T.C SLÇUK ÜNİVRSİTSİ FN BİLİMLRİ NSTİTÜSÜ CP TLFONU IŞIMASININ KULLANICI YÖNÜND KRANLAMA YÖNTMİYL ZAYIFLATILMASI Leve SYFİ YÜKSK LİSANS TZİ LKTRİK- LKTRONİK MÜNDİSLİĞİ ANABİLİM DALI Koa 006
T.C SLÇUK ÜNİVRSİTSİ FN BİLİMLRİ NSTİTÜSÜ CP TLFONU IŞIMASININ KULLANICI YÖNÜND KRANLAMA YÖNTMİYL ZAYIFLATILMASI Leve SYFİ YÜKSK LİSANS TZİ LKTRİK- LKTRONİK MÜNDİSLİĞİ ANABİLİMDALI Bu e 60006 arhde aşağıda ür arafıda obrlğ oçoluğu le abul edlmşr. Prof.Dr. Mehme BAYRAK (Üe) Yrd.Doç.Dr. Abdullah ÜRKMZ (Üe) Yrd.Doç.Dr. rca YALDIZ (Daışma)
ÖZT Yüse Lsas Te CP TLFONU IŞIMASININ KULLANICI YÖNÜND KRANLAMA YÖNTMİYL ZAYIFLATILMASI Leve SYFİ Selçu Üverses Fe Blmler süsü ler-lero Mühedslğ Aablm Dalı Daışma : Yrd.Doç.Dr. rca YALDIZ 006 4 Safa Jür : Prof.Dr. Mehme BAYRAK Yrd.Doç.Dr. Abdullah ÜRKMZ Yrd.Doç.Dr. rca YALDIZ Bu e çalışmasıda cep elefou ullaımıı sa sağlığıa arar rs aalma ç elefoda aıla eleromae dalgaları ullaıcı öüde eralaması celemşr. Bu amaçla boulu FDTD öem le blgsaarda eleromae dalga aılması beem apılmışır. Beemler ç Malab programlama dl ullaılara ullaıcı araülü br program gelşrlmşr. 900 M ve 800 M badıda blgsaarda apıla beemlerde ve deesel ölçümlerde ugulamada ço ullaıla ve male düşü ola leelerde alümum ve baır plaalar era olara ullaılmışır. Yapıla
beem çalışmaları soucuda eleromae ışımaı ullaıcı öüde mesafee ve era bouua bağlı olara aıfladığı gölemşr. Prae ölçüm souçları cep elefou ışımasıı eralaması halde öel olara haırlaa asıması odalarda elde edle ölçüm souçlarıda farlı değerler verdğ ve değş faörlere bağlı olara da ışımaı aalılmasıı her ama düel olmadığıı gösermşr. Bu durum blgsaar ullaara beem apılıre cep elefouu çıış gücü sab uulure prae leeler ardımı le apıla eralama es edele gücü cep elefou arafıda arırılablmes öellğe bağlaablr. Aahar Kelmeler: Cep elefou ışıması saısal aal FDTD eralama.
ABSTRACT M.S. Thess ATTNUATION OF MOBIL PON RADIATION USING SILDING MTOD TOWARDS T USR Leve SYFİ Selçu Uvers Graduae School of Naural ad Appled Sceces Deparme of lecrcal ad lecrocs geerg Supervsor: Asss.Prof.Dr. rca YALDIZ 006 4 Pages Jur: Prof.Dr. Mehme BAYRAK Asss.Prof.Dr. Abdullah ÜRKMZ Asss.Prof.Dr. rca YALDIZ I hs sud sheldg of elecromagec waves radaed from moble phoes owards he users has bee suded o ae precauos for he healh problems. For hs purpose compuer smulaos of elecromagec wave radao have bee coduced usg D-FDTD mehod. The a program wh user erface for he smulaos has bee developed va usg Malab programmg laguage. I order o verf he accurac of he umercal resuls praccal measuremes have also bee coduced for sheldg moble phoe radao. As a good sheldg coducor for boh he praccal ad umercal measuremes alumum ad copper plaes have bee chose. The measuremes have bee uderae a 900 ad 800 M respecvel. As a resul of he mplemeed smulaos has bee observed ha elecromagec waves radaed from moble phoe have bee aeuaed greal
v depedg upo he dsace ad sheld cross secoal areas. owever has bee see ha he epermeal resuls were o que agreed wh hose of he resuls obaed elsewhere usg he specfc aechoc chambers. The reaso for obag he dfferg resuls ma be arbued drecl o he crease of he oupu power of he moble phoe whe shelded. sheldg. Ke words: Radao of moble phoe umercal compuaos FDTD
v TŞKKÜR Bu çalışmamda emeğ geçe başa daışmaım Yrd.Doç.Dr. rca YALDIZ a olma üere Prof.Dr. Mehme BAYRAK a ardımlarıı esrgemee Öğr.Gör.Dr. Sa GULTKİN e Arş. Gör. Sabr ALTUNKAYA a Arş. Gör. Baram AKDMİR e Arş. Gör. Afş KULAKSIZ a Arş. Gör. Seral ŞAAN a ese rdoğa SAZAN a ve dğer öğrem elemaı aradaşlarıma çalışmalarıma ama aırablmem ç her a deseğ aldığım ardeşme ve hçbr ama maev deselerde osu almadığım aleme e çe eşeürlerm suuorum.
v İÇİNDKİLR ÖZT... ABSTRACT. TŞKKÜR.. v İÇİNDKİLR. v SMBOLLR ve KISALTMALAR.. v GİRİŞ KAYNAK ARAŞTIRMASI. 5 3 LKTROMANYTİK IŞIMADA BAZI TML KAVRAMLAR. 8 3. lersel uulu.. 8 3. ler Ala.... 9 3.3 Mae Ala..... 0 3.4 Mawell Delemler Ve Deplasma Aımı... 3.5 leromae Işıma. 3 3.6 leromae ralama... 3.7 Aeler 30 3.7. Cep elefolarıda ullaıla aeler.. 35 4 LKTROMANYTİK DALGANIN SAYISAL ANALİZİ. 4 4. Zamada Solu Farlar (FDTD) Yöem... 43 4. FDTD Yöem İç Mawell Delemler. 45 4.. Üç boulu formülaso... 46 4.. İ boulu formülaso... 46 4..3 Br boulu formülaso..... 48 4.3 Solu Farlar ve Yee Algorması. 49 4.4 ücre Bouu Saısal Kararlılı ve Dağılma (Dsperso). 58 4.5 Yuucu Sıır Koşulları (ABC).. 6 4.6 FDTD Blgsaar Algorması... 66 4.7 Kaa Seçm.. 68 5 LKTROMANYTİK DALGANIN KRANLANMASININ FDTD YÖNTMİ İL ANALİZİ. 70 5. MATLAB Yaılımı Kullaılara Gerçeleşrle Program 70 5. raı lersel Öelller s.... 76 5.3 raı Bouuu s..... 8
v 5.4 ra Koumuu s.. 86 5.5 Beem Souçlarıı Değerledrlmes 9 6 CP TLFONU IŞIMASININ KULLANICI YÖNÜND KRANLANMASI İÇİN DNY ÇALIŞMASI... 93 6. Ölçüm İç Terch dle Oram.. 93 6. Kullaıla Ölçü Ale ve Cep Telefouu Seçm..... 93 6.3 ralaıcı Malemeler Seçm. 95 6.4 Ölçümler Gerçeleşrlmes. 96 6.5 Ölçüm Souçları... 98 6.6 Ölçüm Souçlarıı Değerledrlmes..... 99 7 SONUÇLAR ve ÖNRİLR.. 0 7. Souçlar 0 7. Öerler. 03 8 KAYNAKLAR. 04 K-: NARDA MR 300 RADYASYON-MTR ve ALGILAYICI ÖZLLİKLRİ. 08
