İhale İlanı

ELEKTROMANYETÝK KÝRLÝLÝK ve MODELLEME TEKNÝKLERÝ
Funda Akleman1, M. Orhan Özyalçýn1,2 & Levent Sevgi3
1
Ýstanbul Teknik Üniversitesi, Elektronik ve Haberleþme Müh. Bölümü, 80626 Maslak / Ýstanbul
2
Hava Harp Okulu, Öðretim Baþkanlýðý, 34807 Yeþilyurt / Ýstanbul
3
TÜBÝTAK-MAM Biliþim Teknolojileri Araþtýrma Enstitüsü, Gebze / Kocaeli
Tel: (262) 641 2300
Özetçe -
Bu
makalede,
geleceðin
e-posta:Levent_Sevgi@mam.gov.tr
önemli
EMI;
atmosferik,
galaktik
gürültüler,
yýldýrým
problemlerinden biri olan elektromagnetik kirlilik
düþmesi, þimsek çakmasý gibi doðal kaynaklarla ya
sorunu
da
daha
ele
fazla
alýnmýþtýr.Günlük
sayýda
yaþantýmýza
elektronik
cihaz
giderek
girmekte
generatör,
bilgisayar
motor,
saatleri,
ateºleme
sistemleri,
haberleºme
röleler,
sistemleri
ve
tüm
ömürlü cihaz tasarýmý ön plandayken, artýk çevreye
elektronik endüstriyel cihazlar gibi yapay
kaynaklarla meydana gelmektedir. EMI, ya
iletkenlik yollu (CE, Conduction Emission) ya da
en az zarar veren ve en fazla dayanýklýlýk gösteren
ýþýným
cihaz tasarýmý ön plana çýkmaktadýr.Bunun ötesinde,
nedeniyle
olduðundan
baþlamýþtýr.
problemler
Önceleri,
de
nitelik
yüksek
deðiþtirmeye
performanslý,
uzun
yollu
(RE,
Radiation
oluþmaktadýr.
Emission)
EMI
ile
yayýným
sonuçlanan
tasarýmlarda insan ya da diðer canlýlara etkiler de
iletkenlik yollu yayýným, farksal ya da ortak modda
önemli bir parametre olmaktadýr. Sonuçta, elektrik,
olabilir
elektronik, elektromekanik, sistem ve biyoloji benzeri
anten sürücüleri üzerinden ilerler. 30MHz üzerinde
konularý
içeren
çok
disiplinli
elektromanyetik
uyumluluk ve giriþim mühendisliði ortaya çýkmýþtýr.
Bu mühendislik, genelde, ürüne özgü özel tanýmlar,
modellemeler, tasarýmlar ve testler gerektirmektedir.
Problemlerin hemen tümü analitik çözümü
bulunamayan ve salt deneysel ya da sayýsal olarak
modellenebilen
türdendir.
Bu
çalýþmada,
bu
ve
toprak
iletkenlikleri,
iþaret
kablolarý,
zayýflama hýzla arttýðý için genellikle daha düþük
frekenslarda
etkindir.
30MHz
üzerindeki
frekanslarda EMI oluþmasýna neden olan ýþýným
yollu yayýnýmýn kaynaðý ise gerçek vericiler ile
istem dýþý vericiler (ilgili frekanslarda istenmeyen
ýþýným yayan her türlü elektronik cihaz)
olarak
gösterilebilir.
mühendisliðin tanýmlarý özetlenmiþ ve güçlü sayýsal
tekniklerle modellenen tipik örnekler sunulmuºtur.
I. Giriº
Çaðdaþ toplum yaþamý içinde elektromanyetik (EM)
kirlilik sorunu gün geçtikçe daha fazla önem
kazanmakta
ve
araþtýrýlmaktadýr.
uzman
EM
kuruluþlar
kirlilik
tarafýndan
kavramýnýn
son
zamanlarda bu derece sýk dile getirilir olmasýnýn
nedeni ise elektronik cihazlarýn çokluðu ve kullaným
yaygýnlýðý
olarak
belirtilebilir.
Kullanýlan
her
elektrikli cihaz, belli bir frekans bölgesinde istenilen
ve istenilmeyen pek çok iþaret üretmektedir. Ayný
ortamda çalýþan cihazlarýn birbirini etkilemesi
•
Elektromanyetik giriºim (EMI,
•
ElectroMagnetic Interference) ve
Elektromanyetik uyumluluk (EMC,
ElectroMagnetic Compatibility)
bir
elektromanyetik
iºaretin
Operatör çalýþma problemleri
Cihaz/Sistem arýzalarý
Cihaz veya sistemin devre dýþý kalmasý
Olasý biyolojik (saðlýk ile ilgili) etkiler
olarak gruplandýrýlabilir.
