklerin ekran üzerinde etkisi .............................................. 17 3.1.6 Elektrik ve manyetik alan ekranlama etkinliği ...................................... 22

3.2 Ölçüm Düzeneği ............................................................................................................. 23 3.3 Kumaşlar .......................................................................................................................... 24

3.3.1 Dokuma kumaşlar ............................................................................................. 25 3.3.2 Örme kumaşlar ................................................................................................... 25

3.4 Kumaşlarda SE Hesaplaması .................................................................................... 27 3.5 Numune Eldesi ............................................................................................................... 31

3.5.1 Kumaşların hazırlanması ............................................................................... 31 3.5.2 Yapıştırma ekran hazırlanması .................................................................... 33

3.6 Deney Düzeneği ............................................................................................................. 35 3.6.1 Deney düzeneğinin çalıştırılması ................................................................ 38

4 ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA ................................................................... 39 4.1 Numuneler ....................................................................................................................... 39

4.1.1 Örme kumaş üretimi ........................................................................................ 39 4.1.2 Dokuma kumaş üretimi................................................................................... 39 4.1.3 Metal ızgara üretimi ......................................................................................... 42

4.2 Deney ................................................................................................................................. 43 5 SONUÇ VE ÖNERİLER ........................................................................................................ 49 KAYNAKLAR .................................................................................................................................. 52 EKLER............................................................................................................................................... 54

EK A. Matlab kodları ............................................................................................................... 55 ÖZGEÇMİŞ ....................................................................................................................................... 59 uu

ii

ÖZET

Yüksek Lisans Tezi

MİKRODALGA FREKANSI BÖLGESİNDE ÖRGÜ VE DOKUMA KUMAŞLARIN EKRANLAMA ETKİNLİĞİNİN DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ

Fidan Gamze KIZILÇAY ABDULLA

Süleyman Demirel Üniversitesi

Fen Bilimleri Enstitüsü Elektronik Haberleşme Anabilim Dalı

Danışman: Prof. Dr. Mustafa MERDAN

Bu tez çalışmasında 750 – 2000MHz frekans bandında elektromanyetik dalgaların şiddetini azaltmak için ekran malzemesi üretilmiş ve ekranlama etkinliği deneyleri yapılmıştır. Deneylerde bakır, gümüş ve paslanmaz çelik fiber içeren örme ve dokuma kumaşlar ve farklı desenlerde metal ağ modeli kullanılmıştır. Örme kumaş türleri ribana ve süprem iken, dokuma kumaş türü olarak bezayağı seçilmiştir. Ekranlama etkinliği sonuçlarının kumaşlarla karşılaştırılması amaçlanan metal ağ modelleri ise ızgara ve karo tipi desene sahip modellerdir. Deneyler Mil-Std-285 standardlarında bir düzenekte sinyal jeneratörü, spektrum analizörü, alıcı ve verici antenler ve kablo ve adaptörlerinden faydalanılarak yapılmıştır. Antenlerin konumu uzak alan bölgesi hesaplamalarına göre ayarlanmış ve düzenek içindeki 20x20cm boyutlarında boşluk içinden, ekran malzemesi konulmadan, haberleşmesi sağlanarak spektrum analizörü tarafından okunan değerler referans değerleri olarak kabul edilmiştir. Ardından boşluğa ekran malzemesi konarak yapılan deney sonuçlarından elde edilen değerler referans değerleri göz önünde bulundurularak ekran malzemesinin SE çıkarılmıştır. Deney için toplam 10 adet numune üretilmiştir. Bunlar 50µm çapında bakır, gümüş ve paslanmaz çelik özlü riban ve süprem kumaşları, 50µm ve 200µm bakır özlü bezayağı dokuma kumaşları ve 200µm bakır fiberle hazırlanmış ızgara ve karo metal ağ modelleridir. Deney sonuçları çizelge ve grafiklerle gösterilmiştir. Tekil frekans değerlerine karşılık gelen SE değerlerinin yanısıra frekans bölgelerini değerlendirmek amacı ile sonuçlar Matlab’de eğri uydurma yöntemi ile grafikteki değerler arasında yumuşak geçişler sağlanmıştır. Malzemelerin SE değerleri kaşılaştırılmış ve en iyi sonucu 50µm bakır özlü bezayağı dokuma kumaşının verdiği görülmüştür. Bu numune hem 950 – 1150MHz hem de 1650 – 1900MHz frekans bölgesinde en yüksek değerleri vermiştir. En yüksek SE değerleri 21 – 30dB arasındadır. Dokuma 50µm’e en

iii

yakın SE sonucunu ise ızgara metal ağ 950 – 1150MHz bölgesinde 22 – 28dB’lik değerlerle vermiştir. Dokuma 200 µm ve karo desen metal ağ 15 – 25dB’lik sonuçları ile benzer grafik üretmişlerdir. Ribana ve süprem örme kumaşlardan tüm malzemeler için en kötü SE sonuçları elde edilmiştir. Örme kumaşlar arasında bakır özlü süprem kumaş en iyi sonucu vermiştir. Fiber çapındaki kalınlığın artması SE’yi düşürmektedir. Örme kumaşlar için bakır, gümüş ve paslanmaz çelik malzemeleri arasında belirgin bir farkın olmadığı tespit edilmiştir. Bezayağı dokuma kumaşının üretimi ribana ve süprem örme kumaşlarınkinden zor fakat SE değerlerinin daha yüksek olduğu görülmüştür. Bezayağı ve ızgara modelinin iyi SE verdiği dolayısı ile ekran malzemesi olarak tercih edilebileceği kanaatine varılmıştır. Anahtar Kelimeler: Elektromanyetik alanlar, ekranlama etkinliği, mikrodalga frekansı, örgü ve dokuma kumaşı, ızgara ve karo metal ağ. 2016, 60 sayfa

iv

ABSTRACT

M.Sc. Thesis

EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF SHIELDING EFFECTIVENESS OF KNITTED AND WOVEN FABRICS IN MICROWAVE FREQUENCY RANGE

Fidan Gamze KIZILÇAY ABDULLA

Süleyman Demirel University

Graduate School of Applied and Natural Sciences Department of Electronics and Communication Engineering

Supervisor: Prof. Dr. Mustafa MERDAN

In this study, shielding materials were produced in order to screen EM waves, and shielding effectiveness experiments were performed in 750 – 2000MHz frequency range. In experiments copper, silver and stainless steel fibers containing knitted and weave fabrics, metal mesh models with different patterns were tested. Knitted fabric types were selected as rib and weft knitted whereas weave fabric was plain. The mesh models of which the SE results was aimed to be compared to fabrics, were rectangular and diamond metal meshes. By referring to Mil-Std-285 standard, the experiments were performed with a setup. Devices included were signal generator, spectrum analyser, 2 antennas, cables and adaptors. The locations of antennas inside the setup was determined with the help of far field region calculations. The initial readings got from the spectrum analyser were the values transmitted from by one antenna to another one from a 20x20cm hole in the mid of the experiment setup. These values regarded as reference points. Afterwards, the shielding materials were installed to the hole and considering reference values SE readings were obtained. A total of 10 samples were fabricated for the tests. These are copper, silver and stainless steel filled rib and weft knitted fabrics with 50µm diameter, 50µm and 200µm copper filled plain weave fabrics and rectangular, diamond metal mesh models with 200µm copper fiber. Test results were shown in tables and graphics. Every SE value was obtained by loading every single frequency value to the system. In addition, to evaluate frequency ranges the SE values of samples were smoothed with help of curve fitting method in Matlab. The SE values of samples had been compared to each other. As result, 50µm copper core yarn plain wave was the best shielding material. This material gave the highest values in the frequency range of 950 – 1150MHz and 1650 – 1900MHz with 21 – 30dB SE. Having SE of 22 – 28dB rectangular metal mesh was close to plain 50µm in 950 – 1150MHz range. Plain weave 200µm and diamond patterned metal mesh was able to shield about 15 – 25dB. The worst SE values obtained from the both rib and weft knitted fabrics. Among knitted fabrics, the best results were obtained from copper core yarn weft knitted fabric.

v

An increase in fiber’s diameter, decreases the SE. For knitted fabrics there was no significant differences in SE with the change of filling materials copper, silver and stainless steel. It was seen that, fabricating plain weave fabrics tougher than that of rib and weft knitted fabrics, but the SE values of plain weave fabrics are higher. Plain weave and rectangular mesh model had the higher SE, therefore it was concluded that they may be preferred as shielding materials. Keywords: Electromagnetic fields, shielding effectiveness, microwave frequency, knitted and woven fabric, rectangular and diamond metal mesh. 2016, 60 pages

vi

TEŞEKKÜR

Bu araştırma için beni yönlendiren, karşılaştığım zorlukları bilgi ve tecrübesi ile aşmamda yardımcı olan değerli Danışman Hocam Prof. Dr. Mustafa MERDAN’a teşekkürlerimi sunarım. Literatür araştırmalarımda yardımcı olan değerli eşim Ruslan ABDULLA’ya teşekkür ederim. Araştırmanın yürütülmesi için fiziki ortam tesis eden Doç.Dr. Sema PALAMUTÇU ve Yrd.Doç.Dr. Ali Serkan SOYDAN’a teşekkür ederim. Tezimin imalat aşamasındaki desteklerinden dolayı Süleyman Demirel Üniversitesi Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği ve Tekstil Mühendisliği Bölümü, Pamukkale Üniversitesi Elektrik Elektronik Mühendisliği ve Tekstil Mühendisliği Bölümü’ne teşekkür ederim. Tezimin her aşamasında beni yalnız bırakmayan aileme sonsuz sevgi ve saygılarımı sunarım.

Fidan Gamze KIZILÇAY ABDULLA

ISPARTA, 2016

vii

ŞEKİLLER DİZİNİ

Sayfa

Şekil 3.1. Düzlem dalga için ekranlama mekanizmasının şeması ..................................... 11 Şekil 3.2. Kaynaktan uzaklaştıkça dalga empedansının değişimi ..................................... 13 Şekil 3.3. Çoklu lamine ekran örneği ................................................................................... 16 Şekil 3.4. a) Ekran üzerinden indüklenmiş ekran akımlarının dağılımı b) üzerinde

bir açıklık bulunan manyetik alan ....................................................................... 18 Şekil 3.5. a) Ekran üzerinde dikdörtgen yapıda bir açıklık olması durumunda akım

dağılımı b) boyu d olan bir dalga kılavuzu .......................................................... 19 Şekil 3.6. Ekran üzerindeki delikler ve ekran akım dağılımı ............................................ 20 Şekil 3.7. a) Havalandırma amaçlı çok sayıda açıklığa sahip ekran b) arı peteği

şeklinde açıklık modeli ......................................................................................... 21 Şekil 3.8. Bezayağı kumaşın a) geometrisi, b) deney nümunesi ....................................... 25 Şekil 3.9. Ribana a) geometrisi, b) numunesi ..................................................................... 26 Şekil 3.10. Süprem a) geometrisi, b) numunesi ................................................................. 26 Şekil 3.11. Bezayağı dokuma kumaşı için farklı malzemelerin SE değerleri ................... 29 Şekil 3.12. Kumaşların ekranlama etkinliklerinin kıyaslanması ...................................... 30 Şekil 3.13. Malzemelerin frekans bölgesi ve iplik yoğunluklarının değişiminin

ekranlama etkinliğine etkisinin 3-boyutlu olarak simüle edilmesi .................. 31 Şekil 3.14. Otomatik Faycon CKM-01-S örme makinesi .................................................... 32 Şekil 3.15. Passap Duomatic 80 örme makinesi ................................................................. 32 Şekil 3.16. Dokuma tezgahı .................................................................................................. 33 Şekil 3.17. Ahşap levha ......................................................................................................... 34 Şekil 3.18. a) Demir levha, b) demir levha kenarlığı .......................................................... 34 Şekil 3.19.Deney düzeneği şeması ...................................................................................... 35 Şekil 3.20. Deney düzeneği .................................................................................................. 36 Şekil 3.21. Düzeneğin içine sabitleştirilen anten ............................................................... 37 Şekil 3.22. a) Agilient N9310A RF, b) GW Instek GSP 827 ................................................ 37 Şekil 3.23. Deney düzeneğinin çalıştırılması, kontroller ................................................... 38 Şekil 4.1. Örme işlemi ........................................................................................................... 39 Şekil 4.2. Dokuma kumaş için iletken iplik bobini (200µm bakır özlü) ........................... 40 Şekil 4.3. Dokuma işlemi için gerekli iplikler ..................................................................... 40 Şekil 4.4. İpliklerin iğnelerden geçirilmesi ......................................................................... 41 Şekil 4.5. a) kumaşın gerdirilmesi, b) dokumanın tamamlanması, c) dokuma

aralıklarının görünümü ........................................................................................ 41 Şekil 4.6. Telin demir levha üzerine yerleştirilmesi .......................................................... 42 Şekil 4.7. a) Deneyde kullanılan yapıştırıcı, b) üst katmanın yerleştirilmesi ve

yapıştırılması ......................................................................................................... 42 Şekil 4.8. Bakır, gümüş ve çelik fiber içeren ribana kumaşın SE değerleri ...................... 44 Şekil 4.9. Bakır, gümüş ve çelik fiber içeren süprem kumaşın SE değerleri .................... 45 Şekil 4.10. Dokuma, yapıştırma ve karo numunelerinin SE değerleri ............................. 45 Şekil 4.11. Bakır özlü ribana ve süprem kumaşların SE değerleri.................................... 46 Şekil 4.12. Gümüş özlü ribana ve süprem özlü kumaşların SE değerleri ......................... 46 Şekil 4.13. Çelik özlü ribana ve süprem özlü kumaşların SE değerleri ............................ 47 Şekil 4.14. Tüm numunelerin SE değerleri ......................................................................... 47 Şekil 4.15. Ribana ve süprem kumaşların ekran yok iken ölçülen değerlerle

kaşılaştırılması ...................................................................................................... 48 Şekil 4.16. Dokuma kumaşlar ve metal ağ modellerinin ekran yokken ölçülen değerlerle

karşılaştırılması .................................................................................................... 48

viii

ÇİZELGELER DİZİNİ

Sayfa

Çizelge 3.1. Kumaş türleri için bazı katsayıların değerleri .......................................... 28 Çizelge 3.2. Malzeme Özellikleri............................................................................................. 29 Çizelge 4.1. Kullanılan deney numuneleri .......................................................................... 43 Çizelge 4.2. Farklı frekanslarda ekran numunelerinin SE değerleri (dB) .............. 43 Çizelge 4.3. Numune isimleri karşılıkları ........................................................................... 44

ix

SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ

B Manyetik akı yoğunluğu CGS Santimetre-Gram-Saniye Ölçü Sistemi D Elektrik akı yoğunluğu dB Desibel E Elektrik alan şiddeti SE Ekranlama Etkinliği EMA Elektromanyetik Alan EM Elektromanyetik EMC Elektromanyetik Uyumluluk EMI Elektromanyetik Girişim EIA Elektronik Endüstrisi Birliği f Frekans GHz Gigahertz H Manyetik alan şiddeti MHz Megahertz RF Radyo Frekansı SA Soğurma kaybı SAR Özgül Soğurma Oranı SE Ekranlama Etkinliği SI Uluslararası Birimler Sistemi SR yansıtma kaybı UHF Ultra Yüksek Frekans WHO Dünya Sağlık Örgütü i tesirli (kaynak) manyetik akım yoğunluğu d manyetik akım yoğunluğu yer değiştirmesi 0 Boşluğun manyetik geçirgenliği r Bağıl manyetik geçirgenlik Manyetik geçirgenlik σ0 Boşluğun iletkenliği σr Bağıl ilekenlik σ İletkenlik

1

1 GİRİŞ

Dört bir yanımızın elektronik cihazlarla donatılı olması ve insanların bu cihazları

kullanımından vazgeçememesi doğal olarak yaşadığımız alanlarda da

elektromanyetik kirliliğin oluşmasına neden olmaktadır. Elektromanyetik yayın

yapan kaynakların insan vücudunda sıcaklığı artırdığı deneylerle kanıtlanmıştır.