v SMBOLLR γ :Yaılma sab α :Zaıflama sab β :Fa sab D :ler aı oğuluğu :ler ala şdde :Mae ala şdde B :Mae aı oğuluğu m :Oramda eler ala şdde o :Boşlua eler ala şdde ρ :ler üü oğuluğu ρ :şdeğer mae drec ε :Deler sab μ :Mae geçrgel σ :İleel ε r :Bağıl deler sab μ r :Bağıl mae geçrgel ε o :Boşluğu deler sab 8.854*0 Fm μ o :Boşluğu mae geçrgelğ 4π*0 7 m ε c :Komples bağıl eler geçrgel σ * :Mae leel f :Freas w :Açısal freas u :Dalga hıı S :Kaa (Source) T :İlele güç c :Işı hıı 30 8 ms P d :Pog veörü (güç oğuluğu) J :şdeğer eler aım oğuluğu J M :şdeğer mae aım oğuluğu w :Açısal freas :Kırıım ds δ :Der alılığı dalma derlğ aδ :Kaıp aaı P :Verc gücü (Trasmg power) P r :Alıcı gücü (Recevg power) G :Verc ae aacı G r :Alıcı ae aacı F :Düelme çarpaı aılma çarpaı Δ :Brm ama adımı Δ :Brm oum adımı
KISALTMALAR ABC FDTD GUI ICNIRP I PD PML RCS SAR S T TM TM WO :Yuucu sıır oşulları (Absorbg Boudar Codos) :Zamada solu farlar (Fe Dfferece Tme Doma) :Kullaıcı araüü (Graphcal User Ierface) :Ieraoal Commsso o No-Iog Radao Proeco :The Isue of lecrcal ad lecrocs geers :Kısm ürev delemler (Paral Dffereal quao) :Müemmel uumlu abaa (Perfecl Mached Laer) :Radar es (Radar Cross Seco) :Ögül soğurma oraı (Specfc Absorbo Rae) :ralama elğ (Sheldg ffecveess) :e eler (Trasverse lecrc) :e eleromae (Trasverse lecromagec) :e mae (Trasverse Magec) :Düa Sağlı Örgüü (World ealh Orgaao)
. GİRİŞ Cep elefoları ablosu haberleşme gerçeleşrme ç eleromae dalgaları aa chalardır. Kablosu haberleşme l defa 896 da Guglelmo Marco arafıda 0 ml ualıa br oaa blg sal lelmes sağlaara gerçeleşrlmşr. Marco 90 ılıda da Ala oausu üerde blg sal göderere sm arhe adırmaı başarmışır (Schmh 00). Tarh gelşm Marco ugulamalarıla başlaa ablosu haberleşme alaşı olara br asırlı gelşm sorasıda br ço alada e br şelde ullaılmaadır. Bular rado-tv aıları udu aıları els haberleşme ablosu ere ve cep elefolarıdır. Cep elefoları üm düada ullaablece br al apı le 99 ılıda ullaıcılara saışa suulmuşur. O güde ber cep elefou ullaaları saısı büü br hıla armaadır. Kablosu haberleşme agılaşması le brle eleromae dalgaları sa sağlığıa eler araşırılmaa başlamışır. Düa sağlı örgüü (WO) eleromae dalgaları ve cep elefouu sağlığa olası ararları haıda çalışmalar apılmasıı orgae emş ve souçlarıı duurmuşur. Öellle cep elefouu sürel olara ullaıcıı üerde aşıması ve ouşma esasıda başa aı uulması sebeble bu araşırmalar cep elefouu ullaımı üere oğulaşmışır. Cep elefoları ver lem sağlaablme ç harc vea dahl aeler üerde eleromae dalga aarlar. Bu dalgaı şdde elefo beleme oumudae düşü düelerde olmasıa arşı arama apılıre vea arama geldğde masmum sevee çımaadır. Yapıla çalışmalar soucuda RF freas aralığı olaşma apmaa freaslarda olduğu ç doğruda sa hücreler olaşırıp bolo doua arar vereblece br e oluşurmaacağı belrlmşr. Ülemde ullaıla cep elefou servs sağlaıcıları 900 M freasıda çalışa Turcell Telsm ve 800 M freasıda çalışa Avea olma üere
farlı freasa çalışmaadır. leromae dalgaı sa vücuduu eleme oraı freasıa bağlı olara değşl gösermee; 900 M e ullaıla cep elefoları 800 M e ullaılalara göre vücu üerde daha fala e apmaadır. Şu aa adar apıla araşırmalar ecesde cep elefou ullaımıı sa sağlığı açısıda ehle oluşurduğu öüde herhag br bulgua ulaşılamamışır. Faa bu cep elefou ullamaı sağlığa hçbr ararı olmadığı alamıa gelmemeedr. Cep elefou ullaımıı eler öümüde seelerde oraa çıma olasılığı mevcuur. Bu üde maru alıa eleromae dalga şdde ç her br freasa arşılı sıır değerler esp edlmşr. Sıır değerler her üle el urumları arafıda belrlemeedr. Dolaısıla baı üleler daha fala hassase göserere dğer ülelerde daha düşü değerler sıır değerler olara abul emşlerdr. Üleler arasıda farlılı gösereble bu değerler geel halı grebldğ orolsü bölgeler ç ve sadece mesle şçler buluduğu orollü bölgeler ç arı arı esp edlmşr. Sıır değerler hal ç ve şçler ç farlı olmasıı sebeb halı ou haıda blgs olacalarıda gerel oruucu edbrlerde habers olablmelerdr. Korolsü bölgede sıır değerler daha düşü sevede uulmuşur. Türe de uulması geree sıır değerler Teleomüaso Kurumu arafıda ICNIRP (Ieraoal Commsso o No-Iog Radao Proeco) verler esas alıara orolsü bölgede 900 M freasıda eler ala ç 4.5 Vm 800 M freasıda 58.34 Vm olara belrlemşr. Sıır değerler belrlere ögül soğurma oraı (SAR) değerler dae alımışır. Ögül soğurma oraı vücudu eleromae dalgaı soğurma oraıdır. Şmde adar apıla çalışmalarda sa vücuduu br derecel sıcalı arışıı düeleemedğ ve sorular medaa gerdğ gösermeedr. İsa vücududa br derecel sıcalı arışı ç br logram başıa 4W güç soğurması geremeedr. İsaları geel aşam alalarıda bu değer 50 s ola 0.08Wg SAR sıır değer olara abul edlmşr. Ögül soğurma oraıı doğruda ölçülmes heme heme olaasıdır. Buda dolaı sıır değerler belrlemesde ola ölçüleble vevea gölemleeble paramereler ullaılmaadır. Bu paramereler eler ala şdde mae ala şdde ve güç oğuluğudur.
