Araştırma Makalesi
BibTex RIS Kaynak Göster

Experimentally Verification of Reverberation Chambers at the High Level Electromagnetic Field Strengths via Atomic Sensors

Yıl 2019, Cilt: 9 Sayı: 1, 5 - 12, 30.06.2019

Öz

In this study, for the first time, it was
investigated that the high level theoretical electrical field value generated
in electromagnetic reverberation chambers was experimentally verified using a
Cs atomic sensor system based on laser-atom-microwave interaction. The scope of
the work, the frequency of the laser is locked to the 6S1/2
(F=4) ↔ 6P3/2 (F=4) energy transition in the D2 line
of Cs atomic transition. The DROR (double radio optical resonance) resonance
was obtained by applying a high level uniform microwave field  at the frequency of 9,192 GHz in
reverberation chamber corresponding to  
6S1/2 (F=3)↔6P3/2
(F=4)
energy
transition. Zeeman sub-levels of DROR resonance were observed under the DC
magnetic field and resonance on the 6S1/2
(F=3,mF
=0) ↔ 6S1/2 (F=4,mF=0) π-transition were investigated. The
dependence of the bandwidth and amplitude of the Zeeman resonance at 6S1/2
(F=3, m
F
=0) ↔ 6S1/2 (F=4, mF=0) π-transition and also amplitude of the
DROR resonance were investigated as a function of applied uniform and isotropic
high-level microwave field strength in reverberation chamber. As a result of
the study, it showed that use the atomic sensors as a new sensor in
experimental verification of high electromagnetic field strengths in
reverberation chambers.

Kaynakça

  • [1] IEC 61000-4-21, Testing and measurement techniques-Reverberation chamber test methods, 2nd ed., International Electrotechnical Commission, 2011.
  • [2] RTCA DO-160F, Environmental Conditions and Test Procedures for Airborne Equipment.
  • [3] RTCA DO-160G, Environmental Conditions and Test Procedures for Airborne Equipment.
  • [4] “Requirements for the Control of Electromagnetic Interference Characteristics of Subsystems And Equipment”, Department of Defence USA, MIL-STD-461F-2007.
  • [5] Çakır S., Aslan Ç. and Leferink F.” Comparison of Test Standards for Immunity Testing in Reverberation Chambers”, Asia-Pacific International Symposium on Electromagnetic Compatibility (APEMC), June 20-23, 2017, Seoul, Korea.
  • [6] Christopher L. Holloway, Joshua A. Gordon, Matt T. Simons, Haoquan Fan, Santosh Kumar, James P. Shaffer, David A. Anderson, Andrew Schwarzkopf, Stephanie A. Miller, Nithiwadee Thaicharoen, Georg Raithel, "Atom-based RF electric field measurements: An initial investigation of the measurement uncertainties", Electromagnetic Compatibility (EMC) 2015 IEEE International Symposium on, pp. 467-472, 2015.
  • [7] Haoquan Fan, Santosh Kumar, Jonathon Sedlacek, Harald Kübler, Shaya Karimkashi, James P Shaffer, "Atom based RF electric field sensing", Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics, vol. 48, pp. 202001, 2015.
  • [8] Christopher L. Holloway, Joshua A. Gordon, Steven Jefferts, Andrew Schwarzkopf, David A. Anderson, Stephanie A. Miller, Nithiwadee Thaicharoen, Georg Raithel, "Broadband Rydberg Atom-Based Electric-Field Probe for SI-Traceable Self-Calibrated Measurements", Antennas and Propagation IEEE Transactions on, vol. 62, no. 12, pp. 6169-6182, 2014.
  • [9] Zhenfei Song, Zhigang Feng, Xinmeng Liu, Dabo Li, Hao Zhang, Jiasheng Liu, Linjie Zhang, "Quantum-Based Determination of Antenna Finite Range Gain by Using Rydberg Atoms", Antennas and Wireless Propagation Letters IEEE, vol. 16, pp. 1589-1592, 2017.
  • [10] Zhenfei Song, Wanfeng Zhang, Xiaochi Liu, Haiyang Zou, Jie Zhang, Zhiyuan Jiang, Jifeng Qu, "Quantum-Based Amplitude Modulation Radio Receiver Using Rydberg Atoms", Globecom Workshops (GC Wkshps) 2018 IEEE, pp. 1-6, 2018.
  • [11] https://www.bipm.org/en/measurement-units/rev-si/.
  • [12] https://www.bipm.org/cc/CCEM/Allowed/30/CCEM-17-Report-NIST.pdf.
  • [13] M. Çetintaş, R. Hamid, O. Şen, and S. Çakır, “Traceable field strength measurements based on laser spectroscopy techniques, ”presented at the Top. Session TP-2 20th Int. Zurich Symp. Electromagn. Compat., Zurich, Switzerland, 2009.
  • [14] M. Çetintaş, R. Hamid, O. Şen, and S. Çakır, “Characterization of a far-field microwave magnetic field strength sensor based on double radiooptical resonance”, IEEE Trans. Electromagn. Compat.,vol.52, no.1, pp.21–31, Feb.2010.
  • [15] M. Çetintaş, S. Çakır, R. Hamid, O. Şen, "Toward absolute measurements of far-field microwave magnetic field by atomic sensor based on double radiooptical resonance", IEEE Trans. on Electromagnetic Compat., vol. 54, no. 1, pp. 225-227, 2012.
  • [16] Soydan Çakır, Ramiz Hamid, Mustafa Çetintaş, Gonca Çakır, Osman Şen, "Sensing of RF Magnetic Fields Using Zeeman Splitting of Double Radio optical Resonance and a New Approach to Helmholtz Coil Calibrations", Sensors Journal IEEE, vol. 12, no. 7, pp. 2465-2473, 2012.
  • [17] W. Demtroder, ¨ Laser Spectroscopy, 2nd ed. New York: Spring.
  • [18] Steck D. A., “Cesium D Line Data” 2010, revision 2.1.4[Online],(http:// steck.us/alkalidata).
  • [19] R.G. Gamidov, İ. Taşkın, M. Çetintaş, V. Sautenkov, “Unmodulated External-Cavity Diode Laser Stabilized on Cesium D2 Line”, IEE Proc. Science, Measurement and Technology, Vol. 143, N.4, pp.263-264, 1996.