EMC ise, elektronik sistemlerin öngörülen
elektromanyetik bir ortamda, amaçlanan verimlilikte
çalýþabilmeleri
olarak
açýklanabilir.
Ýlgili
uluslararasý kuruluþlarca (örn. IEC 50) EMC
"Bir sistem veya cihazýn içinde bulunduðu
elektromanyetik ortamda fonksiyonlarýný, bu
ortamda telafi edilemez bir elektromanyetik
bozulma yapmaksýzýn
yeteneði"
elektromanyetik
istenmeyen bir
elektromanyetik iþaret ile karýþýmý için yapýlan bir
tanýmlamadýr ve elektronik cihazla ilgileri bulunan
herkesi - üreticiler, tasarýmcýlar, satýcýlar, kullanýcýlar
- ilgilendirmektedir. EMI kaynaklarýnýn sayýsý ve
çeþitliliði arttýkça birbirinden deðiþik ve farkedilmesi
zor etkileri ortaya çýkmaktadýr.
•
•
•
•
yerine
getirebilme
þeklinde tanýmlanmaktadýr. Herhangi bir tasarýmda
konularýný ön plana çýkarmaktadýr.
EMI,
EMI nedeniyle oluºabilecek önemli sorunlar,
uyumluluðun
tanýmýna
uygun
olarak gerçekleºtirilebilmesi için,
• EMI kaynaklarý yeteri kadar bastýrýlmalý,
• Kuplaj yollarý yeteri kadar azaltýlmalý
zayýflatýlmalý,
ve
• Elektromanyetik ortam içinde çalýþacak
cihazlar yeteri kadar güçlendirilmelidir.
Temel EMC baðýntýsý I > E olarak verilir. Burada I,
yöntemi, iletim hattý modellemesidir ve alan teorisi-
ürün
devre
baðýþýklýðýný,
göstermektedir.
etkilenmemesi,
olan
E
Yani
önemli
bir
ancak
baðýþýklýðýna
uyumluluk
ise
ise
cihazýn
seviyesini
giriþimden
elektromanyetik
baðlýdýr.
çalýþmalarýnda
taným
giriþim
cihaz
yayýnýma
Elektromanyetik
kullanýlan
alýnganlýðýdýr.
diðer
bir
Alýnganlýk,
elektromanyetik giriþime karþý baðýþýklýk düþük
olduðu zaman ortaya çýkan ve EMI sebebiyle
sistemin iºlevini yerine getiremez hale gelmesine
neden olan bir özelliktir. Tipik alýnganlýk sonuçlarý,
• Sistem iºleyiºinde düzeltilebilen küçük hatalar,
• Haberleºme sistemlerindeki gürültüler,
• Navigasyon iºlemlerindeki (GPS, vb.) hatalar,
• Kritik olmayan veri toplama hatalarý
eþdeðerliðine
düºünülmektedir.
çýkýlarak,
dayanýr.
TLM
FDTD
Maxwell
ise
alan
teorisinden
denklemlerindeki
kýsmi
yola
türev
operatörlerinin merkezi farklara dayalý sonlu farklar
karþýlýklarý
ile
deðiþtirilip,
doðrudan
zaman
ve
konum domenlerinde sayýsallaþtýrýlmasýna dayanan
bir yöntemdir. Ele alýnan hesap uzayýnýn eþ özellikli
dikdörtgen prizmalardan oluþtuðu varsayýlýr.
Bu tekniklerle doðrudan zaman domeninde dört
boyutlu uzayda gerçek ve karmaþýk yapýlar etrafýnda
elektromagnetik
olaylar
modellenebilmektedir.
Eklenen serbest uzay (yutucu sýnýr) ve uzak alan
ekstrapolasyonu gibi modüllerle teknikler hemen her
türlü
gibi nispeten daha önemsiz sorunlar ile
teorisi
yönteminde üç boyutlu fiziksel problem uzayý çok
sayýda
küçük
hürelerin
toplamý
gibi
probleme
uygulanabilir
olmuºtur.
Her
iki
teknik de anten, saçýlma, mikroþerit hatlý devre, EM
•
Büyük sistemlerin devre dýþý kalmasý veya
ciddi araç iþlevsizliði,
•
•
navigasyon
hatasý
ºeklindeki
oldukça
tehlikeli
problemler
olarak
mühendisliði
duyulmaktadýr.