3 Cep elefoları adığı eleromae dalga şdde sıır değerler alıda olaca şelde ürelmeedr. Bu üde ürec frmalar cep elefouda aıla ışımaı ullaıcıa ararı olmaacağı görüşüdedrler. Faa gü çersde cep elefouu ço oğu olara ullaıldığı düşüülürse bu ouda daha hassas edbrl olma geremeedr. Teor vea pra olara cep elefou ullaıcısıı eleromae alada amame ole eme mümü değldr faa lee era ullaılara ısme de olsa ouşma esasıda cep elefou ullaıcısıı bee gele ışımaı aalma eor olara mümüdür. Bu üse lsas e çalışmasıda FDTD öem ullaılara Malab programlama dlde gelşrlece program le cep elefouda aıla eleromae dalgaı eralama aal blgsaar oramıda gerçeleşrlmes ve gerçeleşrle beemler soucuda elde edle verler esas alıara farlı lee malemeler le eralama çalışmasıı ugulamalı olara gerçeleşrlmes hedeflemşr. Bölüm de eleromae dalgaları eralaması ve cep elefolarıda ullaıcı öüde aıla eleromae dalgaları eralaması ousuda apıla çalışmalarda bahsedlmşr. Bölüm 3 e eleromae dalgalar ousuda eor blglere er verld. Burada eleromae dalgaları oluşurulmasıı boşlua ve dğer oramlarda aılmasıı ve alıcı aeler arafıda alımasıı açılaa formüller ve eralama ousuda emel avramlar bulumaadır. Bölüm 4 e eleromae dalgaları saısal aalde ullaıla öemlerde FDTD öem eors alaılmaadır. Burada boulu boulu ve 3 boulu FDTD öem formülasouu Mawell delemlerde ürelmese bu öem doğru souçlar vereblmes ç uulması geree saısal ararlılı ve dağılma gb ölçülere ve uucu sıır oşullarıa er verlmşr. Bölüm 5 e eleromae dalgaı eralama aal boulu FDTD öem ullaılara gerçeleşrlmşr. FDTD algorması oluşurulure Mur u brc derecede uucu sıır oşulları ugulaara aal edlece ola bölge sıırlarıda oluşablece apa asımalar gderlmşr. İ boulu FDTD öem ullaılara oluşurula algorma le Malab programlama dlde ullaıcı araülü program gelşrlmşr. Bu program ullaılara eralama aal ç beemler
4 900 M ve 800 M freaslarıda gerçeleşrlmşr. Beemler soucuda eralama elğ belrleme ç eler ala şdde değerler eleromae dalgaı boua aılmasıı gösere re odlu grafler ve ışıma deseler elde edlmşr. Bölece farlı elersel öelllere sahp farlı boularda ve aaa farlı ualılara erleşrlmş eraları her br durumu ç eralama elğ asıl değşğ celeeblmşr. Bölüm 6 da cep elefouda ullaıcıa doğru aıla eleromae dalgaları aıflaılablmes ç eralama çalışması 900 M ve 800 M balarıda deesel olara gerçeleşrlmşr. leromae ışıma ölçümler ç Narda MR 300 radaso-mere ve 00-3 G badıda çalışa eler ala algılaıcısı (prob) ullaılmışır. Bölüm 5 e elde edle verler ışığıda deesel çalışmalar ddörge bçml alümum ve baır eralar ullaılara apılmışır. raı boularıı es ölçeblme ç farlı boua era le ölçümler apılara erası durum le ıaslamışır. Yapıla ölçümler ç radaso-mere le cep elefou arasıda mesafe 5 cm ve 0 cm olaca şelde aarlamışır. Br cep elefou ullaıcısıı maru aldığı gerçe alaı değerledrleblmes ç ölçümler ormal laborauar oramıda gerçeleşrlmşr Bölüm 7 de Bölüm 4 e elde edle beem souçları ve Bölüm 6 da elde edle deesel souçlar brle değerledrlmşr. Ye bu ouda çalışmalar apaca araşırmacılara gerel öerlerde buluulmuşur. Bölüm 8 de bu e çalışmasıı haırlamasıda fadalaıla aalar suulmuşur.
5 KAYNAK ARAŞTIRMASI 950 ılıda I (The Isue of lecrcal ad lecrocs geers) arafıda RF düso olula ısıma chaıda oluşa paraler egelleme amacıla br çalışma gerçeleşrlmşr. Yapıla bu çalışma uulması orulu br sadar olara değl de üreclere avse elğ aşımaadır. 969 ılıda I arafıda üse performaslı eralama ç eralama elğ (S Sheldg ffecveess) asıl ölçülmes gereğ belre e avse elğde br çalışma apılmışır. 979 ılıda Lee ve Bedrosa meal eralama çerse eleromae dalgaı e adar üfu eğ araşıra eor br çalışma gerçeleşrmşr. 980 ılıda Lps ve Golebows eleromae dalgaı eralaması ç br algorma gelşrmee çalışmışlardır. Yapıla bu çalışmada üresel ve dü eralama celemşr. 986 ılıda Wlso Adams ve Ma apıları çalışmada eleromae eralama elğ ölçümüü souçlarıı eralamada ullaıla malemeler elersel öelller le değşğ gb ölçüm öeme de bağlı olduğuu gösermşlerdr (öreğ alıcı ae erleşrlme şele göre). 988 ılıda Wlso Ma ve Adams aı ala ve ua ala aa beemler ç malemeler eleromae eralama elğ ölçeblme ç öemler sumuşlardır. 990 ılıda Yosho Mae ve Mora farlı ölçüm öemler ve es ç çalışıla öre alaı eleromae eralama elğ eleebldğ ousuda br çalışma gerçeleşrmşlerdr. 99 ılıda I eleromae eralama çalışmalarıı belrl br çerçevede apılablmes ç sadar aıladı. Bu sadara eralama elğ ölçümler hag freaslarda apılableceğ ve ölçüm ç hag paramereler ve aeler ullaılacağı gb blgler verlmeedr. 99 ılıda Nashadham o aılı PBT ve polacelee lee polmerler dülem dalga eralama elğ celemesde (belrl br freas badıda sora 40dB üerde) olduça souçlar elde edlebldğ gösermşr. 993 ılıda Crel Marl ve Zuer dell dü br era le aı alada eralama elğ celemşlerdr. Bu çalışma
6 soucuda üse freaslarda dell eraı br eralama elğ sağladığı görülmüşür. 994 ılıda Rowberr arafıda apıla çalışmada aısı lee ola polmerler br eralama elğe sahp olduları faa ararsılıları sebeble buu gerçeleşreblmeler ç olduça ama gererdler soucua ulaşılmışır. 995 ılıda Veaeswarlu ve Rao darbe eleromae dalga oluşura br aa ullaara alümum dell alümum ve lee polmer eralama elğ ıasladılar. Bu çalışma soucuda alümum %98. dell alümum %9 ve lee polmer se %85 oraıda eralama elğ oluşurablmşr. 996 ılıda Yıldırım ve Sharaw amada solu farlar (FDTD) öem ullaara mae olara eralamış br cep elefouu aal gerçeleşrmşlerdr. Bu aal soucuda ae ışıma araersğ falaca boulmada aede ullaıcıa doğru gele ışıma marıı aıflaılableceğ görülmüşür. 997 ılıda e Yıldırım ve Sharaw çf reoaslı ve eralı br cep elefou ae FDTD aal gerçeleşrmşlerdr. Yapıla eralama le ullaıcıa gele ışıma marıı %90 durdurablmşlerdr. Arıca bu aal uarlılığıı deesel br çalışma le de doğrulamışlardır. 998 ılıda Tsa Wu ve Jou br cep elefouu ae le ullaıcı arasıa erleşrlece ola br baır el saesde ullaıcıa gele ışıma marıı aıflaılableceğ ve SAR değer 3dB üerde br orala düşürülebleceğ gösermşlerdr. 999 ılıda Dou ve Zhag moopol ael br cep elefouu lee levha le eralaması soucuda ullaıcıa gele ışıma marıı belrlemes ç FDTD öem le saısal aal apmışlardır. Yapıları çalışma soucuda aı alada apıla eralama soucuda ullaıcı üerde ışıma marıı aalma ç eraı büü seçlmes gereğ faa bu durumda da ae ua ala ışıma dese değşebleceğ görmüşlerdr. 00 ılıda Kumar farlı cep elefou aeler (moopol ear erleşml çf PIFAepe erleşml çfl BIFA ve ara erleşml PIFA ae) ç ullaıcıa gele ışımaı aıflama ousuda br çalışma apmışır. Bu çalışmada ulladığı alümum parçacılı lee olmaa polmerlerde alümum oraı arırıldıça eralama elğ arığı görülmüşür.