Süreklilik arzedebilecek böyle durumlarda vücut, sıcaklığını tolere edemez ve

hastalıklara davetiye çıkarılır (Aldrich, 1987; WHO 2012; De Santis, 2012; Cheng

2014).

Teknolojinin olanaklarından ödün vermeden ancak olası etkileri minimuma

çekmek için çeşitli elektromanyetik uyumluluk problemlerine farklı şekilde

yaklaşılarak optimum çözüm bulunması gerekmektedir. Bunun için birçok

yöntem geliştirilmiştir. Bunlardan biri de ekranlamadır. Ekranlama; kart, devre

ya da cihaz düzeyinde iki ortamı birbirinden elektromanyetik anlamda izole

etmek diye tanımlanır. Böylece kaynak ile kurban arasında konulan bir ekran

malzemesi sinyalin geçmesini tamamen veya kısmen engeller. Ekranlama

malzemesi olarak genellikle iletken veya ferromanyetik malzemeler

kullanılmaktadır. Bu malzemelerin iletkenliği veya manyetik geçirgenliği EM

sinyalinin yansımasında veya soğurulmasında etkin rol oynar (Sevgi, 2000).

İnsanların günlük hayatta EM kaynaklarına genellikle evlerinde maruz

kalmaktadırlar. Bunlardan en yaygın olanları RF ve mikrodalga frekanslarında

çalışan cep telefonları ve deck telefonları, DSL ve WiFi modemler, AM sinyal ve

uydu yayınları, mikrodalga fırını vs olarak sayılabilir. Bu çalışmada bu cihazların

çalışma frekansı olan RF ve mikrodalga frekans bölgesi incelenmiştir (Cheng vd.,

2014; Özdemir vd., 2015).

Elektromanyetik kaynaklardan etkilenmeyi aza indirgemek her kaynağa özgü

çözüm önerisinin olmasını gerektirir. Bunun başlıca sebebi ekranlama sırasında

her ekran malzemesinin farklı frekans bölgelerinde davranışlarının veya

ekranlama özlelliklerinin değişiklik göstermesidir. Bu nedenle ekranlama

yaparken seçilecek malzeme için bazı temel kuralların sağlanması şarttır. Buna

2

göre; malzemenin istenen veya beklenen seviyede ekranlama sağlayıp

sağlamadığının bilinmesi, süreklilik ve dayanıklılık koşullarının sağlanması,

kaynak veya ekran üzerindeki zaruri açıklıkların boyutunun optimumda

tutulması önemlidir (Weibler, 1993).

Bu çalışmada yaygın kullanılan metallerden bakır, gümüş ve paslanmaz çelik

ekranlama malzemesi olarak kullanılmıştır. Bu malzemelerin yüksek iletkenlik ve

manyetik geçirgenlik değerleri onları diğer metallerden daha iyi birer ekran

malzemesi kılar. Metallerin ince levha olarak kullanımının EMA’yı yeterince

engellediği çalışmalarca ortaya konulmuştur. Buna ek olarak ister havalandırma

gereği ister başka nedenlerden ötürü levhaların üzerinde açıklıklar bırakmak da

ekranlamayı belli ölçüde azaltsa da istenen değerlerde başarı elde etmek

mümkündür. Bazı durumlarda ise kat kat farklı ekran malzemesinin kullanımı ile

birinin dezavantajının diğerinin avantajı ile kapatılması ve dolayısı ile çok daha

iyi ekran modeli elde etmek de mümkündür. Fakat levhaların hantal olması ve

esnek olmayışı, maliyet ve çevre şartlarına dayanıklık gibi dezavantajlarının

oluşu onların bu şekilde kullanımını sorgular hale getirmektedir. Bahsi geçen

kriterlerin avantaja dönüştürülmesi için araştırmacılar metallerin toz veya fiber

halini farklı uygulamalara entegre ederek kullanmayı amaçlamışlardır. Bu

kapsamda ortaya çıkan ürünlerden biri de koruyucu tekstil kumaşlarıdır.

Koruyucu tekstil kumaşları EM ekranlama uygulamalarında yaygın kullanılan

ekran malzemesi olarak görülürler. Kumaşı oluşturan ipliğin metal bir fiber –

iplik karışımından elde edilmiş olması literatürde iletken kumaş olarak da

adlandırılmasını sağlamıştır.

İletken kumaşların başlıca özelliği yapısında bulundurduğu iletken veya

ferromanyetik malzemelerin elektromanyetik alanlara kalkan olarak

kullanılabilir olmasıdır. Bu kumaşların tercih edilmesindeki en büyük etken

esnek olması, dolayısı ile her türlü açıklığı kapatabilir, bağlantı noktalarından

sızıntıları engelleyebilir olmasıdır. Ayrıca seri üretiminin kolaylığı ve maliyet

düşüklüğü gibi nedenler de avantajlarındandır.

3

İletken kumaşların kullanım alanı oldukça geniştir. Günümüzde endüstrileşen bu

alanı giyilebilir teknolojide, askeriyede, tıpta görmek mümkündür. EM alanlara

hassas insanların online işlemler ile elde edebileceği kıyafet ve ev gereçleri de

buna örnek teşkil eder.

Çalışma kapsamında elektronik ev gereçlerinin büyük oranda çalışma frekansı

olan 750 – 2000MHz frekans bölgesi için Mil-Std-285 standartları da bir düzenek

ile bir dizi deneyler yapılmıştır. Deney malzemeleri olarak örme kumaş

türlerinden ribana ve süprem, dokuma kumaş türlerinden bezayağı kumaşı tercih

edilmiştir. Ayrıca kumaşların elde ediliş biçiminden farklı bir yöntem ile elde

edilen metal ızgarayı andıran yapılar da deneye test için eklenmiştir.

Örme kumaşların üretimi için iletken iplik bobini örme kumaşa verilmiş ilmek

sıklığı için makinenin iğneleri ayarlanmış ve örme işlemin geçilmiştir. Dokuma

işlemi için öncelikle iletken iplikten 3’er metre uzunluğunda iplikler elde edilmiş

ardından istenen iğne aralığında dokuma makinesinin iğnelerinden geçirilip

dokuma makinesinin ön ve arka iplik toplama bobinlerine gerdirilmek suretiyle

bağlanmıştır. Ardından mekik1 yardımı ile atkı ipliğinin sağ ve sola götürülerek

dokuma işlemi sürmüştür. Metal ağların elde edilmesi için demir levha bir

kenarından masaya sabitlenerek altının boş olması sağlanmıştır. Kare şeklindeki

demir levhanın kenarları 1mm’lik dişlere sahiptir. Öncelikle levhanın üzerine

herhangi bir kumaş konulmuştur. Fiberin dişlerden geçip levhanın altından

dönerek tekrar üzerine gelip tur tamamlamasının ardından karşı taraftaki diğer

dişin üzerinden geçip yeni tur başlatılarak desenler oluşturulmuştur. Beklenen

desen elde edildiğinde üzerine yapıştırıcı uygulanıp başka bir kumaş

konulmuştur. Yapıştırıcının kurumasının ardından kumaş ve arasındaki metal

ağın levhadan kurtulması için levhanın diş kenarlarından fiberler kesilmiştir.

Deneyde kullanılan teçhizatlar sinyal jeneratörü, spektrum analizörü, alıcı ve

verici anten olmak üzere 2 adet anten ve bağlantıları sağlamak üzere kablo ve

adaptörlerdir. Öncelikle, deney düzeneği içine alıcı ve verici anten birbirine karşı,

1 Dokumacılıkta, el dokuma tezgâhında ya da otomatik dokuma tezgahlarda atkı ya da argaç adı verilen ve enine olan iplikleri, arış denilen ve uzunlamasına olan ipliklerin arasından geçirmeye yarayan masuralı araç

4

arada 20x20cm’lik kare olacak şekilde yerleştirilmişlerdir. Sinyal jeneratöründen

verilen sinyal verici anten tarafından bu kare boşluktan alıcı antene iletilmiş ve

transfer edilen güç spektrum analizörü tarafından okunmuştur. Aynı işlem kare

boşluğa ekran malzemesinin konması ile devam etmiştir. Sonuç olarak, kare

boşlukta ekran malzemesi yokken okunan değerle kare boşlukta ekran

malzemesinin ardından elde edilen değerler karşılaştırılmış ve SE değerleri dB

olarak kaydedilmiştir. Değerler daha sonra Matlab programı ile grafik şeklinde

karşılaştırılmıştır.

Deneyde 750 – 2000MHz frekans bölgesi 16 frekans değerinde ölçüm yapılmıştır.

Bu frekans bölgesinin 50 ve 100MHz’lik dilimlere ayrıldığını gösterir. Fazla

sayıda noktanın bulunmaması grafikle elde edilen değerlerin ani yükselişi veya

düşüşü gibi görüntülere sebep olmakta ve frekans aralığı bazında yorum

yapmakta zorlanıldığından eğri uydurma yöntemi ile noktalar arasında yumuşak

geçişler sağlanmıştır. Böylece belli frekans bölgeleri için hangi malzemenin daha

iyi sonuç verdiğini gözlemlemek kolaylaşmıştır. Fakat eğri uydurmadan kaynaklı

meydana gelebilecek ufak çaplı hata payı düşünüldüğünde tekil frekansa karşılık

gelen SE değerleri deneylerde elde edilen değerlerden alınmıştır.

Deneyde hem tekil değerler hem de eğri uydurma ile edilen değerlerden gelen

frekans bölgesi SE değerleri birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Buna göre 50µm

metal özlü ribana ve süprem örme kumaşlar arasında belirgin bir farkın olmadığı

ve tekil birkaç nokta dışındaki SE değerlerinin dışında literatürde görülen diğer

tekstil ürünlerinin çok altında olduğu görülmüştür. 50µm çapa sahip bakır özlü

dokuma kumaş 950 – 1150MHz ve 1650 – 1900MHz frekanslarında en iyi sonucu

verirken, ona en yakın sonucu 200µm çapa sahip bakır fiberden elde edilen ızgara

metal ağ vermiştir. 200µm çapa sahip bakır özlü dokuma kumaş karo desenli

metal ağla benzer sonuçlar vermiş olup SE grafiğinde orta sıralarda yer

bulmuşlardır.

5

2 KAYNAK ÖZETLERİ

Spiegel (1984), bir elektromanyetik kaynaktan meydana gelen ışınımın canlı

vücudu üzerinde oluşturduğu sıcaklık farklarını incelemiştir. Çalışmasında canlı

vücudu küp, silindir ve küre biçimlerinde düşünülmüş, canlı parçalarının fiziksel

özellikleri göz önünde bulundurularak soğurduğu radyasyon miktarı çeşitli

nümerik metotlar ile ortaya konmuştur. Vücudun iç organlarındaki sıcaklık

artışları grafiklerle gösterilmiştir.

Chung (2000), çalışmasında ekranlama için genelde yüksek iletkenlikli veya

yüksek manyetik geçirgenlikli ferromanyetik malzemeler seçilmesi gerekliliğini

belirtmiştir. Ona göre bu malzemeler soğurma özelliği sayesinde

elektromanyetik dalgayı büyük oranda engeller ve şiddetini zayıflatır.

Pocai ve Bottari (2003), çalışmalarında kumaşlar için henüz teorik

hesaplamaların olmadığını fakat kumaşların metal ağlara veya üzerinde açıklık

bulunduran metal levha yapılarına benzetilerek SE hesaplama yöntemlerinin

geliştirilebileceğini belirtmişlerdir. Araştırmacılar hesaplamaların temel SE

sonuçlarının elde edilebileceği mevcut denklemlerin kumaşlar için

uyarlanabileceğine vurgu yapmışlardır.

Su ve Chern (2004) çalışmalarında dokuma koruma kumaşı üretmek için

paslanmaz çelik özlü ipliklerden farklı tiplerde dokuma kumaşlar üretmişlerdir.

Koaksiyel iletim ekipmanları kullanılarak bu kumaşların elektromanyetik

ekranlama etkinlikleri ölçülmüştür. Deney sonuçları daha yoğun ve sıkı yapının

daha yüksek Emse değerine sahip olduğunu göstermiştir. En iyi SE değerine sahip

olan kumaşın bezayağı kumaşı olduğu saptanmıştır.