çalýþmalarýnda
cihazlarýn
Dayanýklýlýk
testlerinde
yüksek
seviyeli iþaretler üretilip bu iþaretlere karþý cihazlarýn
edilmesi
operatörü
söz
konusu
etkilemeyecek
kullanýlmalýdýr.
Giriþim
olduðundan,
pahalý
çevreyi
test
testlerinde
ve
ortamlarý
istenmeyen
iºaretlerin ve seviyelerinin ölçümü daha kolay
olmasýna karþýn yansýmasýz oda gibi çevreden izole
ortamlarýn oluþturulmasý çok pahalýya gelmektedir.
Tipik bir 3m×4m×
5m'lik yansýmasýz oda ve içindeki
gerekli ölçü ve test cihazlarýnýn maliyeti milyon
ABD dolarýna ulaþabilmektedir. Bu yüzden pek çok
araþtýrmacý
olarak
kullanýlmaktadýr.
örnekleri sunulmuºtur.
parametre iki noktayý birbirinden ayýran bir engelin
elektromanyetik
yalýtma
oranýný
belirleyen
elektromanyetik
neden olduðu giriþimlerin ölçülüp dayanýklýlýklarýnýn
test edilmesi için pahalý test ortamlarýna gereksinim
test
yaygýn
EMC/EMI modellemelerinde kullanýlan en önemli
sýralanabilir.
EMC/EMI
modellenmesinde
Bu bölümde bu iki teknik ile modellenen tipik EMC
Kritik cihazlarýn kontrol kaybý,
Hayati haberleþme kaybý, temel
dalga–doku etkileþimleri gibi karmaþýk problemlerin
EMC/EMI
çalýþmalarýný
simulasyon
teknikleri kullanarak gerçekleºtirmektedir.
Effectiveness)
hesabý
için,
(SE,
önce
yalýtýmý
[2].
Shielding
SE
parametresi
belirlenecek
olan
engel
ortamda yokken giriþim kaynaðýndan belli bir
uzaklýkta alan deðeri (E0) ölçülür/hesaplanýr. Daha
sonra da ayný iþlem, E deðerinin elde edilmesi için
giriþim kaynaðý ile gözlem noktasý arasýnda, yalýtým
malzemesi varken tekrarlanýr. E ve E0 deðerlerinin
logaritmik oraný ise SE parametresini belirler.
SE
parametresi pozitiftir ve elektromanyetik yalýtým ne
kadar etkili ise o kadar yüksek bir deðer alýr.
Ölçüm (ya da simulasyon) sýrasýnda, sýzýntý ya da
giriþim oraný belirlenecek olan cihaz dýþarýdan izole,
kapalý bir ortama konularak ölçülen her türlü
giriþimin sadece o cihaza ait olmasý garanti altýna
alýnýr.
Test
radyo,
II. EMC/EMI Modelleme Teknikleri
yalýtma
büyüklüðüdür
edilen
televizyon
hepsinde
de
elektromanyetik
delikler
ya
da
cihaz
vs.
bilgisayar,
olabilir
özellikle
sýzýntýya
açýklýklar
ve
cep
bu
yüksek
neden
bulunur.
telefonu,
cihazlarýn
ferkanslarda
olan
Burada
yarýklar,
önemli
Karmaþýk yapýlarý nedeniyle EMC/EMI problemleri
olan, süreksizliklerin boyutlarý (yarýk geniþliði gibi)
ancak
ile iþaret dalga boyu arasýndaki orandýr.
ölçü/test
ya
incelenebilmektedir.
da
güçlü
Ölçü
sayýsal
tekniklerle
düzenlerinin
kurulmasý
alýcý
nedeniyle,
Sýzýntý ya da giriþim oranýnýn ölçüm ile belirlenmesi
özellikle bilgisayar belleklerinde ve iþlem hýzlarýn-
için, cihaz çevresinde deðiþik konumlarda, cihazýn
daki artýþa paralel olarak, sayýsal teknikler ön plana
tüm çalýþma durumlarý ve etkin olduðu bütün
çýkmaya baþlamýþtýr. Günümüzde frekans ve zaman
frekanslar için gerekli ölçümler yapýlmalýdýr. Ancak,
pahalý
ve
testlerin
zaman
olmasý
domenlerinde geniþ EMC problem gruplarýna
uygulanabilen güçlü sayýsal teknikler mevcuttur[1].