7 00 ılıda Chou ve Wu arafıda apıla çalışmada moopol ael br cep elefouu oluşurduğu SAR değer eralama le düşürülebleceğ eor ve saısal hesaplamalarla (FDTD) göserlmşr. 00 ılıda Fug Leug ve Cha arafıda apıla çalışmada farlı mara ve model cep elefolarıı oluşurduğu SAR değerler ölçülere değerledrlmş ve pasada bulua cep elefou eralama ürüler eller ölçülmüşr. Bu çalışmaları soucuda bu ürüler umulduğu gb br eralama elğe sahp olmadılarıı faa %9 adar da olsa SAR değer düşürdüler gölemlemşlerdr. 003 ılıda Che ve Tseg arafıda apıla çalışmada cep elefou ullaıcısıı gsler leelğ le SAR değerler lşs saısal aal (FDTD) aracılığıla göserlmşr. Öreğ 900 M ç leelğ Sm olduğu br durumda SAR değer.08wg da 0.Wg ı alıa düşüğü görülmüşür.
8 3 LKTROMANYTİK IŞIMADA BAZI TML KAVRAMLAR leromae dalgaları alaşılablmes ç l olara eler ala ve mae alaı blmes geremeedr. leromae dalgalar brbre d eler ve mae alalarda oluşmaadır. 3. lersel Uulu leromaeğ alamaı olalaşırablece öeml br avram elersel uuluur. lersel uulu br el belrl br freasa brms ölçüsüdür ve el f uuluğuu sal dalgaboua oraı olara aımlaır. L lersel_uulu (3.) Öreğ m uuluğuda br ae düşüürse freasa elersel uuluğu alaşı olara 30-6 olur. Başa br deşle elersel uulu dalgabou csde uuluur. Ya m uuluğuda ae de elersel uuluğu 30-6 λ dır. Geellle elersel uuluğu 0 de üçü ola csmler elersel olara ısa büü olalar se elersel olara uu de adladırılır. Teller gö öüe alıdığıda büü aıplar ve empedas uumsuluları edele 50 elersel uuluğu ble elersel olara ısa saılmaablr. lersel olara ısa ola devreler geel olara bas devre eors le çöümleeblr bua arşı elersel olara uu olalar RF eğ ve eleromae blgs gererr.
9 3. ler Ala Yüse freas ve RF eleroğ alaablme ç l olara eleromae alaı emel avraablme gereldr. ler alalar eler ülerde oluşurlar a eler alaları aaları ülerdr. Yüler pof ve egaf olma üere e arılır. Beer üler brbr er ı üler se brbr çeer. Dğer br deşle üler brbre uvve ugular bu üü pof a da egaf oluşua göre me vea çeme es oluşurur. Nör üler bu uvvelerde elemeler. Yüler brbre uguladıları uvve herhag br f emas olmada gerçeleşmeedr. ler ala br üü C lu üe uguladığı uvver ve öü Şel 3. de görüldüğü gb pof üe egaf üe doğrudur. Dğer br deşle herhag br oada br eler alaı değer o oada brm üe ugulaaca uvve aımlar. Şel 3. ler ala çgler. ler alaı büülüğü ualı arıça aalır ualı aaldıça arar. ler alaı büülüğü ualı le ers oraılıdır. ler ala formülü aşağıda gbdr. q (3.) 4 r Burada q eler alaı oluşura aağı ü değer r eler alaı hesaplaaca ola oaı aağa ola ualığı ε se oramı deler sabdr.
0 3.3 Mae Ala leromaeğ dğer arısı da mae aladır. Mae alalar doğal olara eler alada daha or alaşılır. ler alalar ülerde oluşmasıa arşı mae alaları oluşumu mae ülerde değldr. Mae ala çgler br başlagıç ve bş oası our. Mae ala çgler br hala üerde sürel haldedr. Tüm mae alalar hareel eler ülerde oluşur. İleede geçe aım da mae ala oluşurur çüü aım emel olara ço saıda elerou hareede oluşur. Şel 3. de göserldğ gb DC aım geçe br lee erafıda br mae ala oluşur. Oluşa mae aı oğuluğuu (B) değer lee sosu uulua olduğuda amper asası le fade edlr (Cheg 993): B dl I C o (3.3) Şel 3. DC aım aa lee oluşurduğu mae ala çgler. Sab hıda lerlee br elerou oluşurduğu mae ala çgler Şel 3.3 de göserldğ gbdr. areel br üü oluşurduğu mae ala üe paralel oumda e üse değerde e haree ese bouca aalır.
Şel 3.3 areel br elerou mae ala çgler. Telde geçe aımı oluşurduğu mae alaı hesaplaa Bo-Savar asası Frası blm adamı arafıda bulumuş ve bu şler sm almışır. db oi dl a 4 R R (3.4) Burada μ o boşluğu mae geçrgelğ R se aım aa elde ualığı emsl emeedr. Değlmes geree br husus da haree ede ü le aı hıda haree ede br ş ç mae ala oluşmaacaır sadece eler ala oluşacaır. Çüü bu durumda ü hareel değl durağa halde oluor. Mae alaı çgler öü Şel 3.4 de göserldğ sağ el uralı le belrler. B I Şel 3.4 Mae ala öüü sağ el uralı le belrlemes.
3.4 Mawell Delemler Ve Deplasma Aımı 860 ıllarıda İgl fç James Cler Mawell ed eler ve maemaı ble üm urallarıı e br formülde oplamaa adamışı. Bu çalışmalar esasıda Mawell Ampere asasıda maemasel br uumsulu far e. Ampere asasıa göre br mae ala üm eler aımlarıı erafıı sarar. Bua arşı Mawell sadece eler aımlarıı değl değşe eler alaı da mae ala oluşuracağıı öe sürdü. Öreğ br odasaör şar oluore odasaörü levhaları arasıda değşe eler ala oluşacaır. Kodasaör AC gerlm le besledğ ama odasaör aımı dolma ve boşalma şlemle sürel olara arıp aalır. Kodasaör plaaları arasıda hçbr aım amamasıa rağme ı üler plaalar üerde oplaması le ıpı odasaör üerde aım aıor gb br e oluşur. Bu saal aıma deplasma (dsplaceme) aımı delr. Mawell hpoe değşe br deplasma aımıı da mae ala oluşuracağıı göserd. Geelleşrlmş Mawell delemler ürev (oa) formuda B D J (3.5a) (3.5b) D v (3.5c) B 0 (3.5d) şelde fade edlr. Burada D eler aı oğuluğu B mae aı oğuluğu J lem aım oğuluğu ρ v se eler ü oğuluğudur. Arıca D (3.6) B (3.7) J (3.8)
3 bağııları geçerldr. Delem (3.8) de σ oramı leelğ gösermeedr. Mawell fç olduğu gb aı amada br maemaç d. Mawell eler ve maema ç var ola delemlere ed erm eledğ ama maemağ aıla eleromae delemler oluşumua şare eğ far e. Bu muaam br buluşu. Bölece maemasel hesaplamalar soucuda eleromae dalgaları hııı ışı hııa eş olacağıı ahm e (Mawell bu ahm amaıda ışı hıı brço defa ölçülmüşü ve %5 haa le blordu). Mawell de öce ışı ve eleromaema arasıda lş urma olası değld. Mawell l olara 864 e elde eğ souçları aıladı faa fçler arafıda ıllarca abul görmed. 887 de a Mawell ölümüde 7 ıl sora erch er havada br eler sal lem sağlaara Mawell ahm doğruladı. er üçü hava boşlulu el sargı ulladı. er a br ualığa aı sargıda odu ve brc sargıa uarım verdğde c sargıda da bu uarımı gördü. Daha sora deeler soucuda er ço büü dalgabolu olalar harcde rado dalgalarıı ışı dalgaları gb davradığıı gördü. Bu oada blm adamları ışığı eleromae oslasou br şel olduğua adılar ve Mawell halı olduğuu abul eler. Souç barle eleromaeğ üm delemler hala Mawell sm aşımaadır (Schm 00). 3.5 leromae Işıma leromae ışıma rado elevo cep elefou ve beer ssemlerde ullaılmaadır. Işıma alaları saesde saller ualara göderleblr. Aeler çalışmasıı ve eleromae ışımaı am alamıla avraablme RF eğde olduça öemldr. Öellle eleromae uumlulu (MC) ousuu alaablme ç eleromae ışımaı asıl olduğuu avramış olması gereldr. leromae dalgaı geleesel aılma model doğruda Mawell delemlere daaır (Delem (3.5a-d)). Yüsü (ρ v = 0) aıplı br oram ç geel durum düşüülürse ama harmo alaları e w ve aıflama faörü e -α
4 abul edlrse Delem (3.5c) ve (3.8) düeleere elmo u dalga delemler elde edlr 0 (3.9) 0 (3.0) Burada aılım sabdr. α aıflama sabdr ve brm epermere dr. β fa sabdr ve brm radamere dr. Bular (3.) (3.) şelde fade edlr. Burada dalga hıı u ç f dalgaı açısal freasıdır. Dalgabou λ ve (3.3) u f (3.4) bağııları geçerldr. Dalga aılımıı öüde ve dalgaı polarasouu öüde olduğu varsaılırsa Delem (3.9) ve (3.0) çöülere ( ) 0e cos( ) 0 ( ) e cos( ) a a (3.5) (3.6) Burada oramı araers empedasıdır.