Cheng vd., (2006) çalışmalarında jakarlı el dokuma tezgahı kullanılarak dimi

(3/1) bakır dokuma kumaşlar üretmişlerdir. Farklı atkı ve çözgü sıklıkları, farklı

çaptaki bakır teller ve yerleşim açıları dikkate alınarak 144-3000MHz frekans

bölgesi için elektromanyetik ekranlama etkinliği ölçülmüştür. Kumaş katman

sayısındaki artış, atkı ve çözgü sıklığının artması ile ekranlama etkinliğinin arttığı

6

gözlemlenmiştir. Bakır tel çaplarının artmasının ise ekranlama etkinliğini

azalttığı görülmüştür.

Zhao vd (2007), çalışmalarında cep telefonu kaynaklı radyasyonun beyindeki

hücre ve neronlara zarar verip vermediğini araştırmışlardır. Sonuçlara göre

1900MHz frekans bandında yayılan elektromanyetik alanın özellikle neronlar

üzerinde olumsuz etkileri görülmüştür.

Roh vd., (2008) çalışmalarında EMI ekranlama teorisi ve malzemelerinin

kapsamlı bir incelemesini yapmışlardır. Çalışma kapsamında elektromanyetik

ekranlama özelliklerine sahip çok fonksiyonlu metal kompozit kumaş üretimi için

bir metod başarıyla geliştirilmiştir. Metal kompozit kumaşların em ekranlama

özelliklerine etki eden parametreler incelenmiştir. Metal kompozit kumaşların

em ekranlama etkinliklerinin metal ilmek sıklığı ve geometrisi değiştirilerek daha

yüksek seviyelere çekilebileceği görülmüştür.

Kılıç (2010), çalışmasında metal içerikli kompozit ipliklerden uygun iplik tipi

seçerek elektromanyetik radyasyona karşı koruyucu özellikte kumaşlar

geliştirmiştir. Kumaş numunelerinin üretiminde süprem, lacost, ribana, interlok,

atkı yatırımlı interlok, atkı yatırımlı askılı yapı gibi yapılar kullanılmıştır.

Geliştirilen kumaşların fiziksel özellikleri ve elektromanyetik ekranlama

etkinlikleri, karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Ekranlama etkinliklerinin

ölçümü koaksiyel tutucu metodu ve yankısız oda metodu olmak üzere iki ayrı

ölçüm metodu ile yapılmıştır. Yankısız oda metoduna göre yapılan ölçümlere

göre; belirli frekanslarda kompozit ipliklerle üretilen kumaş numunelerinden bir

kısmı ile 30 dB ve üzeri ekranlama yapılabileceği görülmüştür.

Palamutçu vd., (2010), çalışmalarında elektromanyetik ekranlama amaçlı

kullanılabilecek tekstil yüzeylerinin tasarlanıp üretilmesi ve yüzeylerin

elektromanyetik ekranlama etkinliklerinin ölçülebileceği bir ölçüm düzeneğini

tasarlayıp oluşturmayı hedeflemişlerdir. Öncelikle bakır, gümüş ve çelik fiberler

ile pamuk ipliğin birleştirilmesinden elde ettikleri iletken ipliklerle örme ve

dokuma türünden kumaşlar üretmişlerdir. Araştırmacıların belirlediği çalışma

7

frekansının 900MHz ve 1800MHz seçildiği deney sonuçlarına göre ekranlama

etkinliğinin iletken çeşidine ve çapına, dokuma kumaş yapısına, örme ilmek

sıklığına bağlı olduğu gözlemlenmiştir.

Wong vd (2012), US 8,208,980 B2 nolu başvuruları ile 2012’de patent sahibi

olmuşlardır. Bu araştırmacılar cep telefonu kullanımı sırasında beynin maruz

kaldığı SAR oranını %98’lere kadar düşüren ve telefonun sinyal alma gücünü

artıran cep telefonu kılıfı icat etmişlerdir. Bu gelişme üzerine aynı kılıflardan

dizüstü bilgisayarlar ve tablet pc’ler için de üretimleri gerçekleştirilmiş ve

ticarileştirilmiştir.

Liu vd., (2012; 2013) çalışmalarında kumaşların ekranlama etkinliği değerlerinin

teorik hesaplamalarla elde edilmesi araştırmalarının eksikliğine vurgu

yapmışlardır. Araştırmacılar metal yüzeyler için mevcut ekranlama etkinliği

denklemlerini, kumaşların karakteristik özelliklerini ve deney sonuçlarından

elde ettikleri SE değerlerini harmanlayarak kumaşlar için teorik hesaplama

yöntemi ve denklemleri geliştirmişlerdir. Temeli geleneksel SE denklemlerine

benzer hesaplama işlemlerinin, bezayağı, dimi ve saten dokuma kumaşları için

elde edilen birtakım katsayıların kullanımı ile değiştirilip kumaş hesaplamalarına

uygun hale getirilmesi amaçlanmıştır. Bu katsayılar kumaşın yoğunluğu, kalınlığı,

örgü tipi ve iplik sayısı gibi kumaşın yapısını oluşturan bazı karakteristik

özelliklerin değerlendirilmesi ile elde edilmiştir. Çalışma sonunda araştırmacılar

bahsi geçen dokuma kumaşların 2GHz frekansında teorik ve deneysel SE

sonuçlarını karşılaştırarak en fazla 3.1% hata oranında benzerliğin olduğunu

kanıtlamışlardır.

8

3 MATERYAL VE METOT

3.1 Ekranlama

Ekranlama; kart, devre ya da cihaz düzeyinde iki ortamı birbirinden

elektromanyetik anlamda izole etmek diye tanımlanır. Ekranlamanın etkili

olması ekranlanacak kaynağın cinsine bağlıdır. EMC problemlerinde iki tip

girişim kaynağı söz konusudur: elektrik dipolü gibi davranan kaynaklar,

manyetik dipolü gibi davranan kaynaklar. Elektrik dipol yakınında güçlü elektrik

alan, manyetik dipol ise yakınında güçlü manyetik alan oluşur. Uzak alanda iki

kaynağın etkileri açısından bir fark yoktur.

Elektrik dipolü gibi davranan girişim kaynağı yakınında elektriksel

ekranlama

Manyetik dipolü gibi davranan girişim kaynağı yakınında manyetik

ekranlama gereklidir.

Elektriksel ekranlama için mükemmel iletken duvarlar kullanılırken, manyetik

ekranlama ferro-manyetik malzemelerden oluşan filtrelerle sağlanır. Alüminyum

folyodan oluşan ince metal perdeler bile bazen yeterli elektriksel ekranlama

sağlayabilir. Pratikte şu noktalar önemlidir:

Ekranlama elektrik alanın düşük frekanslarda yansıtılması yüksek

frekanslarda soğurulması ile gerçekleşir.

Ekranlama manyetik alanın düşük frekanslarda soğurulması ile

gerçekleşir.

Yüksek iletkenlik, yansıma ve soğurulmayı pozitif yönde etkiler.

Yüksek manyetik geçirgenlik yüksek soğurulmaya neden olurken, düşük

yansıma oluşturur.

Çok düşük frekanslı manyetik kaynakların ekranlanacağı hallerde yüksek

manyetik geçirgenlikli malzemeler kullanılır.

Ekran kalınlığı arttıkça soğurulma artar.

Manyetik alan için kalın ekranlara ihtiyaç duyulurken elektrik alan için

ince yapılar (folyo kalınlığında) kullanılabilir.

9

Kaynak ile ekran arasındaki uzaklık yansıma özelliklerini değiştirir.

Elektrik kaynaklar ekrana yakın, manyetik kaynaklar ekrana uzak

yerleştirilmelidir.

Uygulamaya yönelik özel notlar:

Ekranlama yapısını tasarlamadan önce, elektrik, manyetik ya da her

ikisine de ihtiyaç duyulduğunun belirlenmesi gereklidir (çoğu durumda

elektriksel ekranlama gereksinimleri karşılamak için yeterli olmaktadır).

Manyetik ekranlama frekansın artması ile yükselir.

Elektriksel ekranlama ise belli bir frekansta minimum gösterir.

Sonuç olarak bir ekranlamanın EMC performansı, kullanılan malzemenin

özelliklerine, çalışma frekansına ve dikkate alınan kaynaklara bağlıdır. Ancak,

pratikte

Girişim kaynağına göre ekran konumu

Farklı ekran parçalarının arasındaki bağlantılar

Ekran üzerindeki delikler ve boşluklar

ve benzeri başka etkenler de baskın rol oynar.

3.1.1 Ekranlama Etkinliği

Ekranlamanın tipik bir ölçüsü olarak ekranlama etkinliği (SE) kullanılmaktadır.

SE kaynak ile kurban arasında ekran yok iken ölçülen (ya da hesaplanan) elektrik

alan şiddetinin ekran varken oluşan alan şiddetine desibel (dB) olarak oranı

şeklinde tanımlanmaktadır (Sevgi, 2004). Yüksek SE iyi ekranlama etkinliği

demek. Negatif SE ise çınlama (rezonans) yani ekranlama bir yana işaretin

kuvvetlenmesi anlamına gelmektedir.

Ekranlama problemlerini tamamen ortadan kaldırmak çok güçtür. Buna neden

olarak, ekranlama duvarındaki süreksizlikler, bağlantı noktaları, havalandırma

10

boşlukları, gözlemlenebilir açıklıklar ve anahtarlar olarak sıralanabilir. Bu

bölümde bu tür problemler aşılmaya çalışılacaktır.

Görünüşe göre, ekranlama, emitör ve alıcı arasına konulan metalik bariyerdir.

Elektromanyetik dalgalar metalik bariyerlerden geçtiklerinde metalin öz

empedansı

jZm

1

2

2/1

0

(3.1)

şeklinde ifade edilir. Bu empedansın değeri optik bölge altındaki frekanslarda, iyi

iletkenler için oldukça düşüktür.

İki ana mekanizma, yansıma ve emilme kaybı ekranlamanın en önemli kısmıdır.

Bu nedenle, ekranlama teorisi metallerin içinden iletime ve yüzeyinden

yansımaya dayanır (Şekil 3.1). Emitörden gelen elektromanyetik dalgalar kısmi

olarak düşük empedanslı ekranlama yüzeyinden yansır. Bunun sebebi ekran ile

yüzey arasındaki empedans uyuşmamasıdır. Bir kısım dalganın ekran tarafından

soğurulmasından geriye kalan ise iletilmektedir. Bununla birlikte, soğurulma

düşük olduğunda, ekranlama materyalleri yüzeylerinde birçok yansıma

gözlemlenmektedir.

11

Şekil 3.1. Düzlem dalga için ekranlama mekanizmasının şeması

Genel olarak katı iletkene bariyerin ekranlama etkinliği ( )SE dB , yansıma kaybı

( )R dB , soğurulma kaybı ( )A dB , ve iç yansıma kaybının ( )IR dB toplamı olarak

ifade edilebilir (Kodali, 2001).

dBdBdBdBSE IRAR )( (3.2)

3.1.2 Ekranlama teorisi ve ekranlama etkinliğinin hesaplanması

Ekranlama etkinliğini ölçerken teorik ve pratik arasında büyük farklar olduğu

görülmektedir. Pratik ekranlama frekans, kaynağın ekranlamaya olan uzaklığı,

alanların polarizasyonu, ekrandaki süreksizlikler vs gibi faktörlere

dayanmaktadır. Radyasyon yayan kaynağa yakın bölgeler yüksek şiddetli

alanların enine ve boyuna bileşenlerine maruz kalmaktadır. Bu alanlar

enerjilerinin büyük kısmının E ve H bileşenlerinde olmasından elektrik ve

manyetik alanlardır. Elektrik ve manyetik alan bileşenlerinin birim uzaklıklarının

teğetsel bileşeni oranıyla tanımlanmış dalga empedansıyla ilişkilidir.

12

t

t

H

EZ

(3.3)

Bu sebepten, elektrik alanın yoğunluğu daha baskın ise dalga empedansı yüksek,

manyetik alanın baskın olduğu durumlarda ise dalga empedansı düşük değerlere

sahiptir.

Kaynaktan yeteri kadar uzak bölgede 2 / 2r D ( 0 / 2D ) veya 0 / 2r (

0D ) elektromanyetik dalga düzlem dalgaya dönüşmekte ve dalga

empedansı aşağıdaki gibi olmaktadır.

j

jZw

(3.4)

Burada D kaynağın büyüklüğüdür. Optik frekans sınırı altında serbest uzayda

aşağıdaki gibidir ( 0 ):

120

0

00wZ (3.5)

Kaynağı sırasıyla küçük elektrik dipolü veya küçük manyetik döngü olarak kabul

ederek elektrik ve manyetik alan empedansların değerini hesaplamak mümkün

(Kodali, 2001). Yakın alan bölgesinde ( 2/0r ) elektrik ve manyetik alan

empedansları sırası ile aşağıdaki formüllerle hesaplanabilmektedir.

000

2

rZE

(3.6)

13

0

0

02

rZH (3.7)

Şekil 3.2. Kaynaktan uzaklaştıkça empedans değerlerinin değişimini simule

etmektedir.

Şekil 3.2. Kaynaktan uzaklaştıkça dalga empedansının değişimi

Bu alanların ekranlama etkinliği SE, alıcıdaki duvar yokken etkiyen şiddetin

duvar varken olan şiddetlerin oranına eşittir.

2

110log10dBdalgaDüzlem

P

PSE (3.8)

2

110log20dBalanıE

E

ESE (3.9)

2

110log20dBalanıH

H

HSE (3.10)

Burada P1, E1, H1 emitör ve kurban arasında ekran duvarı yok iken, P1, E1, H1 ise

ekran duvarının olduğu zamanlardaki değerlerdir. Elektrik ve manyetik alanları

empedansı için duvardan önce ve sonra aynı değere sahip olduğu varsayımı

yapılmaktadır.

14

3.1.3 Tek ekran

Optik frekans sınırının altında kalan iletkenler için, 0 olduğunda iletken

akımı yer değiştirme akımından çok daha büyüktür. Herhangi bir i açısında

gelen elektromanyetik dalga için metalin elektrik parametreleri aşağıdaki gibidir.