Zaman domeni tekniklerinin en önemlileri TLM [2]
(Transmission Line Matrix) ve FDTD [3-4] (Finite difference Time - Domain) teknikleridir. TLM
FDTD yada TLM gibi teknikler kullanýlarak
gerçekleþtirilen sayýsal modellemeler ile gerekli
analizler
yapýldýðýnda hem zamandan hem de
paradan tasarruf edilmektedir.
II.A Yarýklardan Sýzýntýnýn Modellenmesi:
zaman her iki yöntemden elde edilen sonuçlar
birbiriyle çok daha iyi çakýþmýþtýr. Bu da, sadece
Bu çalýþmada, yarýklý kutunun giriþimi, hem FDTD
simulasyon
hem de TLM tekniði ile incelenmiþ ve elde edilen
simulasyon sonucu iþaret iþlememenin gerekliliðini
sonuçlar
de ortaya koymaktadýr.
birbirleriyle
karþýlaþtýrýlmýþtýr.
Her
iki
gerçekleþtirmenin
yöntemde de yarýklý mükemmel iletken kutu yutucu
sýnýr koþullarýyla kapatýlmýþ olan üç boyutlu hesap
uzayý içine yerleþtirilir ve kutu içinde konumda tek
nokta,
zamanda
uyarýlýr.
elektrik
Yarýklý
alanýn
ise
darbe
kutu
ºeklinde
dýþýnda
zamanla
seçilen
deðiþimi
bir
kaynak
bir
noktada
kaydedilir.
yetmediðini,
EMC / EMI Simülatörü
Þekil
1’de yarýklý kutu içinde uyarýlan alanýn, yarýk sað
tarafta
belli
farklý
zamanlarda
olacak
ºekilde
belirlenen
kaydedilen
anlýk
bir
kesitte,
deðiþimleri
görülmektedir. Daha sonra yarýklý kutu kaldýrýlarak
ayný kaynak ve gözlem noktalarý için ikinci bir
simulasyon gerçekleºtirilir.
Çift Yarýk
Tek yarýk
Frekans [GHz]
EMC / EMI Simülatörü
Þekil 3: Deðiþik yarýklý kutularda frekansla SE
deðiþimi
Þekil 3’te ise deðiþik yarýklar için frekansla SE
davranýþý
deðiþimi
çizilmiþtir.
Þekil
2
ve
3’ten
görüleceði gibi, sýzýntýnýn yarýk konumu, yarýk sayýsý
ve frekansa göre davranýþý karmaþýktýr. Tek yarýktan
sýzýntý bazý frekanslarda iki yarýktan sýzýntýdan daha
fazladýr.
Þekil 1:Elektromanyetik sýzýntýnýn deðiþik anlardaki
görünümü
Frekansýn
artmasý,
yarýklarýn
geniþlemesi
yada yarýk sayýsýnýn artmasýndan sýzýntý hakkýnda
doðrudan sonuç çýkarabilmek hemen hemen
olanaksýzdýr ve ancak ölçü ya da sayýsal modelleme
ile belirlenebilir.
II.B Anten ve Biyomedikal Etkileºim
Modelleme:
EMC / EMI Simülatörü
EMC/EMI
mühendisliðinde
önemli
problemlerden
bir diðeri de anten gibi gerçek vericiler yüzünden
oluþan ýþýným yollu giriþimin biyolojik etkilerinin
incelenmesidir[3-4].
Frekans [GHz]
Yarýklý Metal Kutu
iki
simulasyonda
kaydedilen
zaman
davranýþlarýnýn Fourier dönüþümleri alýnýr ve SE
tanýmýndaki
gibi
logaritmik
olarak
oranlanýr.
Bu
þekilde elde edilen frekansa göre yalýtým özelliðinin
yýllarda
Þekil 4’te ayrýk insan kafasý ve eline ait model ile
telefon
almaktadýr.
•
zaman
davranýþlarý
için
Fourier analizi yapýlmadan önce Hanning pencere
fonksiyonu uygulandýðý zaman elde edilen sonuçlar
ise altta verilmiþtir. Pencere fonksiyonu uygulandýðý
ve
monopol
çubuk
anten
vardýr:
•
TLM simulasyonlarýnýn doðrudan sonuçlarý yer
cihazý
görülmektedir. Bu yapýya iliþkin iki önemli problem
deðiþimi Þekil 2’de görülmektedir. Üstte FDTD ve
Kaydedilen
son
oluþturmaktadýr.