5 8 4 a 0 45 (3.7) Delem (3.5) ve (3.6) da aıplı br oramda eleromae dalgaı e -α e bağlı olara aıfladığı alaşılır. Bu durum Şel 3.5 de görülmeedr. leromae dalga br lee çerse üfu eçe aıflar. Burada ola çıılara der alılığı (δ) eleromae dalgaı gelğ %36.9 (e) ua eş olduğu derl olara aımlaır ve (3.8) şelde buluur. formülü olduğu durum ç a leeler der alılığı (3.9) şel alır. Şel 3.5 Kaıplı br oramda br dülem dalgaı eler ve mae ala bleşeler.
6 leromae dalgaı güç oğuluğu Pog veörü le P d (3.0) şelde fade edlr. Zamaa göre oralaması alıaca olursa P dor * Re( ) 0 e cos a (3.) elde edlr. Daha öce de belrldğ gb aıplı oramda olması sebeble dalga öüde lerlere aıflaacaır. Oramı omples bağıl deler sab c r r r ( ) (3.) olara fade edlrse oramı aıp aaı r a (3.3) r olara buluur. Delemde saal ısım Oramı ırılma ds r oramda aıpları emsl eder. c (3.4) şeldedr. Yuarıda hesaplamalar aıplı oram çd şmd dğer oramlarda durumu düşüelm. Kaıp aaıı büü olduğu durumlarda ( ) oramı
7 lee olduğu a da aıp aaıı ço üçü olması durumuda ( ) deler olduğu söleeblr. Bölece dğer oram ürlerde dalga aılımı araersğ aşağıda gb öel durumlar ç elde edlmeldr: - İ lee: o o r - İ deler: o r o r 3- Boşlu: 0 o o Bu değerler her oram ç lgl delemlerde ere oulara aıflama sab fa sab ve araers empedas gb paramereler hesaplaır. Bu hesaplamalar Tablo 3. de verlmşr. Güç oğuluğu verc ae gücüe ve aacıa bağlı olara aılaca olursa P d GrG 4r (3.5) şelde olur. Tablo 3. Farlı oramlar ç aıflama sab fa sab ve araers empedas Kaıplı oram İ lee İ deler Boşlu Zaıflama sab 0 0 Fa sab o o Karaers empedas 377
8 Şel 3.6 da boşlua ae eleromae eer lem göserlmeedr. Dalga verc aede ışıdığı ve boşlua aıldığı ç dalgaı güç oğuluğu Delem (3.) da görülebleceğ gb aıflar. Aeler boşlua olduğu durum düşüüldüğüde alıcı ae arafıda alıa güç Lu ve Fag a (988) göre Frs lem delem le fade edlr (Dorf 000): P r GrG ( ) P (3.6) 4 r Şel 3.6 Boşlua verc ve alıcı ae. Frs delem r d olduğu durumda a ua alada geçerldr. Burada d ae e geş bouudur. leromae alalar aı ala ve ua ala olma üere e arılır. Yaı ala ve ua ala ermler ç ullaıla dğer fadeler se sırasıla depolaa ala (sorage feld) ve ışıma alaıdır (radao feld). Bu ala arasıda emel far aı alaı aa erafıda eer depolamasıa arşı ışıma alaı boşlua eer aılmasıı sağlar. Yaı ala sadece ae erafıda oluşur. Başa br deşle aı alalar aa eers esldğ ama abolur. Bua arşı ışıma alaları aa eers eslse ble aılmaa devam eder. Işıma alalarıı dğer br öellğ se dülem dalga şele ve eler ve mae bleşelere sahp olmasıdır. Boşlua eler alaı gelğ mae ala gelğe oraı ışıma alaları ç her ama 0π değerdedr.
9 Yaı alalar sadece eler sadece mae a da bu s ombasou olablr. Yaı alalar le ışıma alaları arasıda so öeml far aağı gölemclerde asıl eledğdr. Kaa aı ala bölgesde eer uaca gölemc vea herhag br esede eler. Bua arşı aa ışıma alaıı buluduğu ua ala bölgesde bulua gölemcler vea herhag br esede eleme. Öreğ br TV vercs ullaıcıları saısıda eleme. leromae dalgaı aılma olu boşlu değlse oramı es hesaba ama ç düelme çarpaı F Delem (3.6) e eler. Bu çarpa aılma çarpaı olara da blr: m F (3.7) o Burada m oramda o se boşlua eler ala şdde gösermeedr. m her ama ç o da daha üçü olacağı ç F değer her ama brde üçü olur. Bölece aıplı br oram ç Delem (3.6) P ( P F (3.8) 4 r r GrG ) şel alır. Delem (3.6) ve (3.8) geellle logarm bçmde göserlr. ğer üm ermler desbel (db) csde fade edlrse Delem (3.8) P r P G G L L (3.9) r o m bçm alır. Burada P dbw csde güç G desbel csde aaç L o desbel csde boşlua aıp ve L m desbel csde oramda aıp değerlerdr. Boşlu aıpları 4r L o 0 log (3.30)
0 oramda aalaa aıplar L m 0log F (3.3) şelde db csde hesaplaır (Dorf 000). Br verc aede aıla ışıma gücü aee gele aımı ares ve ae uuluğuu ares le doğru oraılı olara değşr. Çüü bu paramere lee üerde hareel üü marıı belrler. Işıma gücü aı amada sal freası le de doğru oraılıdır. Işıma gücü~ (aım uulu freas) Dalgabou freas le ers oraılı olduğuda (λ=cf) ışıma gücü fades aşağıda gb olur. Işıma gücü~ (aım elersel uulu) Sab br gerlm ve freasa ışıma gücü ae uuluğuu ares le doğru oraılıdır. Ya ae e adar uu olursa ışıa güç o adar büü olur (Schm 00). Sal freası üseldçe dalgabou üçülece ve ae uuluğua alaşacaır. Bu durumda ae üerde aım ae uuluğu bouca aı almaacaır. Aslıda aım farlı oalarda farlı ölerde olacaır. Farlı öde aımlar brbr ölec br e oluşuracalarıda ışıma gücü doğruda ae uuluğuu ares le oraılı olma. Bu durum Şel 3.7 da açı br şelde görüleblmeedr.