Metal içinde normal yönünde ilerleme sabiti

jK

1

2

2/1

0 (3.11)

Metal içinde normal yönünde sönümleme sabiti

2/1

0

2

(3.12)

Yüzeyde, alanın 1e ’e ulaştığı sırada deri derinliği

2/1

0

2

(3.13)

Ekran içindeki faz hızı ve dalga boyu

0

0

0

ccv

(3.14)

Tanım gereği, yansıma kaybı (Kodali, 2001)

15

4

1log20log20dB

2

1010

TR (3.15)

gibidir. Burada T duvardan geçen net iletim katsayısıdır, ν gelen dalga

empedanslarının oranının ekran malzemesinin empedansına oranı ( 0 / Zm ), ve

0 ise serbest uzayın yalın empedansıdır (120 ).

t kalınlığındaki ekrandan geçen dalganın soğurulma kaybı

tA 686.8 (dB) (3.16)

İç yansıma kaybı ise

fjt

IR e

12

2

2

101

11log20 (3.17)

dir. Soğurulma kaybı A ’nın 15 dB’den büyük olduğu durumlarda iç yansıma

kaybı ihmal edilebilir. Düzlem dalganın tek ekranın toplam ekranlama etkinliği

(3.26) – (3.28) denklemleri ile hesaplanabilir.

3.1.4 Çoklu lamine ekran

Şekil 3.3. empedans değerleri Zm1,Zm2,...Zmn olan n tane metalin ve hava

boşluklarının bulunduğu çok katmanlı ekranlamayı göstermektedir.

16

Şekil 3.3. Çoklu lamine ekran örneği

Toplam yansıma kaybı her yüzeydeki yansıma kayıplarının toplamı olarak ifade

etmek mümkündür. Matematiksel olarak (Kodali, 2001),

2

1

log202

1

log202

1

log20

1112

1log20

1

0

10

1

2

10

0

1

10

1

0

1

2

0

110

n

n

nR

ZmZm

ZmZm

ZmZm

ZmZm

(3.18)

Toplam sönümleme kaybı n adet ekranın sönümleme kayıplarının toplamıdır.

nnA ttt 21686.8 (dB) (3.19)

Burada n ve nt değerleri her bir n’inci ekranın sönümleme ve kalınlığına denk

gelmektedir. Not edilmesi gereken bir diğer konu ise Zm1, Zm2 ve diğerlerinin

değerleri frekansın kareköküyle değişim göstermektedirler. Bu sebepten, metal-

metal arayüzündeki yansıma kaybı frekans bağımlı değildir. Bu daha çok metal

hava arayüzlerinde geçerlidir (Kodali, 2001). Görüldüğü gibi, malzemenin

17

empedansını ve kalınlığını kontrol ederek çoklu ekranlamanın etkinliğini

artırmak mümkündür.

İç yansımaları göz önünde bulundurduğumuzda ortaya çıkan düzeltme deyimi

aşağıdaki gibi olacaktır (Kodali, 2001).

nn

nn

tK

n

tKtK

tK

n

tKtK

IR

e

ee

eee

2

10

2

210

2

110

22

2

2

110

1log20

1log201log20

111log20

2211

2211

(3.20)

Burada,

tnnnn

tnnnn

nZmZmZmZm

ZmZmZmZm

1

1 (3.21)

nnn fjK 1 (3.22)

Olmaktadır. Burada, tnmZ her bir katmanın sağında tespit edilen empedansı ifade

eder (Kodali, 2001).

3.1.5 Açıklık ve deliklerin ekran üzerinde etkisi

Pratik uygulamalarda ekranlar üzerinde bağlantı noktaları, anahtarlar, ölçü

aletleri, havalandırma, kablo bağlantıları vb. nedenlere bağlı olarak açıklıklar ve

delikler bulunabilmektedir. Bu açıklık ve delikler ekranda süreksizliğe neden

olmakta ve ekranlama etkinliğini azaltmaktadır. Özellikle manyetik alanın

ekranlamasında bu açıklıklar nedeniyle kaçaklar meydana gelir. Bir ekran

üzerinde bu şekilde mevcut süreksizlik noktaları nedeniyle oluşan kaçak miktarı

temel olarak üç ana faktöre bağlıdır. Bunlar, açıklık boyutu, dalga empedansı ve

kaynak frekansıdır.

18

Bir ekrana gelen alanlar, ekran üzerinde bir akım indüklerler. Şayet bir ekran

üzerinden açıklık veya delik şeklinde süreksizlik noktaları varsa, indüklenen

ekran akımları bu süreksizlik noktalarından etkilenirler. Bu durum ekran

verimini azaltan bir etki oluşturur. Şekil 3.4a’da ekran üzerinde indüklenmiş

ekran akımları ve Şekil 3.4b’de ise ekran üzerindeki bir açıklıktan manyetik alan

kaçağının nasıl oluştuğu gösterilmiştir (Arı ve Özen, 2008).

a) b)

Şekil 3.4. a) Ekran üzerinden indüklenmiş ekran akımlarının dağılımı b) üzerinde bir açıklık bulunan manyetik alan

Şekil 3.5a’da dikdörtgen şeklinde bir açıklığın olması durumunda, açıklık

nedeniyle ekran akımlarının dağılımı gösterilmiştir. Burada W açıklığın büyük

kenarı, h yükseklik ve d ise kalınlıktır. Bu model dikdörtgen yapıda bir dalga

kılavuzu modelidir (Arı ve Özen, 2008). Ekranlardaki açıklık ve deliklerin ekran

etkinliği üzerine etkisi dalga kılavuzlarından yararlanılarak analiz edilir.

19

a) b)

Şekil 3.5. a) Ekran üzerinde dikdörtgen yapıda bir açıklık olması durumunda akım dağılımı b) boyu d olan bir dalga kılavuzu

Bir dalga kılavuzunda zayıflama kavramı, kılavuzun kesim frekansı (fc) veya dalga

boyu (λc) ile ilişkilidir. Bu durumda dalga kılavuzunun boyutları önemli hale gelir.

Şekil 3.5b’de gösterilen dikdörtgen şeklindeki bir dalga kılavuzunun kesim

frekansı aşağıdaki gibi bulunur.

W

cfc

2 (3.23)

Burada c = 3x108 m/s ışık hızı ve W ise açıklın en büyük boyutudur. Kesim

frekansının üzerindeki frekanslarda EM dalga açıklıktan zayıflamadan geçer.

Kesim frekansının altındaki frekanslar için ekran zayıflaması oluşur. Çalışma

frekansının kesim frekansından küçük olması durumda, dikdörtgen açıklık için

ekranlama etkinliği, ccff , için aşağıdaki gibi ifade edilebilir.

Wf

cSE

2log20dB (3.24)

Birden çok açıklık ekranlama etkinliğini doğal olarak azaltmaktadır. Bu durumda

ekranlama etkinliği

20

nWf

cSE log10

2log20dB (3.25)

formulü ile hesaplanmaktadır. Burada n toplam açıklık sayısıdır.

Şekil 3.6’da ekran üzerinde dairesel delikler ve dağılımı gösterilmiştir (Arı ve

Özen, 2008). Burada D daire çapı ve d ise ekran kalınlığına karşılık gelmektedir.

Şekil 3.6. Ekran üzerindeki delikler ve ekran akım dağılımı

Şekil 3.6’de gösterilen dairesel kesitli açıklık için, dalga kılavuzunun kesim

frekansı aşağıdaki gibi ifade edilir.

D

cfc

841.1 (3.26)

Kesim frekansından küçük çalışma frekansları için dairesel yapıdaki deliklerin

olması durumunda zayıflama ise aşağıdaki gibi bulunur.

dBD

d

c

dfSA 326.54 (3.27)

Şekil 3.7a’da ekran üzerinde belli bir düzende dağılmış havalandırma amaçlı delik

model, Şekil 3.7b’de ise arı peteği şeklindeki açıklık modeli gösterilmiştir.

21

a) b)

Şekil 3.7. a) Havalandırma amaçlı çok sayıda açıklığa sahip ekran b) arı peteği şeklinde açıklık modeli

Bu düzenlemeye bağlı olarak ekran verimi azalır. Bu azalma miktarı EMI

kaynağının dalga boyu, açıklık boyu ve açıklık sayısına bağlıdır. Kesim

frekansından küçük frekanslarda, s<λ/2 için ekranlama etkinliği aşağıdaki gibi

ifade edilir.

dBNDf

cSE log10

2log20 (3.28)

Burada N açıklık sayısı, D açıklık boyudur. Havalandırma amacıyla ekranda petek

şeklinde açıklıkların kullanılması (Şekil 3.7b) durumunda ekran etkinliği

aşağıdaki gibi ifade edilir.

dBD

hN

Df

cSE 3.27log10

2log20 (3.29)

Burada N ekrandaki petek sayısı, D petek boyu ve h ise petek derinliğidir. Genel

olarak en büyük genişliği W olan herhangi bir açıklık için ekran zayıflatması şu

ifade ile verilir. (f<fc)

dBD

dSA 30 (3.30)

22

3.1.6 Elektrik ve manyetik alan ekranlama etkinliği

Sırasıyla (3.17), (3.18) denklemlerindeki E ve H alanlarından doğan ZE ve ZH

empedanslarını ve (3.12)’deki metalin yalın empedansını kullanarak yansıma

kaybı aşağıdaki denklemler ile hesaplanır.

r

r

EEE

fr

Zm

Z

Zm

Z

32

10

10

log10332

1burada;4

log20)dB(

(3.31)

ve

1burada;log1015dB210

Zm

Z

fr

H

r

rH

(3.32)

Burada μr havaya bağlı geçirgenlik sabiti, σr bakıra bağlı iletkenlik sabiti, f Hz

cinsinden frekans ve r ise kaynak ile ekran duvarı arasında metre cinsinden

uzaklıktır. Düzlem dalga için yansıma kaybı (3.26) denkleminden

r

rRP

f

10log102.168 (3.33)

olarak bulunur. Bu üç alan tipi için soğurulma kaybı aynı denklem ile

çözülmektedir.

)cm(34.3dB2/1tfrrA (3.34)

Elde edilen denklemlerden yola çıkarak ekranlamada dikkate alınması gereken

durumlar için aşağıdakiler söylenebilir;

23

Soğurma:

Elektromanyetik dalganın frekansının, ekran kalınlığının ve ekranın

manyetik geçirgenliği ve iletkenlik sabitinin artması soğurulma kaybının

artmasına neden olmaktadır.

Yansıma:

Genel olarak, iletkenliğin artması ve geçirgenliğin azalması ilse yansıma

kaybı artmaktadır.

Elektrik alanı için yansıma:

Frekansta ve kaynak ile ekran arasındaki mesafenin azalması ile E-

alanının yansıma kaybı artmaktadır.

Manyetik alanı için yansıma:

Frekansta ve kaynak ile ekran arasındaki mesafenin artması ile H-alanının

yansıma kaybı artmaktadır.

Düzlem dalga için yansıma:

Frekanstaki azalma ile düzlem dalganın yansıma kaybı artmaktadır.

3.2 Ölçüm Düzeneği

Mil-Std-285 1956’da ortaya konulan Amerikan askeri standardı Mil-Std-285,

ekranlama etkinliği ölçümlerinin kurucusudur. Standart daha sonraları geri

çekilmiş olmasına rağmen geliştirilmiş ölçme teknikleri ve yeni standartların

ortaya çıkarılmasında rol oynamıştır. Metot tek ortak duvarlı, birbirinden ayrı, iki

yalıtılmış oda kullanmaktadır. Ortak duvarın test örneklerinin koyulduğu bir

boşluğu vardır. Bir odada, verici anten, diğerinde ise alıcısı anten bulunmaktadır.

İki anten doğrudan birbirine yönlendirilmiştir ve birbirlerinden sabit bir

uzaklıkta bulunmaktadırlar. Verici anten sabit bir güç ile ışıma yapar. Alıcı anten

ise transfer edilen gücü, ortak duvardaki boşlukta ölçümü yapılmak istenen test

örneği varken ve yokken ölçer. Test örneğindeki ekranlama etkinliği bu iki ölçme

arasındaki farktan elde edilir. Yöntemin dezavantajları ölçümlerin anten

yerleşimine bağlı olması ve yalıtılmış odanın içerisindeki elektromanyetik

dalganın yansımaları, açıklığın rezonansı gibi sorunlar olarak sıralanabilir.

(Karakaş, 2012).

24

3.3 Kumaşlar

Çalışma kapsamında dokuma ve örme türü iletken kumaşların ekranlama

özelliklerinden faydalanılmıştır. Örme kumaşlar ipliklerin ilmek2 formunda yan

yana ve üst üste bağlantı kurarak bir yüzey oluşturması ile üretilen tekstil

yapılarıdır. Dokuma kumaşlar ise atkı ve çözgü ipliklerinin doksan derece açı ile

birbirleriyle düz çizgi halinde kesişmeleri sonucu bağlantı oluşturarak doku

yüzeyi oluşturan yapılardır. Örme ve dokuma kumaş arasındaki farklılıklar

aşağıdaki gibidir (CANDAN, 2000):

Örme kumaşlar genel olarak dokuma kumaşlara göre daha esnek bir

yapıya sahiptir.

Örme kumaşlar genel olarak dokuma kumaşlara göre daha gözenekli

yapıdadır.

Örme kumaşlar genel olarak dokuma kumaşlara göre daha yumuşak

tutumludur.

Örme kumaşlar genel olarak dokuma kumaşlara göre buruşmaya daha az

yatkındır.

Örme kumaşlar genel olarak dokuma kumaşlara göre daha iyi su emme

yeteneğine sahip olabilirler.

Örme kumaşlar genel olarak dokuma kumaşlara göre daha iyi yalıtım

özelliğine sahiptir.

Örme kumaşların üretiminde kullanılan iplikler dokuma kumaşlara göre

az bükümlü ipliklerdir.

Atkılı örmede kullanılan makinelerde farklı incelik ve kalınlıktaki kumaş

üretimi için makine inceliğine göre farklı makineler kullanılırken; dokuma

makinelerinde her türlü incelik ve kalınlıktaki kumaş aynı makinede

üretilebilir.