Atomik Sensörler İle Çınlama Odalarının Yüksek Seviyeli Elektromanyetik Alan Şiddetlerinde Deneysel Olarak Doğrulanması

Yıl 2019, Cilt: 9 Sayı: 1, 5 - 12, 30.06.2019

Öz

Bu çalışmada ilk
defa elektromanyetik çınlama odalarında oluşturulan yüksek seviyeli elektrik
alanın teorik değerinin, lazer-atom-mikrodalga etkileşimine dayanan bir Cs
atomik sensor sistemi kullanılarak deneysel olarak doğrulanması
araştırılmıştır. Çalışma kapsamında lazer ışınının frekansı Cs atomlarının D2
enerji seviyesindeki 6S1/2 (F=4)↔6P3/2 (F=4) enerji
geçişine kilitlenmiştir. İlk olarak çınlama odası içinde oluşturulan homojen 9,192
GHz frekansındaki mikrodalga alan ile 6S1/2 (F=3)↔6S1/2 (F=4)
geçişinde DROR (çift radyo optik rezonans) elde edilmiştir. Öncelikle DROR rezonansının
genliğinin çınlama odası içerisinde oluşturulan homojen ve yönden bağımsız
mikrodalga alana bağlılığı araştırılmış, daha sonra ise DROR rezonansının DC
manyetik alan altında Zeeman alt seviyeleri gözlenmiştir. Bunlardan 6S1/2
(F=3, mF
=0) ↔ 6S1/2
(F=4, mF
= 0)  π-geçişindeki merkez Zeeman rezonansının bant
genişliği ve genliğinin çınlama odası içerisinde oluşturulan homojen ve yönden
bağımsız mikrodalga alana bağlılığı araştırılmıştır. Çalışma sonucunda çınlama
odalarının yüksek seviyeli elektromanyetik alan şiddetlerinde deneysel olarak
doğrulanmasında yeni bir sensör olarak kullanılabilmesinin temelleri
atılmıştır.