Þekil 2:Yarýklý kutuda frekansla SE deðiþimi
Her
Özellikle
haberleºme teknolojisindeki geliºime paralel olarak
kullanýmý yaygýnlaþan cep telefonlarýnýn insan
saðlýðýna
olan
etkisi
hem
elektromanyetik
konusunda çalýþan uzmanlarý hem de týp
araþtýrmacýlarýný ilgilendiren ve henüz tam bir
sonuca ulaþýlamamýþ önemli bir çalýþma sahasý
Dokularda yutulan elektromanyetik güç oraný
(SAR, Specific Absorption Rate)
Cep telefonu-insan kafasý etkileþimi (insan
kafasýnýn varlýðý doðrudan doðruya anten
ýþýma diyagramýný etkilemektedir.)
FDTD simulasyonu yardýmý ile her iki problem için
de oldukça iyi sonuçlar elde edilebilmektedir.
Burada önemli olan dokularýn elektromanyetik
kuruluþlarýn saptadýðý limitler hem tepe SAR hem de
ortalama
SAR’a
aittir.
Ölçmelerde
ve
simülasyonlarda tepe-SAR parametresini kullanmak
parametrelerin doðru olarak modellenmesidir. Ancak
kolaydýr. Ancak, ortalama SAR için genelde 30sn ya
bu oldukça zordur, çünkü dokularýn elektromanyetik
da
gibi
sürelerde
dokularda
parametreleri ölçü yoluyla elde edilebilmektedir ve
elektromanyetik
enerjinin
ortalama
geniþ
bir
araþtýrmacý
grubu
bu
2dk
yutulan
deðerinin
ölçülerle
hesaplanmasý ya da ölçülmesi gerekmektedir. Bu ise
uðraþmaktadýr. Ayný doku için farklý ölçü gruplarý
FDTD ya da TLM gibi pikosaniyeler metebesinde
parametreler zamanla, ya da dýþ etkenlere (bölgesel,
zaman adýmlarý ile ilerleyen simülasyonlarýn
kaldýramayacaðý uzunlukta simülasyon süreleri
kiþisel,
demektir.
farklý parametreler ölçebildiði gibi, insanlara ait bu
vs.)
baðlý
olarak
deðiþiklikler
gösterebilmektedir. Bu durumda, coðrafi bölgelere,
ýrklara, yaþa hatta cinsiyete göre istatistiksel bilgi de
gerekmektedir
Bu
yüzden
þu
aþamada,
Biyomedikal simülatörü
sayýsal
modellemelerde kullanýlan doku parametrelerinin
σ1, ε1
hassas ölçülmesi süreci henüz tamamlanmamýþtýr.
Kafa
Elektromanyetik enerjinin dokularda yarattýðý etki
için özgül soðurma oraný (SAR, Specific Absorption
Rate) parametre olarak kullanýlýr. Belli bir dokuda
SAR hesabý
Cep telefonu
Tepe − SAR = 1 σ | E | 2
2ρ
El
da
ölçülen
iletkenliði ve
dokudaki
ρ
anlýk
Toplam-SAR
yutulan
elektrik
en
yüksek
belli
σ dokunun
ºiddeti,
verir.
yutulan
bir
Dokular
Ayrýk Kafa ve El Modeli
dokunun yoðunluðudur. Tepe-SAR,
ise
enerjiyi
alan
σ2, ε2
[W/kg]
olarak hesaplanýr. Denklemde E, dokuda hesaplanan
ya
Anten
enerjiyi
dokunun
Toplam-SAR,
verir.
tamamýnda
birim
Þekil 4:Ayrýk kafa, el ve cep telefonu modeli ve
dokular
Þekil
5’te
tipik
bir
tepe-SAR
hesabý
sonucu
gösterilmiºtir.
aðýrlýk
baþýna hesaplanan SAR daðýlýmýnýn belli miktardaki
doku üzerinden (hacimsel) integrasyon ile elde
edilir.
Biyomedikal simülatörü
(17)
(29)
(32)
(23)
10dB
Gerek Avrupa’da gerekse Amerika’da elektronik
cihazlarýn biyomedikal etkileri ve elektromanyetik
enerjinin dokulara verdiði zararlarý üzerinde çalýþan
yetkili
kuruluþlar
vardýr.
Bu
kuruluþlar
konunun
-20dB
(26)
(26)
(32)
(23)
uzmanlarýndan oluþur ve hemen her elektronik cihaz
ve kullandýðý frekans için üretici limitlerini
belirlemeye
çalýþýrlar.