Örme kumaştan yapılan ürünler çorap, tayt, atlet, iç çamaşırı, sweat, t-

shirt, eşofman, bebe giysileri üretilirken, dokumada ise pantolon, gömlek,

ceket, kaban, mont, salopet, şort, yağmurluk olarak karşımıza çıkar.

2 İlmek örmenin en temel yapıtaşı olup ipliğin tek tur dönmesidir.

25

3.3.1 Dokuma kumaşlar

Çalışma için dokuma kumaşların yapı olarak en temel formunu oluşturan

bezayağı dokuma kumaşı üretilmiştir. Bunun için atkı – çözgü iplikleri arasında

2mm mesafe olan, 50µm ve 200µm bakır özlü kumaş üretilmiştir.

3.3.1.1 Bezayağı

Dokuma örgüleri içerisinde en basit örgü bezayağı örgüsüdür. Atkı ipliğinin

kumaş eni boyunca, çzgü ipliklerinin bir altından, bir üstünden geçerek diğer atkı

ipliğinin ters hareket yaparak oluşturduğu örgüdür (Şekil 3.8).

a) b) Şekil 3.8. Bezayağı kumaşın a) geometrisi, b) deney nümunesi

3.3.2 Örme kumaşlar

Örme iğnelerinin ipliklerle oluşturduğu özel ters U şekilli iplik halkalarından

meydana gelen form yapıya ilmek adı verilir. Bu form yapı fiyonk olarak da ifade

edilmektedir. Bir baş, gövde ve ayak (bacak) olarak üç kısımdan meydana gelir.

Örme kumaşlar, ipliklerin ilmeklerin yan yana ve üst üste bağlantı kurarak bir

yüzey oluşturması ile üretilen tekstil yapılarıdır (CANDAN, 2000).

3.3.2.1 Ribana

Ön ve arka yüzü aynı görünümlü, enine olarak yüksek esneme kabiliyetine sahip

lastik örgülü esnek kumaşlardır. Genellikle yakalarda, kol ve etek ucunda, bayan

ve erkek body üretiminde kullanılır (Şekil 3.9a,b).

26

a) b) Şekil 3.9. Ribana a) geometrisi, b) numunesi

3.3.2.2 Süprem

Ön ve arka yüzü birbirinden farklı, nispeten ince kumaşlardır. Genellikle slip,

atlet, fanila, t-shirt, iç çamaşırı yapımında kullanılır (Şekil 3.10a,b).

a) b) Şekil 3.10. Süprem a) geometrisi, b) numunesi

27

3.4 Kumaşlarda SE Hesaplaması

Kumaşlar örgü türlerine göre birbirlerinden farklılık göstermektedir. İçinde belli

yoğunlukta metal içerikli fiber barındıran kumaşlar hesaplama yapılırken şekil

olarak düzlemsel metal tabakaya benzetilebilir (Liu vd., 2013). Yeni denklem

çıkarılması fikri kumaşın düzlem metal tabakaya benzetilmesine dayanmaktadır.

Ekranlama etkinliği ölçmek için ekranın kalınlığına ihtiyaç vardır. Bir kumaşın

kalınlığı aşağıdaki denklem ile ifade edilebilir.

2

10w v

d ph D D

(3.35)

Burada d - ipliğin (ip+fiber) yarıçapı, p - iplik içindeki fiberin yüzde olarak

yoğunluğu, Dw ve Dv ise kumaşın enine ve boyuna 10cm bölüm başına düşen iplik

sayısını ifade eder. Yukarıda belirtildiği üzere kumaş düzlem ekran yerine

konulabileceğinden, denklemde t yerine h değerini uygun birim çevrimlerini

yaparak yerleştirirsek ekranlama etkinliği

2

168.16 10log 1.311000

rw v r r

r

f d pSE D D f dB

(3.36)

gibi olur. Ancak kumaş içinde fiberin örgüsü yüzünden çoklu iç yansımaların

mevcutluğu bu denklemde bir düzeltme katsayısı ihtiyacını doğurur. Böylelikle

katsayısı ile tanımlı ekranlama etkinliği denklemi

2

168.16 10log 1.311000

rw v r r

r

f d pSE D D f dB

(3.37)

halini alır. Bu katsayının bulunması yapılan deneylerle ortaya çıkarılmış ve

tümevarım koşullarını ufak hatalarla yakalamıştır. Buna göre katsayısı

60 0.31Tk D (3.38)

ile hesaplanabilir. Bu sonucu ekranlama etkinliği yerine koyarsak

28

60 0.312

w vc

D DSE k SE

(3.39)

denklemini elde ederiz. Buradaki sabitler test sonuçlarına göre farklı kumaş

türlerinde farklı değerler türettiğinden, değişken isimleri ile değiştirilebilir.

Böylece nihai ekranlama etkinliği ölçümü (Liu, vd. 2013)

2

w vc b b

D DSE k D SE

(3.40)

denklemi ile yapılabilir. Burada bD toplam yoğunluk olarak tanımlanır. Gerçekte

bu değer ancak ve ancak testler esnasında değeri belirlendiğinde, değerinin

ani değişimi söz konusu olduğunda 2

w vD D değerine eşittir. Bu ise farklı kumaş

türleri için tek ani değişim ve tek değer anlamına gelir. Diğer kumaşlar için de

katsayılar Çizelge 3.1’de verilmiştir.

Çizelge 3.1. Kumaş türleri için bazı katsayıların değerleri (Liu, vd. 2013)

Kumaş türü Bezayağı Dimi Saten

Eşdeğer katsayı 310k 1.38 1.31 1.23

Düzeltme katsayısı be 0.31 0.30 0.28

Toplam yoğunluk bD 60 66 74

Bu çıkarımlar ve denklemler sonucu aşağıdaki çizelgede özellikleri verilen

malzeme barındıran kumaşlar simüle edilmiştir. Seçilen malzeme ve kumaşların

sadece fiziksel yönlerinden kaynaklanan iletkenlik ve manyetik geçirgenlik

katsayıları (Çizelge 3.2) birbirinden farklıdır. Diğer iplik çapı, iplikteki yüzdelik

yoğunluğu, 10cm başına düşen iplik sayısı gibi kriterler bu bölümde tüm

kumaşlar için aynı seçilmiştir.

29

Çizelge 3.2. Malzeme Özellikleri (Clayton 2006)

Malzeme Adı r r Yoğunluk (p)

Gümüş 1.05 1 %17 Bakır 1 1 %17 Çelik (SAE 1045) 0.1 1000 %17 İnox (Paslanmaz çelik 430) 0.02 500 %17

Ekranlama etkinliğini etkileyecek bir diğer faktörde birim mesafede bulunan

iplik sayısıdır. Bunu iplik yoğunluğu olarak düşünebiliriz. İplik yoğunluğu artar

ise doğal olarak iplikler birim mesafede birbirlerine daha yakın olur, sıklaşır. Bu

durumda da elektromanyetik emilimde artış gözlenir. Bu durum ekranlama

etkinliğinin artmasına katkı sağlar.

750 – 2000MHz frekans bölgesinde Çizelge 3.1’den bezayağı için elde edilmiş

katsayıların kullanımı ile her malzemenin SE değerleri Şekil 3.11’deki gibi

çıkmaktadır.

Şekil 3.11. Bezayağı dokuma kumaşı için farklı malzemelerin SE değerleri

Şekil 3.11’de görüldüğü üzere gümüş ve bakır manyetik geçirgenlik katsayılarının

aynı ve iletkenlik katsayılarının da bir birine yakın olması sebebi ile benzer grafik

üretmektedirler. İnox fiberinin manyetik geçirgenliğinin yeterince yüksek olması

ekranlama etkinliğini artıracakken, iletkenliğinin çok düşük olması sebebi ile

diğer malzemelerden geri kalmaktadır. Ancak çelik ağırlıklı kumaş bakıra

0.75 0.9 1.05 1.2 1.35 1.5 1.65 1.8 1.95

19.3672

19.3891

19.4111

19.4331

19.455

19.477

19.499

Gümüş iplik

Frekans (GHz)

SE

(dB

)

0.75 0.9 1.05 1.2 1.35 1.5 1.65 1.8 1.95

19.2706

19.2952

19.3198

19.3445

19.3691

19.3937

19.4183

Bakır iplik

Frekans (GHz)

SE

(dB

)

0.75 0.9 1.05 1.2 1.35 1.5 1.65 1.8 1.9522.0937

23.3146

24.5355

25.7564

26.9773

28.1982

29.4191

Çelik iplik

Frekans (GHz)

SE

(dB

)

0.75 0.9 1.05 1.2 1.35 1.5 1.65 1.8 1.95

12.2239

12.4993

12.7747

13.0501

13.3255

13.6008

13.8762

İnox iplik

Frekans (GHz)

SE

(dB

)

30

nispeten düşük iletkenlik katsayısına karşın yüksek manyetik geçirgenliği

sayesinde ekranlama etkinliklerinin düzenli olarak arttığı görülmektedir.

Kumaşların kendi aralarında kıyaslaması Şekil 3.12’daki gibidir.

Şekil 3.12. Kumaşların ekranlama etkinliklerinin kıyaslanması

Şekil 3.12’den görüldüğü üzere Şekil 3.11'de düşük ekranlama etkinliği

bölgesinde sıkışıp parabolik çizim sunan bakır ve gümüşün çeliğin hızla arttığı bir

bölümde sabit bir değermiş gibi görünmesi söz konusudur.

Ekranlama etkinliğini etkileyecek bir diğer faktörde birim mesafede bulunan

iplik sayısıdır. Bunu iplik yoğunluğu olarak düşünebiliriz. İplik yoğunluğu artar

ise doğal olarak iplikler birim mesafede birbirlerine daha yakın olur, sıklaşır. Bu

durumda da elektromanyetik emilimde artış gözlenir. Bu durum ekranlama

etkinliğinin artmasına katkı sağlar. Şekil 3.13’da belirlenen frekans bölgesi için

tüm kumaşların ekranlama etkinliklerinin farklı yoğunluklarda ölçümleri 3-

boyutlu olarak gerçekleştirilmiştir. Burada enine ve boyuna yoğunluğun eşit

olduğu varsayımı yapılmıştır.

31

Şekil 3.13. Malzemelerin frekans bölgesi ve iplik yoğunluklarının değişiminin ekranlama etkinliğine etkisinin 3-boyutlu olarak simüle edilmesi

Şekil 3.13’den görüldüğü üzere yoğunluk arttıkça ekranlama etkinliği

artmaktadır. Bu durum renkli olarak ifade edilmiş, değerler hem grafikten hem

de colormap renk çubuğundan izlenebilir.

3.5 Numune Eldesi

3.5.1 Kumaşların hazırlanması

Örme kumaşlar, pamuk ve iletken fiberin birleşmesi ile elde edilen iletken telin

sarıldığı bobinin Faycon CKM-01-S ve Passap Duomatic 80 makinelerine

yerleştirilmesi ve ardından makinenin otomatik veya manüel olmasına bağlı

olarak uygun işlemlerin takip edilmesi sonucu üretilmiştir.

32

Şekil 3.14. Otomatik Faycon CKM-01-S örme makinesi

Şekil 3.15. Passap Duomatic 80 örme makinesi

Şekil 3.14’a ve Şekil 3.15’teki örme makineleri ile deneylerde kullanılmak üzere

ribana, süprem türü örme kumaşlar üretilmiştir.

Dokuma kumaşlar dokuma el tezgahında üretilmiştir. Örme kumaşlara göre zor

olan dokuma işlemi için deseni oluşturacak her çözgü ipliğinin tüm iğnelerden

geçmesi gerekmektedir. İğnelerin boş geçmesi iplikler arası, atkı – çözgü

boşluğunu belirler. Dokuma esnasında atkı ipliği bir bobin kullanılarak çözgü

ipliklerinin arasından geçerek deseni oluşturmuştur. Numunelerin elde edildiği

tezgah Şekil 3.16’te gösterilmiştir.

33

Şekil 3.16. Dokuma tezgahı

Deney için dokuma tezgahında bezayağı kumaş üretilmiştir. Ancak tezgahın

ayarlarında yapılacak değişiklikler ile temelini bezayağı örüntüsünden alan dimi,

saten, panama vs. ve bunların türevleri gibi kumaşların elde edilmesi

mümkündür.

3.5.2 Yapıştırma ekran hazırlanması

Birçok çalışmada (Pocai ve Pottari, 2003; Perumalraj ve Dasaradan, 2010; Liu vd.,

2012) üzerinde kumaş deseninde bulunan açıklıklık bulunduran metal levhaların

kumaşlarla eşdeğer varsayılabileceği belirtilmiştir. Bu kapsamda çalışmada

kumaşların yanısıra benzer modelin elde edilmesi hedeflenmiştir. Bunun için

kare biçiminde bir ahşabın kenarları üzerine kağıt cetvel yapıştırılmıştır.

Ardından 5mm aralıklarla cetvel üzerine kesikler atılmıştır. Buradaki amaç metal

tel kullanılarak açıklık mesafelerinin 5mm katına denk ızgara oluşturabilmektir.

İlgili yapı Şekil 3.17’daki gibidir.

34

Şekil 3.17. Ahşap levha

Ahşap levha ile elde edilecek ızgara açıklığı ancak 5mm katları olacaktır. Daha

küçük açıklıklara ulaşmak ve işlemin kolaylaştırılması için demir tabaka

üretilmiştir (Şekil 3.18).

a) b)

Şekil 3.18. a) Demir levha, b) demir levha kenarlığı

Demir levhanın kenarlarındaki dişler (Şekil 3.18b) yaklaşık 1mm genişliğindedir.

Böylece daha daha sıkı ızgaralar üretmek mümkündür.

Nihai ekran ürününü elde etmek için levha üzerine sıradan bir kumaş konulur.

Uygun mesafeler belirlendikten sonra metal tel kesik veya diş üzerlerinden

gergin bir şekilde geçirilerek levha üzerinde ızgara formunu oluşturur. Ekran

35

yeterli boyutlara geldiğinde gergin tellerin kıpırdamasını engellemek için üzerine

yapıştırıcı uygulanır ve üzeri başka bir kumaş ile örtülerek baskı uygulanır.

Yapıştırıcı kuruduktan sonra ekran ürününü demir levhadan kurtarmak için

kumaş kenarlarından çıkıp levha dişlerine giden her bir tel kesilir.