Işıma gücü (rms Wa) Ae uuluğu (λ) Şel 3.7 Işıma gücüü ae uuluğua göre değşm. Ae br dalgabouda ço daha üçü olduğu ama ışıma gücü ae uuluğuu ares le doğru oraılıdır. Faa ae br dalgaboua aı vea üer uuluasa ışıma gücü avaşça ara ve sora oslaso apa br şleve sahpr. Ae geellle λ uulua seçlmes br sebeb budur. Dğer br sebeb de ae bu uulua e ae empedası saal bleşe buludurma ışıma dese e ulaçılı ve geşr. 3.6 leromae ralama ralama şlem brço amaçla apılablr. leromae eralama se daha ço elero chaları erafıda eleromae dalgalarda elemes egelleme ç apılır. Br ürüü semee eleromae elerde oruma ç ullaıla e geel öem ürüü leelğ üse duvarlarda oluşa br uu çerse erleşrmer. Prae br ürüü uu çerse amame apaablme
mümü olmadığıda ve lee maleme leelğ sosu olmadığıda uu çerse düşü freaslı mae ala sıması gerçeleşeblr (Kros ve Jaggard 990). leromae eralama şlem mealler asııcı öellğe bağlıdır. Mealler eleromae sperum (af) çersde çoğu freas bölgesde üse orada asııcı öellğe sahpr. Mealler görüür ışıa olduğu gb rado dalgalarıı da asıır. Mealler görüür ışı freaslarıda farlı öelllere sahp olmasıa ve bu baa lee olmamalarıa rağme e de eğer üe lees ve parla se mealler gele dalgaı çoğuu asıır. Aaa baığımı ama buu aları. Aa ara arafıda meal flm le brleşrlmş br camda barer. Cam meal flm hem leelemes egelleme hem de dügü br üee erleşmes ç ullaılır. Arıca cam havada daha üse deler sabe sahp olduğu ç meal asııcılığıı arırır. Radarları çalışması da e mealler asııcı öellğ saesde sağlamaadır. Mrodalga ışıma araba uça a da beer hedeflerde ger döer. Arıca rado dalgaları çoğu rado badıda leelğ eerl görüleblece ola opraa da asır. İlee br levha e bas eleromae eradır. Br eraı asıl çalışığıı alaablme ç öcelle eraı müemmel lee olduğuu varsaalım. Müemmel br lee dreç değer sıfırdır bu üde müemmel lee çersde eler ala sıfırdır. As adrde aımı sosu olması gererd. Müemmel lee çersde eler ala sıfır olduğuda eleromae ala lerleeme. leromae ala müemmel br leee uguladığı ama dalga eers amamı ger asır. Çüü lee çerse eer greme. İ farlı oramı sıırıda eleromae dalgaı asıması gerçeleşr. Bu durum lem halarıda ü empedasıı haı araers empedasıa eş olmaması durumuda oluşa dalgaı asıma olaıa beer. Yasıa dalgalar ç eler ve mae alalara a asıma asaıları aşağıda formüllerle hesaplaablr.
3 (3.3a) (3.3b) η brc oramı η se c oramı araers empedasıdır. İlem halarıda gerlm eler ala le aım se mae ala le beerl göserr. ava ç araers empedası alaşı olara boşluğue eşr. 0 0 377 (3.33) 0 erhag br leee a araers empedas (3.34) f şelde hesaplaablr. Baır ç araers empedası freasla değşm Şel 3.8 de verlmşr. Boşlua haree ede eleromae dalga br baır abaasıa geldğde asıma medaa gelr. Yasıma asaısı armaşı saıdır a asıa dalgada fa aması medaa gelr. İlee malemeler amamıda der es olaı le arşılaşılır. leromae dalga 5δ derle lee üede değer alaşı olara %0.7 se aıflar. İ leeler ç oluşurula Delem (3.9) a baılırsa der alılığıı leel ve freas le ers oraılı olduğu görüleblr. Dolaısıla eleromae dalgaı freası arıça lee maleme mevcu leelğde daha br lee gb davramaadır a eleromae dalga lee çerse daha a üfu edeblmeedr. Şel 3.9 de baır ç der alılığıı freasla değşm verlmşr.
4 Karaers empedas (Ω) Freas () Şel 3.8 Baıra a araers empedası freas le değşm. Der alılığı (m) Freas () Şel 3.9 Baırı der alılığıı freasla değşm.
5 ralama apmaı amacı eleromae eer lerlemes egellemer. İlee malemeler eralama ç meamaa sahpr. Brcs düşü freaslar ç ço öeml ola asıma cs se der es sebeble oluşa uma esdr. Yuma öellle üse freaslarda gerçeleşr. Tüm freaslarda eleromae eer çoğu lee asıma öellğde dolaı eralaır. Faa üse freaslarda der es sebeble oluşa uma olduça eldr. Şel 3.0 da 0.0 ch alılıa baır ç eleromae eer lele asııla ve uula gücü freas le değşm görülmeedr. Şelde db olara verle saılar gücü baır eraa gele sal gücüe oraıı logarması alıara elde edlmşr. 0dB e arşılı gele güç baır eraa gele güç marıa eşr. Yasıa güç 0dB e ço aı olsa da asla am olara sıfır değldr. Sal gücü (db) Yasııla güç Yuula güç İlele güç Freas () Şel 3.0 0.0 ch alılıa baırda lele asııla ve uula gücü freas le değşm.
6 Şel 3. de baırı ua ala ç eralama elğ asıma ve umaa bağlı olara belrlmşr. ralama elğ eraı e adar çalışığıı göreblme ç geellle eleromae uumlulu ousuda ullaılır. ralama elğ gele gücü lele güce oraıı logarması alıara hesaplaır. ralama elğ(db) Toplam Yuma Yasıma Freas () Şel 3. 0.0 ch alılıa baırı eralama elğ freas le değşm. ğer era üerde br del (aralı) varsa eraa gele ışımaı br ısmı erada geçeblr. rada dele geçe eleromae eer marı büü br orada delğ elersel büülüğüe bağlıdır. ğer delğ bouu arım dalgabouda büüse ışımaı amamı erada geçeblr. Op freasıda sadam olmaa br era üerde ch l br del olduğu düşüülürse ışı bu erada aıflamaa uğramada geçeblecer. ra üerde delğ bouu arım dalgabouda büü olduğuda aı e rado freasları ç de geçerl olacaır. Başa br deşle üerde del ola br erada geçe ışıma marı
7 delğ bouu le doğru oraılıdır. Delğ bouu arım dalgabouda üçü olduğu ama oluşa ırıımlarda öürü gele ışıma dele ce aıflaılacaır. Bu durumda dele geçe ışıma marı sadece delğ bouu le oraılı olmaacaır. Daresel br del ç erada geçe ışıma marı delğ çapıa rasgele br del ç se e büü açılı bouua bağlıdır. Ya eralama apablme ç era üerde deller e büü açılı marı arım dalgabouda daha üçü olmalıdır. Açılı marıı λ0 da daha üçü olması durumuda lele eer 4 A a le oraılı olara değşr (a aralığı arıçapı A açılığı alaıdır). Başa br deşle lele eer elersel aralı bouu dördücü uvve le oraılı olara aıflar. ra üerde üçü deller gele ışımaı aıflaablmesde dolaı eralar ıgara a da afes şelde olablrler. Bu durumu orulu ıla ugulamalar olablmeedr. Öreğ br ürüü faı ç hava grş gerel se amame apalı br meal ullama ugu olma. Tab bu durumda ıgaraı del açılığı arım dalgabouda olduça üçü olmalıdır. ğer ıgara deller sal dalgabouda daha büü olursa ıgara era görev görmeecer. Kullaılaca eraı male ve ağırlığıı düşü olması açısıda ıgara şelde apılması daha ugu olmaadır. Arıca mrodalga fırılarda olduğu gb eraı şeffaf a ara arafıı görüür halde olmasıı erch edlebleceğ durumlar ç ıgara e ugu seçm olacaır. Mrodalga fırıları pecereler geellle a=0.5mm (elersel uulu 00 de daha üçüür) arıçaplı aralılarda oluşa era le aplıdır. raı baırda apıldığı alılığıı 0.0ch olduğu ve cm de N=50 ae del olduğu düşüülsü. Deller olmada bu eraı lem gücü -3000dB cvarıadır ve olduça dealdr. Dell halde lele güç 4 a T 0 log 0 Adeller (3.35) fadesde hesaplaır. Burada A deller del alaıı üm alaa oraıı gösermeedr ve