Ancak
elektromanyetik
belirlemek gerçekten zordur, çünkü:
• Dokularýn
özellikleri
Düþey Kesitler
karmaþýktýr,
zamanla
ve
Yatay Kesitler
ªekil 5:Kafa içinde, yatay ve düºey kesitlerde SAR
deðiþimi
frekansla deðiþmektedir.
• Özgül
(b)
(a)
enerjinin biyomedikal dokularda yarattýðý etkileri
soðurma oraný, SAR sadece ýsýl etkileri
içermektedir.
Oysa
bu
etkileºimde
kimyasal
hatta organik deðiþimler de söz konusu olabilir.
• Elektromanyetik
enerjinin
dokularda
uzun
Þekilde 30dB deðiþim içersinde deðiþik düþey ve
yatay kesitlerde hesaplanan tepe-SAR deðiþimleri
verilmiºtir.
Bu
ºekilde
istenen
her
kesitteki
SAR
süredeki etkileri de göz önüne alýnmalýdýr. Kýsa
deðiþimi
süreli bir etki söz konusu olmayabilir ancak
sonucu elde edilen deðerler uluslararasý saðlýk
uzun süre elektromanyetik enerji yutulmasý
Bütün bu zorluklara karþýn özgül soðurma oraný
parametresine
simülasyonlarla
etkileþimi
ayrýntýlý
dayalý
edilir.
Yapýlan
yoðun
hesaplamalar
örgütlerinin limitleri ile karþýlaþtýrýlmýþtýr. Yukarýda
belirtilen zorluklar yanýnda dokularýn dikdörtgen
karmaþýk etkiler yaratabilir.
(SAR)
elde
ölçmeler
doku-elektromanyetik
incelenmektedir.
ve
enerji
Uluslararasý
hücrelerle
modellenmesinden
ötürü
gelebilecek
sayýsal hatalar ve yöntem hatalarý da iþin içine
katýldýðýnda elde edilen deðerlerden bir yorum
yapmak gerçekten zordur. Uluslararasý kuruluþlarýn
bile
[5,6]
koyduklarý
limitler
yer
yer
birbirini
tutmazken birkaç sayýsal simülasyon yaparak cep
telefonu kullanmanýn insan saðlýðýna etkisi vardýr ya
da yoktur diye yorumda bulunmak kesinlikle
bilimsel olmayacaktýr. Bu nedenle burada da elde
polarizasyon bilgisine varýncaya dek ne kadar
önemli bilgiler verebildiðinin bir kanýtýdýr.
III. Sonuçlar ve Yorumlar
edilen sonuçlar bu açýdan deðerlendirilmemiþtir.
Bu çalýþmada, özellikle EMC/EMI mühendisliðinin
Ýnsan
kafasý
ve
eli
varken
cep
telefonunun
performansý ve anten ýþýma diyagramýnýn FDTD ile
simülasyonu ise þu adýmlarla gerçeklenir:
önemi vurgulanmýþ ve elektronik cihazlarla ilgisi
olan herkesi ilgilendirebilecek iki tipik örnek
üzerinde
durulmuþtur.
özellikleri
• Ýnsan kafasý ve eli varken cep telefonunun
çalýþmasý zamanda simüle edilir.
• Anten zamanda dar ya da geniþ bandlý bir iþaret
ile (sinüzoidal ya da Gauss darbesi) ile beslenir.
• FDTD hesap uzayý içersinde yakýn alanlar
simüle edilir simulasyon sýrasýnda yakýn alan-
uzak alan dönüþümü ile uzak alanlarýn zaman
davranýþý elde edilir.
• Anten
ýþýma
isteniyorsa,
Fourier
düþey diyagramlar çýkarýlýr.
telefonunun ýþýma, ya anten giriþ akýmý ve
gerilimi kullanýlarak ya da cep telefonu içine
alan hacmi çevreleyen kapalý sanal bir yüzeyde
Poynting vektörü biriktirilerek elde edilebilir.
• Kafa ve el birlikte ya da ayrý ayrý varken veya
yokken
bu
iºlemler
tekrarlanarak
anten
performansýna etkileri ortaya çýkarýlabilir.
Cep
telefonu ve anten tasarýmý açýsýndan bu çok
önemli bilgi demektir.