3.6 Deney Düzeneği

Deneyler Pamukkale Üniversitesi Elektrik Elektronik Mühendisliği

laboratuarlarında gerçekleştirilmiştir. Deneyler MIL-STD-285 standartlarında

hazırlanmış düzenek içine yerleştirilmiş kumaş örneğinin ekranlama etkinliğinin

ölçümü ile yapılmıştır. Deney düzeneği şeması Şekil 3.19’daki gibidir.

Şekil 3.19.Deney düzeneği şeması

Burada, 60x60x300cm ebatlarında, tam merkez noktasında 20x20cm’lik kare

boşluk barındıran, elektromanyetik girişimi engelleyen bir düzenek

görülmektedir. Düzünek içinde alıcı ve verici antenler yerleştirilmiş, düzenek

içine sinyal verme / okuma işlemi düzenek dışında bulunan sinyal jeneratörü ve

spektrum analizörü ile sağlanmıştır. Sinyal iletimi koaksiyel kablolar vasıtasıyla

gerçekleştirilmiştir. Deney düzeneği Şekil 3.20’da gösterilmiştir.

36

Şekil 3.20. Deney düzeneği

Elektromanyetik ekranlama ölçümü düzeneği iskelet yapısı metal profiller ve bu

profillerin üzeri alüminyum levhalarla kaplanarak oluşturulmuş olan dikdörtgen

prizma şeklindedir. Kaplama malzemesi olarak alüminyum/kauçuk/alüminyum

(1mm-2mm-1mm) şeklinde katmanlı yapıda levhalar kullanılmıştır. Levhaların

bağlantı kenarları ve köşeler tam temas sağlayacak şekilde birleştirilmiştir.

Alüminyum levhanın dış yüzeyi ayrıca tam sızdırmazlık sağlanması için

alüminyum folyo ile kaplanmıştır (Şekil 3.20).

Deney düzeneği içerisine 2 adet anten yerleştirilmiştir. Bunlar Miniwing GSM &

S dualband antenlerdir. 824 – 960MHz ve 1710 – 1990MHz aralıkları için uygun

antenlerdir. Çalışmada 750 – 2000MHz frekanslarında alıcı ve verici anten

görevi üstlenmişlerdir.

Anten ile numunenin yerleştirildiği kare açıklık arasındaki mesafe uzak alan

kavramına göre hesaplanmış ve 53cm olarak hesaplanmıştır. Uzak alan düzlem

dalganın etkin olduğu bölgede, 𝑅 > 2𝐷/∝ (Kodali, 2001) denklemi ile

belirlenmektedir. Bu nedenle çalışma için en yüksek frekans olan 2000MHz’e

göre belirlenen bu mesafe diğer küçük frekanslar için mesafe şartını

sağladığından anten ile ekran malzemesi arasındaki açıklık tüm frekans aralıkları

için 53cm olarak kalmıştır.

37

Deneyde kullanılan anten Şekil 3.21’de gösterilmiştir.

Şekil 3.21. Düzeneğin içine sabitleştirilen anten

Deney düzeneği için kullanılan sinyal jeneratörü Agilient N9310A RF cihazıdır.

Sinyal jeneratörü 3GHz’ kadar sinyal üretebilmektedir. Çalışmada bu cihazdan

750 – 2000MHz frekans bölgesinde sinyaller üretmesi için faydalanılmıştır.

Deney için kullanılan bir diğer cihaz da GW Instek GSP 827 spektrum analizör

ünitesidir. 2.7GHz’e kadar sinyal ölçümü gerçekleştiren bu cihaz ekranlama

ölçümleri için kullanılmıştır.

İlgili sinyal jeneratörü ve spektrum analizörü Şekil 3.22’de verilmiştir.

a) b) Şekil 3.22. a) Agilient N9310A RF, b) GW Instek GSP 827

Ölçüm düzeneğinde kullanılan cihazların birbirine bağlanması için kullanılan ara

kablolar ve adaptör uçlar, cihazların ve antenlerin empedansları ile uyumlu

olarak seçilmiştir.

38

3.6.1 Deney düzeneğinin çalıştırılması

Sistemin çalışması sinyal jeneratöründen belirlenmiş bir güç ve frekansa sahip

sinyalin düzenek içindeki verici antene koaksiyel kablo ile gönderilmesi ile

başlamaktadır. Verici anten sinyali numune ile kapatılan 20x20cm ebatındaki

açıklıktan alıcı antene göndermektedir. Alıcı antene gelen sinyal spektrum

analizörü ile okunup, elde edilen veriler bilgisayara aktarılmaktadır.

Şekil 3.23. Deney düzeneğinin çalıştırılması, kontroller

Deney için öncelikle antenler arasına kumaş yerleştirilmeden ölçüm yapılmış ve

ölçüm verileri kontrol ölçümleri olarak kaydedilmiştir. Daha sonra numune

kumaşlar kullanılarak yapılan ölçüm verileri kaydedilmiştir. Kumaşsız yapılan

ölçüm sonuçları ile kumaşlı yapılan ölçüm sonuçları arasındaki fark (aynı frekans

değerleri için olan veriler) numune kumaşlar sayesinde elde edilen ekranlama

etkinlik değeri olarak kabul edilmiştir.

39

4 ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA

4.1 Numuneler

Deneylerde süprem ve ribana örme kumaşlar, dokuma kumaşlar ve metal

ızgaralar ekranlama malzemesi olarak kullanılmıştır.

4.1.1 Örme kumaş üretimi

Örme kumaş üretimi için öncelikler iletken ipliğin sarılı olduğu bobin örme

makinesine konulmuş ve ipliğin ucu çekilerek iğneye verilmiştir. Ardından örme

işlemine başlanmıştır. 10cm kadar derinliğinde bir kumaş örülmesinin ardından

kumaşın gergin örülmesi için kumaşın alt bölümüne ağırlık bağlanmıştır. Bu

yapılmaz ise iğne ipliği bir önceki ilmekten geçirmek yerine örülen kumaşın

üzerinden tekrar geçer. Örme işlemi Şekil 4.1’deki gibidir.

Şekil 4.1. Örme işlemi

Ayrıca ilmek sıklığının ayarlanması ile farklı açıklıklarda örme kumaş elde

etmek mümkündür.

4.1.2 Dokuma kumaş üretimi

Dokuma kumaş için kullanılan iplikler iplik katlama büküm makinesinden

yararlanılarak elde edilmiş 50 µm ve 200µm bakır tel – pamuk iplik birleşimi

ipliklerdir. İletken iplik bobini Şekil 4.2’deki gibidir.

40

Şekil 4.2. Dokuma kumaş için iletken iplik bobini (200µm bakır özlü)

Dokuma tezgahının 80 iğnesinin kullanılacağına karar verildiğinden her ipliğin

ayrı ayrı hazır edilip tezgahın iğnelerinden geçirilerek tezgahın her iki tarafındaki

bobinine belli gerginlikte sabitlenmesi gerekmektedir.

Dokuma işleminin başlaması için bobinden 3’er metre uzunluğunda iplikler

kesilmiştir (Şekil 4.3).

Şekil 4.3. Dokuma işlemi için gerekli iplikler

41

Elde edilen iplikler dokuma tezgahının iğnelerinden bezayağı dokuma türünü

oluşturacak şekilde geçirildi (Şekil 4.4).

Şekil 4.4. İpliklerin iğnelerden geçirilmesi

Çözgü İpliklerin gruplar halinde tezgahın bobinine sarımı ve gerdirilmesinin

ardından mekik içinde bulunan atkı ipliğinin sağa ve sola turları yaptırılarak

dokuma işlemi devam ettirilmiştir. Sonuç Şekil 4.5’deki gibidir.

a) b)

c)

Şekil 4.5. a) kumaşın gerdirilmesi, b) dokumanın tamamlanması, c) dokuma aralıklarının görünümü

42

Dokuma kumaş üretimi örme kumaşlara göre daha uzun soluklu ve maliyetlidir.

Bunun sebebi ise örme kumaş üretimi için tek bobinin makineye yerleştirilmesi

yeterli iken dokuma kumaşlar için kumaşın eni boyunca geçmesi düşünülen her

ipliğin makinedeki her iğneden sırası ile geçmesi gerekliliğidir.

4.1.3 Metal ızgara üretimi

Izgara elde etmek için öncelikle metal levha üzerine kağıt veya kumaş

konulmuştur. Bakır tele, dişler arasında 1 diş pas geçilerek çapraz bir açıda karşı

taraftaki dişlerden geçerek kağıdın yüzeyini tamamlayıncaya kadar tur

attırılmıştır. Tur tamamlandığında tele aksi yönde bir tamamlayıcı tur daha

attırılmıştır. Böylece karo desenli bir yapı elde edilmiştir (Şekil 4.6).

Şekil 4.6. Telin demir levha üzerine yerleştirilmesi

Telin levha üzerindeki dönüşlerinin tamamlanmasının ardından üst katmanın

yapıştırma işlemine geçilmiştir (Şekil 4.7). Böylece desenin iki yüzey arasında

sabit kalması sağlanmıştır.

a) b) Şekil 4.7. a) Deneyde kullanılan yapıştırıcı, b) üst katmanın yerleştirilmesi ve

yapıştırılması

43

4.2 Deney

Deney 750 – 2000MHz frekans bölgesinde MIL-STD-285 standartlarında

hazırlanmış bir düzenek, sinyal jeneratörü, spektrum analizörü ve alıcı ve verici

olmak üzere 2 anten yardımı yapılmıştır.

Deneylerde kullanılan numuneler Çizelge 4.1’deki gibidir.

Çizelge 4.1. Kullanılan deney numuneleri

Numuneler Fiberler Bakır Gümüş Çelik

Ribana 50 µm 50 µm 50 µm Süprem 50 µm 50 µm 50 µm Dokuma 50 µm x x Dokuma 200 µm x x Izgara 200 µm x x Karo 200 µm x x

Ölçümler her 50 – 100MHz’lik frekans değerleri için yapılmıştır. Bu nedenle

grafik gösteriminde SE değerlerinin keskin dönüşleri söz konusudur. Belli bir

frekans aralığının bu şekilde kontrolü zor olduğundan Matlab’de curvefitting

yöntemi ile SE değerlerini baz alacak eğri uydurma işlemine gidilmiştir. Fakat en

yüksek tekil değerlerin tespitinde Çizelge 4.2’den faydalanılmıştır.

Çizelge 4.2. Farklı frekanslarda ekran numunelerinin SE değerleri (dB)

Nu

mu

ne

Frekans (MHz)

750 850 900 950 1050 1150 1250 1350 1450 1550 1650 1750 1800 1850 1950 2000

N1 2 13 3 7 9 3 4 3 4 4 18 7 9 12 4 9 N2 2 1 1 1 13 5 2 1 19 3 7 7 0 9 2 4 N3 0 7 6 3 5 11 5 2 3 1 10 8 4 3 8 6 N4 3 3 0 0 24 7 2 1 4 7 12 6 0 14 3 5 N5 4 6 1 0 15 2 1 2 11 2 9 16 9 9 5 0 N6 0 8 0 2 12 0 0 2 7 2 6 6 5 8 6 4 N7 10 7 21 22 21 30 9 15 18 9 20 20 21 28 18 22 N8 7 6 9 9 23 15 3 16 9 2 18 13 4 10 21 13 N9 6 6 11 21 19 28 5 1 6 4 24 19 0 22 21 12 N10 9 6 9 6 27 7 5 10 16 2 20 20 10 6 18 10

44

Burada N1,N2…N10 olarak tanımlanan kodlamalara karşılık gelen numunelerin

isimleri Çizelge 4.3’deki gibidir.

Çizelge 4.3. Numune isimleri karşılıkları

N1 – Ribana bakır N5 – Süprem gümüş N9 – Yapıştırma ızgara N2 – Ribana gümüş N6 – Süprem çelik N10 – Karo desen N3 – Ribana çelik N7 – Dokuma 50 N4 – Süprem bakır N8 – Dokuma 200

Ribana örme kumaşı için bakır, gümüş ve çelik tel içeren numunelerinin SE

değerleri Şekil 4.8’deki gibidir.

Şekil 4.8. Bakır, gümüş ve çelik fiber içeren ribana kumaşın SE değerleri

Şekil 4.8’de bakır, gümüş ve çelik fiber içeren ribana kumaşın SE değerleri

verilmiştir. Buna göre frekans bölgesinin alt kısmında, 900 – 1200MHz

bölgesinde malzemeler arasında fark olmamasına karşın, 1400 – 1450MHz

bölgesinde gümüş özlü kumaşın en iyi sonucu verdiği görülmüştür. Ribana için

en yüksek değerin 1450MHz’de 19dB olduğu tespit edilmiştir.

850 950 1050 1150 1250 1350 1450 1550 1650 1750 1850 19500

2.5

5

7.5

10

12.5

Frekans (MHz)

Ekra

nla

ma

Etk

inliğ

i (d

B)

Ribana Bakır

Ribana Gümüş

Ribana Çelik

45

Şekil 4.9. Bakır, gümüş ve çelik fiber içeren süprem kumaşın SE değerleri

Şekil 4.9’da bakır, gümüş ve çelik fiber içeren süprem kumaşın SE değerleri

verilmiştir. 950 – 1150MHz bölgesinde en iyi bakır iken 1800MHz cıvarında

yakın değerler elde edilmesine rağmen bakır özlü kumaşın yine en iyi sonucu

verdiği görülmektedir. En yüksek değer bakır özlü kumaş için 1050MHz’de

24dB’dir.