Kaynakça

  • [1] IEC 61000-4-21, Testing and measurement techniques-Reverberation chamber test methods, 2nd ed., International Electrotechnical Commission, 2011.
  • [2] RTCA DO-160F, Environmental Conditions and Test Procedures for Airborne Equipment.
  • [3] RTCA DO-160G, Environmental Conditions and Test Procedures for Airborne Equipment.
  • [4] “Requirements for the Control of Electromagnetic Interference Characteristics of Subsystems And Equipment”, Department of Defence USA, MIL-STD-461F-2007.
  • [5] Çakır S., Aslan Ç. and Leferink F.” Comparison of Test Standards for Immunity Testing in Reverberation Chambers”, Asia-Pacific International Symposium on Electromagnetic Compatibility (APEMC), June 20-23, 2017, Seoul, Korea.
  • [6] Christopher L. Holloway, Joshua A. Gordon, Matt T. Simons, Haoquan Fan, Santosh Kumar, James P. Shaffer, David A. Anderson, Andrew Schwarzkopf, Stephanie A. Miller, Nithiwadee Thaicharoen, Georg Raithel, "Atom-based RF electric field measurements: An initial investigation of the measurement uncertainties", Electromagnetic Compatibility (EMC) 2015 IEEE International Symposium on, pp. 467-472, 2015.
  • [7] Haoquan Fan, Santosh Kumar, Jonathon Sedlacek, Harald Kübler, Shaya Karimkashi, James P Shaffer, "Atom based RF electric field sensing", Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics, vol. 48, pp. 202001, 2015.
  • [8] Christopher L. Holloway, Joshua A. Gordon, Steven Jefferts, Andrew Schwarzkopf, David A. Anderson, Stephanie A. Miller, Nithiwadee Thaicharoen, Georg Raithel, "Broadband Rydberg Atom-Based Electric-Field Probe for SI-Traceable Self-Calibrated Measurements", Antennas and Propagation IEEE Transactions on, vol. 62, no. 12, pp. 6169-6182, 2014.
  • [9] Zhenfei Song, Zhigang Feng, Xinmeng Liu, Dabo Li, Hao Zhang, Jiasheng Liu, Linjie Zhang, "Quantum-Based Determination of Antenna Finite Range Gain by Using Rydberg Atoms", Antennas and Wireless Propagation Letters IEEE, vol. 16, pp. 1589-1592, 2017.
  • [10] Zhenfei Song, Wanfeng Zhang, Xiaochi Liu, Haiyang Zou, Jie Zhang, Zhiyuan Jiang, Jifeng Qu, "Quantum-Based Amplitude Modulation Radio Receiver Using Rydberg Atoms", Globecom Workshops (GC Wkshps) 2018 IEEE, pp. 1-6, 2018.
  • [11] https://www.bipm.org/en/measurement-units/rev-si/.
  • [12] https://www.bipm.org/cc/CCEM/Allowed/30/CCEM-17-Report-NIST.pdf.
  • [13] M. Çetintaş, R. Hamid, O. Şen, and S. Çakır, “Traceable field strength measurements based on laser spectroscopy techniques, ”presented at the Top. Session TP-2 20th Int. Zurich Symp. Electromagn. Compat., Zurich, Switzerland, 2009.
  • [14] M. Çetintaş, R. Hamid, O. Şen, and S. Çakır, “Characterization of a far-field microwave magnetic field strength sensor based on double radiooptical resonance”, IEEE Trans. Electromagn. Compat.,vol.52, no.1, pp.21–31, Feb.2010.
  • [15] M. Çetintaş, S. Çakır, R. Hamid, O. Şen, "Toward absolute measurements of far-field microwave magnetic field by atomic sensor based on double radiooptical resonance", IEEE Trans. on Electromagnetic Compat., vol. 54, no. 1, pp. 225-227, 2012.
  • [16] Soydan Çakır, Ramiz Hamid, Mustafa Çetintaş, Gonca Çakır, Osman Şen, "Sensing of RF Magnetic Fields Using Zeeman Splitting of Double Radio optical Resonance and a New Approach to Helmholtz Coil Calibrations", Sensors Journal IEEE, vol. 12, no. 7, pp. 2465-2473, 2012.
  • [17] W. Demtroder, ¨ Laser Spectroscopy, 2nd ed. New York: Spring.
  • [18] Steck D. A., “Cesium D Line Data” 2010, revision 2.1.4[Online],(http:// steck.us/alkalidata).
  • [19] R.G. Gamidov, İ. Taşkın, M. Çetintaş, V. Sautenkov, “Unmodulated External-Cavity Diode Laser Stabilized on Cesium D2 Line”, IEE Proc. Science, Measurement and Technology, Vol. 143, N.4, pp.263-264, 1996.
Toplam 19 adet kaynakça vardır.