8 A deller N a 0. 4 (3.36) olara buluur. Başa br deşle eraı alaşı 40% ı dellerde ala 60% ı se mealde oluşmaadır. İc formülü brcde ere oarsa 4 a T 0log 0 N a 00dB (3.37) ıgaralar le eralama durumuda lem gücü alaşı olara -00dB olur. Igara eralar ç öeml br sıırlaıcı faör lee alılığıdır. Freas ço üse(a der alılığı üçü) olmasıa rağme lee eraa gerel derlğ sağlaamaablr. Dğer br sıırlama se eralama apılması geree çoğu erde aağa aılı sö ousudur a ua ala alaşımları ullaılama. Böle br durum ç geelde ullaıla br alaşım (O 988) l T 0 log 0 4 (3.38) şeldedr. Burada l erada e büü açılığı gösermeedr. Br eraı çalışablmes ç opralaması gereme. Aslıda eraı opralaması eralama elğ arırıp aalma. ğer elero cha amame apaılmış se ve dışarıa ablo çımıorsa eraı opralaması gereme. Faa eğer uuda dışarıa ablo çııor se opralamamış br era apasf br e apablr. Başa br deşle opralamamış br era uu çersde farlı devreler arasıda saller brleşrmee sebep olur. Bu durum eralama elğ düşürme faa ürüü ed çersde haalı çalışmasıa sebep olablr. Bu durumda eralar geellle opralamalıdır. Şel 3. bu durumu ah emeedr. Arıca ullaıcı güvelğ baımıda ürüde oluşablece aça aımlarda oruma ç eraı opralaması ugu olacaır (Schm 00).
9 Grş Çıış Grş Çıış Grş Çıış Grş Çıış Grş Çıış Topralama Grş Çıış Grş Çıış Grş Çıış Şel 3. Topralamış ve opralamamış eraları arşılaşırılması. (a) opralamamış br era çde devre (b) a da durum ç eşdeğer devre (c) opralamış br era çde devre (d) c de durum ç eşdeğer devre.
30 3.7 Aeler Prae devreler geellle sal aımıı öüe ers aa br döüş aımı çerr. Öreğ ell lem haıda eller brbre paraleldr ve sal aımı le döe aım brbre ers öde lerlerler. Teller aı cvarıda br ala oluşur faa ellerde ualaşıça eller brbr oluşurduğu alaları pal erece br e oluşururlar. Souç olara böle br durumda ço aıf br ışıma sö ousu olur. Br lem haıda ışıma oluşurablme emel olu vardır. Bular eler dpol ve mae dpoldür. Yarım dalgabolu dpol oluşurablme ç Şel 3.3 de görüldüğü gb λ4 uuluğuda lem haı açı devre edlmeldr. İlem haıa ugulaa gerlm le ha üerde dura dalgalar oluşacaır ve grş empedası (deal olara) ısa devre gb görüecer. Bu geomer le ço a br ışıma oluşurulablecer. Şmd lem halarıı souda eller brbrde 90 açalım. Ye lem haı üerde dura dalgalar oluşacaır ve uçlarda aım sıfıra gdecer. Faa şmd ellerde aım aı öde amaadır ve verml br ışıma gerçeleşre λ dpolü oluşmuşur. İlem haıa ugulaa güç ae üerde sürel olara aıldığıda arı ae grş empedası sıfır değldr. Şmd ae (deal olara) 73Ω lu br grş drece sahpr. Ae üerde aıla güç P V I I R grş (3.39) şelde hesaplaablr. Ae açı devre (üse empedas) şelde olduğu ç aı alada eler ala bası haldedr.
3 Şel 3.3 Dpol ae oluşurulması. Olar aımı öüü esl çgler aım büülüğüü gösermeedr. Moopol br ae dpol ae arısıdır. Br moopol ae br lee (öreğ er dülem) üerde de olara oumladırılmışsa lee br asııcı gb davraır ve dpolü dğer arısıı es oluşurur. Br moopolü verml br şelde çalışmasıı sağlama ç devre oprağı asıma ç ullaıla leee bağlamalıdır. Topra üerde moopolü ışıma dese de dpolü ışıma dese üs arısı le aı şele sahpr. Arıca moopolü ışıma drec dpolü sahp olduğuu am olara arısıa eşr. Öreğ λ4 moopol ae ışıma drec λ dpol ae ışıma drec arısıa eş olur R 4 moopol 0. 5 R dpol 73 36. 5ohm (3.40) Mae dpol eler dpolü dr. Tam dalgabolu mae dpol oluşurablme ç l olara λ uuluğuda lem haı ısa-devre edlr. İlem haıa gerlm ugulaması le ha üerde dura dalgalar oluşur ve grş empedası (deal olara) br açı devre gb görüür. Daha sora eller Şel 3.4 de gb masmum ala oluşuraca şelde bçmledrlrler. Kare bçml olalar da
3 ışıma apmasıa rağme e büü ala daresel bçml haldr. Telde aımlar brbr pal emeler. Ae şel ısa devre gb olduğuda aı alada mae ala basıdır. Mae dpol geellle hala ae olara smledrlr. Tam dalgabolu ae ışıma drec (deal olara) 00Ω cvarıdadır. Şel 3.4 ala ae oluşurulması. Olar aım öler esl çgler aım büülüğüü gösermeedr. Aeler öeml br öellğ arşılılılı uralıdır. Karşılılılı uralı br ae alıcı ve verc öelller aı olduğuu fade eder. Br ae verc olara çalışıorsa alıcı olara da çalışır buu ers de doğrudur. Ae ışıma dese ve ae besleme empedası gb ae araers öelller ae alıcı vea verc olara ullaılmasıa bağlı değldr. Bu ural dolaısıla cep elefoları gb ürülerde aı ae hem alıcı hem de verc olara ullaılır. Br ae adığı güç marı ae elersel uuluğua bağlı olara değşr. M l 50m br eler dpol ae (AM rado) 00M l.5m br eler dpol ae (FM rado) le aı gücü aar. Çüü ae de elersel uuluğu (λ) brbre eşr. Br ae ışıma verm geellle ışıma drec de adladırıla paramere le fade edlr. Br aede aıla güç marıı hesaplama ç ae ışıma drec le aee gele oralama aım çarpılır. P I ae R ışıma (3.4)
33 Aeler haıda öeml br blg de ae her oasıda aım değer farlı oluşudur. lersel olara üçü aeler ışıma drec ae elersel uuluğuu ares le oraılıdır. Şel 3.5 eler dpolü ışıma drec ae elersel uuluğua bağlı olara asıl değşğ gösermeedr. Ae ışıma drec (Ω) ler dpol Ae uuluğu (λ) Şel 3.5 ler dpolü ışıma drec ae elersel uuluğu le değşm. Aeler üm ölere aı ışımaı apmalar. Ae ölü bağımlılığı ae ışıma dese le göserlr. λ uulua ae sahp olduğu ışıma dese olduça bas br apıdadır. Böle br aee gele gücü çoğu ae uuluğua d bçmde aılır ve ae üerde üler haree eğ doğruluda ışıma gerçeleşme. Yaa ve de dpol ae ç ışıma deseler Şel 3.6 de verlmşr.