Şekil 4.10. Dokuma, yapıştırma ve karo numunelerinin SE değerleri

Şekil 4.10’da 50µm ve 200µm çaplı bakır özlü bezayağı dokuma, 200µm

yapıştırma ve 200µm bakır telden hazırlanmış karo numunelerinin SE değerleri

verilmiştir. Burada en iyi sonucu 950 – 1150MHz frekans bölgesinde 50µm bakır

850 950 1050 1150 1250 1350 1450 1550 1650 1750 1850 19500

2.5

5

7.5

10

12.5

15

Frekans (MHz)

Ekra

nla

ma

Etk

inliğ

i (d

B)

Süprem Bakır

Süprem Gümüş

Süprem Çelik

850 950 1050 1150 1250 1350 1450 1550 1650 1750 1850 19500

2.5

5

7.5

10

12.5

15

17.5

20

22.5

25

27.5

Frekans (MHz)

Ekra

nla

ma

Etk

inliğ

i (d

B)

Dokuma 50

Dokuma 200

Yapıştırma

Karo

46

özlü bezayağı kumaşı ve ızgara metal ağı vermiştir. Ayrıca 1650 – 2000MHz

bölgesi için de bezayağı kumaşın en iyi sonucu verdiği görülmektedir. 200µm

bakır özlü bezayağı kumaş ile karo desen metal ağ ise genel olarak birbirine

benzer sonuçlar vermiş olup, grafikteki en düşük değerlere sahiptirler. Tekil

frekans değerlerinde dokuma 50; 1150MHz’de 30dB ve 1850MHz’de 28dB’lik SE

verirken, ızgara modeli 1150MHz’de 28dB’lik en iyi sonuçlarını vermişlerdir.

Şekil 4.11. Bakır özlü ribana ve süprem kumaşların SE değerleri

Şekil 4.11’de bakır özlü ribana ve süprem kumaşların SE değerleri verilmiştir.

Burada 950 – 1200MHz bölgesinde ve 1850Mhz cıvarında süprem, 1550MHz

frekans cıvarında ise ribana kumaşın daha iyi sonuç verdiği görülmektedir.

Şekil 4.12. Gümüş özlü ribana ve süprem özlü kumaşların SE değerleri

850 950 1050 1150 1250 1350 1450 1550 1650 1750 1850 19500

2.5

5

7.5

10

12.5

15

Frekans (MHz)

Ekra

nla

ma

Etk

inliğ

i (d

B)

Ribana Bakır

Süprem Bakır

850 950 1050 1150 1250 1350 1450 1550 1650 1750 1850 19500

2.5

5

7.5

10

Frekans (MHz)

Ekra

nla

ma

Etk

inliğ

i (d

B)

Ribana Gümüş

Süprem Gümüş

47

Şekil 4.12’de gümüş özlü ribana ve süprem kumaşların SE değerleri verilmiştir.

Kumaşlar benzer sonuçlar verdiğinden kıyaslama yapılacak tek uygun bölge

1400 – 1650MHz frekans bölgesidir. Burada gümüş özlü ribana kumaşın süpreme

göre daha iyi sonuç verdiği görülmektedir.

Şekil 4.13. Çelik özlü ribana ve süprem özlü kumaşların SE değerleri

Şekil 4.13’te çelik özlü ribana ve süprem özlü kumaşların SE değerleri verilmiştir.

Burada 950 – 1250MHz ve 1650 – 1800MHz bölgesinde ribana iyiyken, süprem

kumaş ancak 1900MHz cıvarında daha iyi sonuç vermiştir.

Şekil 4.14. Tüm numunelerin SE değerleri

Şekil 4.14’de tüm numunelerin SE değerleri verilmiştir. Burada numunelerin

geneli için 900 – 1200MHz ve 1600 – 1900MHz bölgesi için artış eğilimi

gözlenirken diğer frekans bölgelerinde tam tersinin gerçekleştiği görülmektedir.

850 950 1050 1150 1250 1350 1450 1550 1650 1750 1850 19500

2.5

5

7.5

10

Frekans (MHz)

Ekra

nla

ma

Etk

inliğ

i (d

B)

Ribana Çelik

Süprem Çelik

850 950 1050 1150 1250 1350 1450 1550 1650 1750 1850 19500

2.5

5

7.5

10

12.5

15

17.5

20

22.5

25

27.5

Frekans (MHz)

Ekra

nla

ma

Etk

inliğ

i (d

B)

Ribana Bakır

Ribana Gümüş

Ribana Çelik

Süprem Bakır

Süprem Gümüş

Süprem Çelik

Dokuma 50

Dokuma 200

Yapıştırma

Karo

48

Tüm numunlerin orijinal okunan değerlerinin ekran yokken karşılaştırmalı elde

edilen değerleri ise Şekil 4.15 ve Şekil 4.16’deki gibidir.

Şekil 4.15. Ribana ve süprem kumaşların ekranlama etkinliğinin ekran yok iken ölçülen değerlerle karşılaştırılması

Şekil 4.16. Dokuma kumaşlar ve metal ağ modellerinin ekranlama etkinliklerinin ekran yokken ölçülen değerlerle karşılaştırılması

800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

Frekans (MHz)

Güç (

dB

m)

Ekran yokken

Ribana Bakır

800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

Frekans (MHz)

Güç (

dB

m)

Ekran yokken

Ribana Gümüş

800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

Frekans (MHz)

Güç (

dB

m)

Ekran yokken

Ribana Çelik

800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

Frekans (MHz)

Güç (

dB

m)

Ekran yokken

Süprem Bakır

800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

Frekans (MHz)

Güç (

dB

m)

Ekran yokken

Süprem Gümüş

800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

Frekans (MHz)

Güç (

dB

m)

Ekran yokken

Süprem Çelik

800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

Frekans (MHz)

Güç (

dB

m)

Ekran yokken

Dokuma 50

800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

Frekans (MHz)

Güç (

dB

m)

Ekran yokken

Dokuma 200

800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

Frekans (MHz)

Güç (

dB

m)

Ekran yokken

Yapıştırma

800 1000 1200 1400 1600 1800 2000-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

Frekans (MHz)

Güç (

dB

m)

Ekran yokken

Karo

49

5 SONUÇ VE ÖNERİLER

Ekranlama metodu elektromanyetik alan şiddetinin engellenmesinde kullanılan

en pratik yöntemlerden biridir. Ekran malzemlerini test etmek için gereken

deneyler uluslararası kuruluşlarca standartlaştırılmış yöntem ve cihazlarla

yapılmaktadır. Bu çalışmada da Mil-Std-285 standardından yararlanılmıştır.

Ayrıca sinyal jeneratörü, spektrum analizör, 2 adet anten, kablo ve adaptörlerden

faydalanılmıştır.

Deneyde 10 adet numune 750 – 2000MHz frekans bölgesi için test edilmiştir.

Bunlar 50µm bakır, gümüş ve çelik özlü ribana ve süprem örme kumaşları, 50 µm

ve 200µm özlü bezayağı dokuma kumaşı ve yapıştırma yöntemi ile elde edilen

karo ve ızgara şeklinde metal ağlardır. Kumaşlar örme ve dokuma makinelerinde,

metal ağlar ise özel olarak hazırlanmış demir levha yardımı ile üretilmiştir.

Deneyde ekran malzemesinin SE’yi ölçmeden önce ekran yok iken verici

antenden gönderilen sinyalin alıcı antenden okunması öncelikli adım olmuştur.

Okunan değerler sonraki ekran malzemeleri için referans noktası kabul

edilmiştir.

Antenler ile ekran arasındaki mesafe uzak alan kapsamında değerlendirilmiş ve

53cm olması çalışılan frekans bölgesindeki tüm frekanslar için uygun olacağı

hesaplanmıştır. Antenler arası mesafe veya kayıplardan dolayı ekran olmadan

dahi sinyal iletiminde aynı sinyalin alınmadığı gözlenmiştir. Fakat ekran

malzemesinin değerlendirilmesi antenlerin ilk konfigürasyonundaki değerlerin

referans gösterilmesine bağlı olmasından dolayı bu dezavantaj ölçüm sonucu için

sorun teşkil etmemiştir.

Deney tek girdi sinyaline karşın tek çıktı sinyali elde edilmesi ile yürütülmüştür.

750 – 2000MHz frekans bölgesi geniş bir alan içerdiğinden frekans bölgesi 50 ve

100MHz’lik dilimlere ayrılmış ve toplam 16 ayrı frekans değerine karşılık ekran

malzemesinin SE değeri elde edilmiştir. Sonuçların grafikle gösterimi sonucu SE

değerlerinde ani artış ve yükselişler görülmekte ve frekans bölgeleri için uygun

50

ekran malzemesinin seçiminin yorumlanması zora girmiştir. Bu nedenle sonuçlar

çalışmaya 2 farklı başlıkta yansıtılmıştır; öncelikli olarak, ölçüm yapılan her

frekanstaki her numunenin SE değerleri çizelge ile gösterilmiştir. Buradan

faydalanılarak her malzemenin en yüksek değerinin hangi frekansta elde edildiği

saptanmıştır. Daha sonra ise Matlabde eğri uydurma kodları ile numunelerin SE

değerleri baz alınarak noktaların bir polinom üzerine yerleştirilmesi dolayısı ile

noktalar arası yumuşak geçişin sağlanması yapılmıştır. Bu yöntem ile değerlerde

ani oynamalara rağmen oluşturulan eğri üzerinden hangi frekans bölgesinde

hangi malzemenin daha iyi sonuç verdiği veya kararlı olduğu belirlenmiştir. Fakat

eğri uydurmadan dolayı oluşan hata paylarını etkisiz kılmak için tekil frekans

değerine karşılık SE değerinin tespiti ilk elde edilen çizelge üzerinden yapılmıştır.

Deney sonuçlarına göre numunelerin genelinin 950 – 1150MHz, bir kısmının ise

1650 – 1900MHz frekans bölgesinde yüksek SE değerleri vermiştir. En yüksek

neticenin dokuma 50µm ile 950 – 1150MHz bölgesi için 21 – 30dB’lik SE değerleri

verdiği görülmüştür. Aynı frekans bölgesinde yapıştırma ızgara diye tabir edilen

metal ağ da yüksek SE değerlerine sahip olup 22 – 28dB’lik sonuçlar üretmiştir.

Dokuma 200 µm ve karo desen metal ağ’ın sonuçları birbirine benzer olup 15 –

25dB’lik sonuçlar üretmişlerdir. Örme kumaşlar tüm malzemeler için dokuma

kumaş ve metal ağ modellerinde daha kötü SE sonuçları vermiştir. Örme

kumaşlar arasında bakır özlü süprem kumaş 950 – 1150MHz bölgesi için en iyi

sonucu vermiştir.

Bakır, gümüş ve çelik fiber içeren ribana ve süprem örme kumaşlar için

kıyaslamalar yapılmıştır. Ribana için bakır, gümüş ve çeliğin olduğu kumaşlar için

SE değerleri benzer iken, süprem kumaşlarda gümüş ve çeliğin benzer, bakırın

ise daha iyi sonuç verdiği görülmüştür. Bundan yola çıkarak bakırın gümüş ve

çeliğe göre daha iyi olduğu söylenebilir. Fakat bakır içeren kumaşın SE

değerlerinin diğerlerinden açık ara önde olmaması nedeni ile bu 3 malzemenin

arasında sıralama yapılması uygun görülmemiştir.

Bezayağı dokuma türü kumaşı oluşturan iletken ipliğin içinden pamuk iplik

alındığında geriye metal telden ızgara kalır. Dolayısı ile deneyde kullanılan

51

kumaşın yapısı yapıştırma yöntemi ile elde edilen ızgara metal ağa

benzemektedir. Benzerliğe rağmen dokuma 200µm kumaş daha kötü sonuç

vermiştir. Ayrıca, bakır özlü 50µm ve 200µm dokuma kumaşlarının

karşılaştırılması da yapılmıştır. Sonuç düşük çaplı fiberin olduğu kumaşın daha

iyi SE verdiğini göstermiştir. 200µm iletken çapına sahip bir fiberin dokuma

esnasında iplik aralarından geçmesi sırasında fiberin kalın olması sebebi ile

pamuk iplikle beraber dokunmaması, deforme olması ve kumaşın homojen bir

açıklıktan uzak olmasına neden olmuştur.

Çalışma ile bazı örme ve dokuma kumaşların ve kumaşlara yapı olarak benzer

olan metal ağların ekranlama testleri yapılmıştır. Deney sonuçları ile en iyi ekran

malzemeleri ve sonuçları etkileyen sebepler açıklanmıştır. Ekran malzemesi

seçimi onun SE değerleriyle beraber, elde etme koşulları ve üretim maliyetleri,

kullanım alanları, süreklilik gibi koşulların sağlanmasına bağlı olarak

değişebilmektedir.

52

KAYNAKLAR

Aldrich,T.E., Easterly, C.E., Electromagnetic Fields and Public Health, Environmental Health Perspectives, Vol: 75,pp.159-171,1987.

Arı, N., Özen Ş., 2008. Elektromanyetik Uyumluluk, Palme Yayıncılık, 232,

İstanbul. Cheng K. B.,Cheng T.,W., Nadaraj R.,N., Giri Dev V. R., Neelakandan R.,

Electromagnetic Shielding Effectiveness Of The Twill Copper Woven Fabrics, Journal Of Reinforced Plastics And Composites, Vol. 25, No. 7, 699-709 (2006)

Cheng, L., Zhang, T., Guo, M., Li, J., Wang, S., Tang, H., 2014. Electromagnetic

shielding effectiveness and mathematical model of stainless steel comoposite fabric. The Journal of The Textile Institute.106(6). s. 577-586.

Chung, D.D.L. , “Materials for Electromagnetic Interference Shielding”, Journal of

Materials Engineering and Performance, vol. 9, no.3, pp.350-354,January 2000.

Clayton, R.P., 2006. Introduction to Electromagnetic Compatibility, 2nd ed.,

1016p. USA, John Wiley & Sons Inc. De Santis, V., Ear Temperature Increase Produced by Cellular Phones Under

Extreme Exposure Conditions, Microwave Theory and Techniques, IEEE, Vol:60, Issue: 6, June 2012.

Karakaş, B., 2012. Nanoakışkan malzemelerin elektromanyetik ekranlama

özellikleri. Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 156, Isparta.

Kılıç, G., 2010. Elektromanyetik radyasyona karşı koruyucu özellikte antistatik

örme kumaşların üretimi için farklı kompozit ipliklerin geliştirilmesi. Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 194, Kayseri

Kodali, P., 2001. Electromagnetic Compatibility, 2nd ed, WILEY-IEEE Pres, New

York. Liu, Z., Wang, X.C., 2012. Influence of fabric weave type on the effectiveness of

electromagnetic shielding woven fabric. Journal of Electromagnetic Waves and Applications, 26. 1848-1856.