6’da
solda
arasý,
farklý
konularda çalýþan pek çok uzmaný ilgilendiren bir
araþtýrma sahasý haline gelmiþtir ve belirtildiði gibi,
elektronik cihazlarýn kullaným yoðunluðundaki artýþ
nedeniyle,
önümüzdeki
yýllarda
daha
fazla
önem
kazanacaktýr. Bu çalýþmada yer alan simulasyonlar
için
önce
gerekli
testler
yapýlmýþ,
ancak
burada
sadece EMC ile ilgili sonuçlarýn verilmesi yeterli
görülmüºtür. Ancak burada her ne kadar simulasyon
sayýsal modelleme sýrasýnda yapýnýn fiziðinin çok iyi
anlaþýlmasýnýn gerekliliði ve var olan ölçüm ya da
analitik sonuçlarla karþýlaþtýrma yapýlmasýnýn
güvenilirlik
yatay,
saðda
düþey
ýþýma
diyagramlarý kafa yokken (üstte) ve kafa varken
(altta) gösterilmiºtir.
açýsýndan
önemli
olduðu
unutulmamalýdýr.
Çarpýk endüstrileþmenin ve kentleþmenin getirdiði
çevre kirliliði, hava kirliliði, gürültü kirliliði yanýnda
EM kirlilik te yaþamsal öneme sahiptir. Yaþantýmýzý
kolaylaþtýrmak üzere kullanýlan her elektriksel yada
elektronik cihaz belli bir frekansa ve güce sahiptir.
DC’den optiðe kadar frekans spektrumunun tamamý
kullanýlýr
Þekil
mühendisliði
disiplinler
ile elde edilen sonuçlar üzerinde durulduysa da,
diyagramý
dönüºümü ile istenen frekansta yatay ya da
• Cep
EMC/EMI
nedeniyle
duruma
gelmiþtir.
On
yýl
önce
16MHZ
yada 33MHZ iþlemci hýzýna sahip PC’ler VHF yada
UHF
sistemleri
için
–farklý
frekanslarda
olduklarýndan- EMC açýsýndan sorun oluþturmazdý.
Oysa
bugün,
900MHZ
Anten simülatörü
DECT
ve
sistemleri,
frekanslarý
Dipol+telefon
500MHz
1.8GHZ
doðrudan
sýnýrýný
bandýný
UHF
TV
kullanmaktadýr.
etkilemektedirler.
Bu
geçen
kullanan
bandlarý
nedenle
Yine
PC’ler,
GSM
artýk
ve
ayný
birbirlerini
eskiden,
kHz’ler
mertebelerinde çalýþan telefonlar gerek çalýþma
gerekse saðlýk açýsýndan sorun çýkarmaktan uzaktý.
Oysa bugün, insan kulaðýnýn ve beyninin birkaç cm
z
ötesinde yüzlerce mW mertebelerinde güçler üreten
y
x
cep
kullanýlmaktadýr.
Doðrudan
insan
Telefon+Kafa
zor ancak çok önemli bir sorudur.
(çizgi :Eθ , sembol: Eφ)
yapýlacak bir iki ölçme yada sayýsal modellemeden
yola çýkarak saðlýk açýsýndan cep telefonlarýný
Yatay Düzlem
Düþey Düzlem
Þekil 6:Cep telefonu anteninin deðiþik durumlarda
performansý
Açýkça görüldüðü gibi, kafanýn olmasý hem
hem
telefonlarý
saðlýðýný etkileyip etkilemediði hemen yanýtlanmasý
de
düþey
deðiþtirmektedir.
ýþýma
yatay
karakteristiklerini
Simülasyonda
sadece
düþey
elektrik alan uyarýlmasýna karþýn þekilde hem düþey
(sürekli çizgi) hem de yatay (kesikli çizgi) polarize
bileþenler
çizilmiþtir.
Bu
ise
FDTD
tekniðinin
Konu ile ilgili
irdeleyebilmek ne derece bilimsel ve gerçekçi
olacaktýr?
ortadayken,
Biyolojik
bir
ölçü
olaylarýn
yada
sayýsal
karmaþýklýðý
modelleme
sonucunda elde edilen veriye dayanarak bir cihazýn
saðlýða zararlý olup olmadýðý ne derece ilan
edilebilir? Bu benzeri konular ve sorular, EM
kirliliðin önemini, EMC mühendisliðinin zorluðunu
ve sorumluluðunu açýkça ortaya koymaktadýr. Konu
þimdiden geleceðin önemli konularý arasýna girmiþtir
ve yoðun çalýþmalar gerektirmektedir.