Ayrıntılar

Birincil Dil Türkçe
Konular Mühendislik
Bölüm Akademik ve/veya teknolojik bilimsel makale
Yazarlar

Mustafa Çetintaş Bu kişi benim 0000-0003-3907-6451

Çağlar Aslan 0000-0003-1311-6312

Yayımlanma Tarihi 30 Haziran 2019
Gönderilme Tarihi 2 Mayıs 2019
Yayımlandığı Sayı Yıl 2019 Cilt: 9 Sayı: 1

Kaynak Göster

APA Çetintaş, M., & Aslan, Ç. (2019). Atomik Sensörler İle Çınlama Odalarının Yüksek Seviyeli Elektromanyetik Alan Şiddetlerinde Deneysel Olarak Doğrulanması. EMO Bilimsel Dergi, 9(1), 5-12.
AMA Çetintaş M, Aslan Ç. Atomik Sensörler İle Çınlama Odalarının Yüksek Seviyeli Elektromanyetik Alan Şiddetlerinde Deneysel Olarak Doğrulanması. EMO Bilimsel Dergi. Haziran 2019;9(1):5-12.
Chicago Çetintaş, Mustafa, ve Çağlar Aslan. “Atomik Sensörler İle Çınlama Odalarının Yüksek Seviyeli Elektromanyetik Alan Şiddetlerinde Deneysel Olarak Doğrulanması”. EMO Bilimsel Dergi 9, sy. 1 (Haziran 2019): 5-12.
EndNote Çetintaş M, Aslan Ç (01 Haziran 2019) Atomik Sensörler İle Çınlama Odalarının Yüksek Seviyeli Elektromanyetik Alan Şiddetlerinde Deneysel Olarak Doğrulanması. EMO Bilimsel Dergi 9 1 5–12.
IEEE M. Çetintaş ve Ç. Aslan, “Atomik Sensörler İle Çınlama Odalarının Yüksek Seviyeli Elektromanyetik Alan Şiddetlerinde Deneysel Olarak Doğrulanması”, EMO Bilimsel Dergi, c. 9, sy. 1, ss. 5–12, 2019.
ISNAD Çetintaş, Mustafa - Aslan, Çağlar. “Atomik Sensörler İle Çınlama Odalarının Yüksek Seviyeli Elektromanyetik Alan Şiddetlerinde Deneysel Olarak Doğrulanması”. EMO Bilimsel Dergi 9/1 (Haziran 2019), 5-12.
JAMA Çetintaş M, Aslan Ç. Atomik Sensörler İle Çınlama Odalarının Yüksek Seviyeli Elektromanyetik Alan Şiddetlerinde Deneysel Olarak Doğrulanması. EMO Bilimsel Dergi. 2019;9:5–12.
MLA Çetintaş, Mustafa ve Çağlar Aslan. “Atomik Sensörler İle Çınlama Odalarının Yüksek Seviyeli Elektromanyetik Alan Şiddetlerinde Deneysel Olarak Doğrulanması”. EMO Bilimsel Dergi, c. 9, sy. 1, 2019, ss. 5-12.
Vancouver Çetintaş M, Aslan Ç. Atomik Sensörler İle Çınlama Odalarının Yüksek Seviyeli Elektromanyetik Alan Şiddetlerinde Deneysel Olarak Doğrulanması. EMO Bilimsel Dergi. 2019;9(1):5-12.

EMO BİLİMSEL DERGİ
Elektrik, Elektronik, Bilgisayar, Biyomedikal, Kontrol Mühendisliği Bilimsel Hakemli Dergisi
TMMOB ELEKTRİK MÜHENDİSLERİ ODASI 
IHLAMUR SOKAK NO:10 KIZILAY/ANKARA
TEL: +90 (312) 425 32 72 (PBX) - FAKS: +90 (312) 417 38 18
bilimseldergi@emo.org.tr