Liu, Z., Wang, X.C., Zhou, Z., 2013. Computation of shielding effectiveness for

electromagnetic shielded blended fabric, Przeglad Elektrotechniczny ISSN 0033-2097,R.89 NR 3a.

53

CANDAN, C., Düz Örme Teknolojisi Kitabı, İstanbul, 2000 Özdemir,H., Uğurlu, Ş.S., Özkurt,A., 2015. Electromagnetic Shielding of Textured

Steel Yarn Based Woven Fabrics Used for Clothing. Journal of Industrial Textiles, 45(3), 416-436.

Palamutçu, S., Özek, A., Karpuz, C., Dağ, N., Öztürk, P., 2010. Elektromanyetik

kalkanlama özelliği olan tekstil yüzeylerinin üretimi ve yüzeylerin kalkanlama etkinlik alanının araştırılması, Tübitak proje no: 107M454..

Perumalraj, R., Dasaradan, B.S., 2010. Electromagnetic Shielding Effectiveness of

Doubled Copper-Cotton Yarn Woven Materials, Fibres & Textiles in Eastern Europe. Vol. 18, No. 3(80) pp74-80.

Pocai, M.R., Bottari, E.,2003. Electromagnetic Charcaterization of Protective

Clothing. Roh, J.S., Y.S.Chi, T.J. Kang, S.Nam, Electromagnetic Shielding Effectiveness of

Multifunctional Metal Composite Fabrics, Textile Research Journal 2008; 78; 825

Sevgi, L., 2000. Elektromanyetik Uyumluluk Elektromanyetik Kirlilik, Yapım

Matbaa, İstanbul. Spiegel, R. J., A Review of Numerical Models for Predicting the Energy Deposition

and Resultant Thermal Response of Humans Exposed to Electromagnetic Fields, IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol MTT-32, no. 8, August 1984.

Su, Ching-Iuan, Chern, Jin-Tsair, Effect of Stainless Steel-Containing Fabrics on

Electromagnetic Shielding Effectiveness, Textile Research Journal, Jan 2004

Weibler, J. 1993. Properties of Metals Used for RF Shielding. EMC Test & Design. Wong, A.Y., Moreno, R., Shields, K.R., Wang, R., Radiation Redirecting External

Case for Portable Communication Device and Antenna Embedded in Battery of Portable Communication Device, United States Patent, No: US 8,208,980 B2, Jun 26,2012.

World Health Organization, 2012. Establishing a Dialogue on Risks from

Electromagnetic Fields, 65s.Geneva, Switzerland. Zhao, T.Y., Zou, S., Knapp, P.E., Exposure to cell phone radiation up-regulates

apoptis genes in primary cultures of neurons ans astrocytes, Neuroscience Letters, Vol 412, Issue 1, 22 January 2007, pp34-38.

54

EKLER

EK A. Matlab kodları

55

EK A. Matlab kodları

% 9 numune için deney sonuçları % %%%%%%%%%%%%%%%%% close all; clear; k = [-22 -25 -14 -14 -6 -15 -20 -24 -38 -29 -18 -17 -24 -16 -12 -23 ]; r1b = [-20 -38 -17 -21 -15 -18 -24 -27 -42 -33 -36 -24 -15 -28 -16 -14 ]; r2g = [-24 -26 -15 -15 -19 -20 -18 -25 -57 -32 -25 -24 -24 -25 -14 -19 ]; r3c = [-22 -18 -20 -17 -11 -26 -25 -26 -41 -28 -28 -25 -28 -19 -20 -29 ]; s1b = [-19 -22 -14 -14 -30 -22 -18 -25 -42 -22 -30 -23 -24 -30 -15 -18 ]; s2g = [-18 -31 -15 -14 -21 -17 -19 -22 -49 -27 -27 -33 -15 -25 -17 -23 ]; s3c = [-22 -33 -14 -12 -18 -15 -20 -26 -45 -31 -24 -23 -19 -24 -18 -19 ]; dok1 = [-32 -32 -35 -36 -27 -45 -29 -39 -56 -38 -38 -37 -45 -44 -30 -45 ]; dok2 = [-29 -19 -23 -23 -29 -30 -23 -40 -47 -31 -36 -30 -28 -26 -33 -36 ]; yap = [-28 -19 -25 -35 -25 -43 -25 -25 -44 -33 -42 -36 -24 -38 -33 -35 ]; kar = [-31 -19 -23 -20 -33 -22 -25 -34 -54 -31 -38 -37 -34 -22 -30 -33 ]; kk = abs([r1b-k; r2g-k; r3c-k; s1b-k; s2g-k; s3c-k; dok1-k; dok2-k; yap-k; kar-k]);% a11; a12; a13]; ss = [r1b; r2g; r3c; s1b; s2g; s3c; dok1; dok2; yap; kar]; frekans = [ 750 850 900 950 1050 1150 1250 1350 1450 1550 1650 1750 1800 1850 1950 2000 ]; set(0, 'DefaultAxesColorOrder',[1 0 0;0 1 0;0 0 1; 1 0 1], ... 'DefaultAxesLineStyleOrder','-|--|:'); legend_str = { 'Ribana Bakır', 'Ribana Gümüş', 'Ribana Çelik', 'Süprem Bakır', 'Süprem Gümüş', 'Süprem Çelik', 'Dokuma 50','Dokuma 200', 'Yapıştırma', 'Karo'}; % legend_str = { 'Ribana Bakır', 'Ribana Gümüş', 'Ribana Çelik'} % legend_str = { 'Süprem Bakır', 'Süprem Gümüş', 'Süprem Çelik'} % legend_str = { 'Dokuma 50','Dokuma 200', 'Yapıştırma', 'Karo' } % legend_str = { 'Ribana Bakır','Süprem Bakır'} % legend_str = { 'Ribana Gümüş','Süprem Gümüş'} % legend_str = { 'Ribana Çelik','Süprem Çelik'} kk1 = kk; k1 = linspace(750,2000); [a b] = size(kk1); for i = 1:a tmp = kk1(i,:); p = polyfit(frekans,tmp,7); y1 = polyval(p,k1); plot(k1,y1,'linewidth',2); legend(legend_str)%,'location','NorthEastOutside'); axis([850 2000 0 10]); Xlabel('Frekans (MHz)','FontSize', 12); Ylabel('Ekranlama Etkinliği (dB)','FontSize', 12); set(gca,'Ytick',0:2.5:25); set(gca,'Xtick',850:100:2000); grid on;

56

hold all; end hold off; % figure; subplot(2,3,1); for i = 1:6 subplot(2,3,i); plot(frekans,k,'b',frekans,ss(i,:),'r-.','linewidth',2); hold on legend(['Ekran yokken', legend_str(i)], 'location','SouthWest'); axis([725 2025 -60 0]); Xlabel('Frekans (MHz)'); Ylabel('SE (dB)'); grid on; end hold off; figure subplot(2,2,1); for i = 1:4 subplot(2,2,i); plot(frekans,k,'b',frekans,ss(i+6,:),'r-.','linewidth',2); hold on legend(['Ekran yokken', legend_str(i+6)], 'location','SouthWest'); axis([725 2025 -60 0]); Xlabel('Frekans (MHz)'); Ylabel('SE (dB)'); grid on; end hold off; % Kumaşların SE değerlerinin teorik incelenmesi % %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% clc; close all; clear all; malzemeler = [ 1 1.05; 1 1; 1000 0.1; 500 0.02]; k = 1.38e-3; eb = 0.31; Db = 60; p = 0.17; Dw = 60; Dv = 60; d = 0.5; f = [ 750 850 900 950 1050 1150 1250 1350 1450 1550 1650 1750 1800 1850 1950 2000 ]*1e6; renkler = [ 'b' 'r' 'c' 'm' ];

57

noktalar = [ 'ob' '*r' 'c+' 'mx' ]; basliklar = { 'Gümüş iplik', 'Bakır iplik', 'Çelik iplik', 'İnox iplik' }; flag = 1; for j = 1:length(malzemeler) for i = 1:length(f) h = (pi * p * d^2)/1000 * (Dw + Dv)/100; a = 10*log10(malzemeler(j,1) * f(i)/malzemeler(j,2)); b = 1.31 * h * sqrt(f(i) * malzemeler(j,1) * malzemeler(j,2)); SE= 168.16 - a + b; SEc(j,i) = (k * ((Dw+Dv)/200-Db) + eb) * SE; end subplot(2,2,j); plot(f/1e9,SEc(j,:),renkler(j),f/1e9,SEc(j,:),noktalar(2*j-1:2*j)); bas = basliklar{j}; title(bas); xlim([0.75 2]); set(gca,'XTick',0.75:0.15:2 ); set(gca,'YTick',min(SEc(j,:)):(max(SEc(j,:))-min(SEc(j,:)))/6:max(SEc(j,:)) ); Xlabel('Frekans (GHz)'); Ylabel('SE (dB)'); hold off end figure; for j = 1:4 h(j) = plot(f/1e9,SEc(j,:),renkler(j)); hold on plot(f/1e9,SEc(j,:),noktalar(2*j-1:2*j)); end Xlabel('Frekans (GHz)'); Ylabel('SE (dB)'); set(gca,'XLim',[0.75 2]) set(gca,'XTick',0.75:0.15:2 ) title('Malzemelerin karşılaştırılması'); legend(h,'Gümüş','Bakır','Çelik','İnox'); hold off; % Kumaşların SE değerlerinin frekans–SE–kumaş yoğunluğu ekseninde grafiği% %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% clc; clear all; close all; malzemeler = [ 1 1.05; 1 1; 1000 0.1; 500 0.02]; k = 1.38e-3; eb = 0.31; Db = 60; p = 0.17; Dv = 60:10:210; d = 0.5;

58

f = [ 750 850 900 950 1050 1150 1250 1350 1450 1550 1650 1750 1800 1850 1950 2000 ]*1e6; basliklar = { 'Gümüş iplik', 'Bakır iplik', 'Çelik iplik', 'İnox iplik' }; for t = 1:length(malzemeler) for j = 1:length(Dv) for i = 1:length(f) h = (pi * p * d^2)/1000 * (Dv(j) + Dv(j))/100; a = 10*log10(malzemeler(t,1) * f(i)/malzemeler(t,2)); b = 1.31 * h * sqrt(f(i) * malzemeler(t,1) * malzemeler(t,2)); SE= 168.16 - a + b; SEc(j,i) = (k * ((Dv(j)+Dv(j))/200-Db) + eb) * SE; end end figure(round(t/2)) subplot(1,2,mod(t-1,2)+1); [X,Y] = meshgrid(f/1e9,Dv); meshc(X,Y,SEc); surface(X,Y,SEc); colormap hsv colormap(flipud(colormap)) if(mod(t,2)==1) colorbar; end zlabel('SE (dB)','fontsize',13); xlabel('Frekans (GHz)','fontsize',13); ylabel('Yoğunluk (1/10cm)','fontsize',13); bas = basliklar{t}; title(bas); set(gca,'XLim',[0.75 2]) set(gca,'XTick',0.75:0.15:2 ) set(gca,'YLim',[60 210]) set(gca,'YTick',60:30:210 ) hold off end

59

ÖZGEÇMİŞ

Adı Soyadı : Fidan Gamze Kızılçay ABDULLA Doğum Yeri ve Yılı : Adana, 1982 Medeni Hali : Evli Yabancı Dili : İngilizce E-posta : gamze.kizilcay@hotmail.com Eğitim Durumu Lise : Özel Adana Fen Lisesi. Lisans : SDÜ, Mühendislik Mimarlık Fak., Elektronik ve Haberleşme

Müh. Mesleki Deneyim Vodafone Güney Anadolu BÇO (Zeka Mühendislik), ADANA

11.2010 – 06.2012

RFG Mühendislik,

SDÜ Teknokent ISPARTA

01.04.2013 – 04.04.2014

Karabük Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi 10.02.2014 – 15.01.2016

Yayınları Uluslararası toplantıda sunularak tam metin olarak yayımlanan bildiri

Abdulla, R., Abdulla, F.G.K., "Feeding the ultrasonic devices used in boats with solar energy by using logic switching method", 12th International Conference on Management of Innovative Technologies & 4th International Conference on Sustainable Life in Manufacturing - Mit&Slim2013,ISBN 978-961-6536-67-7, pp.185-188. 22-24 September 2013,Piran.

Abdulla,R., Delihasanlar,E., Abdulla,F.G.K., Yüzer,A.H., "Investigating the

Electromagnetic Shielding Effectiveness Simulations of Metal Composite Fabrics", International Conference on Engineering and Natural Science, 24-28May 2016,Sarajevo

Taranmış F otoğraf

(3.5cm x 3cm)

60

Ulusal toplantıda sunularak tam metin olarak yayımlanan bildiri

Abdulla, R., Abdulla, F.G.K., Merdan, M., "Ekranlama Problemlerinde Sınıflandırma ve Ölçüm Sonuçlarını Etkileyebilecek Faktörler", 2. Ulusal Elektromanyetik Uyumluluk Konferansı - EMC2013, Işık Üniversitesi İstanbul, 9-11 Eylül 2013.

Abdulla, F.G.K., Abdulla, R., Merdan, M., "Helmholtz Bobinlerinin Oldukça Düşük

Frekansta Deney Seti Olarak Kullanımı Üzerine Bir Çalışma", 2. Ulusal Elektromanyetik Uyumluluk Konferansı - EMC2013, Işık Üniversitesi İstanbul, 9-11 Eylül 2013.

Ulusal kuruluşlarca desteklenen projede görev alma

0409.TGSD.2013 Nolu Bilim, Sanayi ve Teknoloji Bakanlığı, Teknogirişim Sermayesi Desteği, "Yosun ve Kekamozların Gemilere Yapışmasını Engelleyen Ultrasonik Yayın Yapan Cihaz Tasarımı".

Mesleki bir yarışmada derece veya mansiyon almış olmak

Abdulla, R., Abdulla, F.G.K., Yabancılara Türkçe Öğretiminde Kolaylık Sağlayacak Bilgisayar veya Mobil Cihazlariçin Oyun Yazılımı Yarışması, İkincilik Ödülü, Süleyman Demirel Üniversitesi, 15- 17Mayıs 2013.