LEVENT SEVGÝ
Kaynaklar
1958 yýlýnda Akhisar’da doðdu. Lisans öðrenimini
[1] L. Sevgi, “Electromagnetic Problems and
Numerical Simulation Techniques”, (tutorial
presentation) CSCC’99, The 3rd IMACS - IEEE
International Multi-Conference on Circuits,
Systems, Communications and Computers, July
4-8, 1999, Athens, Greece
[2] M. Orhan Ozyalcin & L. Sevgi, "Comparisons
of FDTD and TLM Methods in Shielding Effect
Analysis", Proc. of IEEE CEFC'98 the Eight
Biennial IEEE Conference on Electromagnetic
Field Computation, June 1-3, 1998, Tuscon,
Arizona, USA
[3] F. Akleman & L. Sevgi, "FDTD Analysis of
Human Head – Mobile Phone Interaction in
Terms of Specific Absorption Rate (SAR)
Calculations and Antenna Design", Proc. of
IEEE-APS,
Conference on Antennas &
Propagation for Wireless Comm., pp. 85-88,
November 2-4, 1998, Waltham, MA, USA
[4] S. Paker & L. Sevgi "FDTD Evaluation of the
SAR Distribution in a Human Head Near a
Mobile Cellular Phone", ELEKTRIK, Turkish J.
of Electronics and Comm. V.6 No.1, 1998
[5] “American National Standard-Safety Levels
with Respect to Exposure to Radio Frequency
Electromagnetic Fields, 3kHz. to 300GHz.”,
ANSI/IEEE C95.1-1992., New York, IEEE.
[6] “Int. Non-Ionizing Rad. Committe of the Int.
Rad. Protec. Assoc. Guidelines on limits of
Exposure to Radio Frequency EM Fields in the
Frequency Range from 100kHz to 300GHz.”
Health Physics, V. 54-1, pp. 115-123, 1988
FUNDA AKLEMAN
1973 yýlýnda Çanakkale’de doðdu. ÝTÜ Elektronik
ve Haberleþme Mühendisliði Bölümü’nden 1995
yýlýnda
lisans,
derecelerini
1998
aldý.
yýlýnda
Halen
ÝTÜ
yüksek
Fen
lisans
Bilimleri
Enstitüsü’ne baðlý olarak ayný bölümde doktora
öðrenimi
sürdürmektedir.
1995-1996
yýlýnda
NETAޒta çalýþtý. 1997’den bu yana ÝTÜ Elektrik-
Elektronik Fakültesi’nde araþtýrma görevlisi olarak
çalýþmaktadýr.
M. ORHAN ÖZYALÇIN
1966
yýlýnda
Elektronik
Bölümü’nden
Sivas’da
ve
doðdu.
1987
Haberleþme
lisans,
1996
yýlýnda
yýlýnda
ÝTÜ
Mühendisliði
ise
ODTÜ
Elektronik Mühendisliði Bölümü’nden yüksek lisans
derecelerini
aldý.
Halen
ÝTÜ
Elektronik
ve
Haberleþme Mühendisliði Bölümü’nde doktora
öðrenimine
devam
etmektedir.
Hava
Harp
Okulu
Elektronik Mühendisliði Bölümünde öðretim
elemaný olarak görev yapmaktadýr. Evli ve 1 çocuk
babasýdýr.
1982’de ÝTÜ, Ýstanbul Teknik Üniversitesi, Elektrik
Fakültesi’nde
, Yüksek lisans ve doktora öðrenim-
lerini ise, sýrasýyla 1984 ve 1990 yýllarýnda
Bilimleri
Enstitüsü,
Anabilim
Doçent,
dalýnda
1995’te
Elektronik
tamamladý.
Doçent
ve
1991’de
ünvaný
ÝTÜ Fen
Haberleºme
Yardýmcý
aldý.1988-1990
yýllarý arasýnda Amerika Birleþik Devletleri’nde
New York Polytechnic Üniversitesi’nde Weber
Araþtýrma Merkezinde doktora araþtýrmalarýnda
bulundu.
1993-1997
yýllarý
arasýnda
Savunma
Sanayi Projelerinde uzman araþtýrýcý olarak yer aldý.
1998-1999
yýllarý
Grubu’nda
yer
arasýnda
Kanada’da
Raytheon
zamanda
Waterloo
Canada Limited firmasýnýn Bilimsel Araþtýrma
aldý.
Ayný
Üniversitesi Mikrodalga Grubuyla ortak çalýþmalar
yaptý.Halen TÜBÝTAK-MAM, Biliþim Teknolojileri
Araþtýrma Enstitüsü’nde Elektronik Sistemler Grup
Lideridir. Evli ve bir çocuk babasýdýr.