34 Şel 3.6 λ dpol ae 3 boulu ışıma dese. leromae dalga boşlua haree edere eler ala mae ala bleşeler ve haree öü brbre dr. Bu sıırlamalar çersde eleromae ala bleşeler 360 l br alada herhag br öde olablr. Buu ae öü belrler. Br eler dpol ç eler ala dpol el öüde polare edlr. Mae ala da eler alaa d olaca şelde medaa gelr. Mae dpol aelerde mae ala smer ese doğrulusuda medaa gelr. Ae polarasou geellle er üe referas alıara de vea aa olara fade edlr. Öreğ br arabada moopol rado ae de polarasoa sahpr. İ br sal lem ç alıcı ae le verc ae aı polarasoda bulumalıdır. ğer alıcı ve verc aeler farlı polarasolarda erleşrlmşler se sal gücü alaşı 3dB aıflaacaır. Dalgabou büü olduğu ç AM rado aeler olduça uu olacaır. Bu üde de polarasolu olara erleşrlmeler daha ugudur. FM rado ve TV aeler de aa vea daresel polarasolu seçleblr. Daresel polarasolu br ae eş marda hem aa hem de polarasolu dalgaları çerr. Daresel polaraso sm verlmes sebeb dalga haree eçe polarasou dömesdr. Daresel polarasolu
35 dalgalar aa ve de polarasolu alıcı aeler arafıda eş şelde algılaır (Schm 00). 3.7. Cep elefolarıda ullaıla aeler Bular Br ae asarlaıre dae alıması geree paramereler mevcuur. Grş empedası Bad geşlğ Kaaç ve ışıma dese Çalışma freasıdır. Kablosu ssemlerde ullaıla br ço ae çeşd vardır. Buları e agı ullaılaları (Fugmoo ve James 994); Moopol ae ala ae Sarmal ae PIFA (Plaar vered-f aea) şelde sıralaablr. Şel 3.7 de görüle moopol aeler Şel 3.8 de görülebleceğ gb 360 l br alaa eş ışıma apabldler ç cep elefou ugulamalarıda e ço erch edle aeler arasıdadır. Bu aeler çoğulula de polarasolu olara ullaılırlar. İdeal opra dülem üere erleşrlmş p ce sldr br moopol ae reoas freasıda grş resası alaşı olara 36.5 ohm dur. Moopol aeler Şel 3.9 ve Şel 3.0 de görülebleceğ gb düf ve apasf üleeblrler bu saede sele ışıma daha ısa bolu aele elde edleblmeedr.
36 (a) (b) (c) Şel 3.7 (a) Tel moopol (b) Şer moopol (c) bou aarlaablr moopol. Şel 3.8 Br moopol ae aa dülemde ışıma dese. Şel 3.9 Moopol ae apasf olara ülemes. Şel 3.0 Moopol ae düf olara ülemes.
37 Şel 3. de görüle ddörge hala aeler ışıma deseler Şel 3. de gbdr. Arıca bu aeler bağladıları chaı çe de erleşrleblrler. Yüse freaslarda ae bouları daha da üçüleceğde çer erleşrme olalaşacaır. ala aeler ışıma drec halaı elersel bouua bağlı olara ço üçü değerlerde 00 ohm a adar değşeblmeedr. Küçü e halada oluşa ae ışıma verm düşüür faa çolu hala ullaılara vevea ferr çerde ullaılara verm leşrleblr. Şel 3. Ae apıları (a) Tepe erleşml (b) Kear erleşml (c) Kear erleşml çolu hala. (a) Şel 3. (a) Tepe erleşml ddörge halaı aada ışıma dese (b) Kear erleşml ddörge halaı aada ışıma dese. (b) Şel 3.3 de görüldüğü gb sarmal ae dügü sldr sargılarda oluşmaadır. Bu ae de moopol ae ışıma desee sahpr ve de polarasolu olara ullaılır. Sarmal aeler reoas freasıda ullaıla boları λ4 moopolde daha ısa olduğuda ullaışlıdır.
38 Şel 3.3 Sarmal ae. PIFA aeler üçü apıları sebeble bağladıları chaı uusu çerse rahalıla erleşrleblmeler sebeble üerde brço araşırmalar apılmışır (lsherbe ve ar. 00). Şel 3.4 de görüldüğü gb F ae emel olara L aede ürelmşr. L ae aslıda moopol ae L bçmde dödürülmüş haldr. L bçm saesde ae bouu üçülmesle brle ışıma drec ve ba geşlğ aalmışır. Şel 3.5 e PIFA ae apısı ve Şel 3.6 da cep elefouu arasıa erleşrlmş PIFA ae görülmeedr (Berhard ve Mchelsse 00 Isader ve Yu 00). PIFA ae bu bağlaıla 360 l br alaı apsaacağı Şel 3.7 de görüleblmeedr (Browe ve ar. 005) (a) (b) Şel 3.4 (a) L ae (b) F ae.
39 Topra dülem Dü elema Kısa devre levhası TM lem haı Şel 3.5 PIFA ae apısı. Şel 3.6 Cep elefou üerde ara erleşml PIFA ae.
40 Masmum öelcl = Şel 3.7 PIFA ae ua ala ışıma dese.
4 4 LKTROMANYTİK DALGANIN SAYISAL ANALİZİ Blm adamları ala problemler çöme ç braç e ullaırlar. Bu eler deesel aal ve saısal öemler de sııfladırılablr. Deesel çalışmalar pahalı ama ala bae ehlel ve geellle paramereler değşrlemedğ br uğraşır. Faa saısal aaller ümü maemasel formüller basleşrere ullaır. leromaee e ço ullaıla saısal aal öemler: Zamada solu farlar öem (Fe dfferece me doma mehod) Ağırlılı arılar öem (Mehod of weghed resduals) Mome öem (Mome mehod) Solu elemalar öem (Fe eleme mehod) İlem haı modellemes (Trasmsso le modelg) Moe Carlo öem (Moe Carlo mehod) alar öem (Mehod of les) Bu öemler sadece eleromae alaıda değl aı amada aışalar ısı rasfer ve aus gb oularda da ullaılmaadır. Saısal öemler geellle alaşı souçlar verr faa bu souçlar mühedsl çalışmaları ç eerl doğrulu oraıa sahpr. Aal öemlerle çöüleble problemler çoğu saısal öemlerle de çöüleblmeedr. leromae alaıda problemler saısal çöümü 960 lı ıllarda a moder üse hılı blgsaarları var olduğu ıllarda başlamışır. O amada ber armaşı eleromae problemler çöümü ç olduça gare sarf edlmşr. Saısal aal sağladığı e öeml avaa ço f vea maema blmese gere almada lgl paramereler aracılığıla problem çöümüü gerçeleşrleblmesdr (Sadu 000). Br eleromae asarımı apılablmes ç ssem maemasel modelleme le aal apılması gerer. Normal olara ullaıla model çeşd; see doğrulu oraı oplam aal amaı gerel souçları çeşllğ freas bad geşlğ gb paramerelere bağlıdır. Öreğ br ssem alça freas
4 araersğ modellemes; gerlm ve aım aaları dreç odasaör ve bob değerler gb paramereler de ullamaı gererr. Ssemde gerlm ve aımlar empedas hesabı le buluablr. leromae problemler sııfladırılması problem çöümüde hag öem ullaılması gereğ belrlemes ç gereldr. Sürel ama problemler problem oluşura şarlara bağlı olara farlı şellerde düeleeblr. Bu şarlar aşağıdalerde br olablr: Problem çöüm bölges Problem aımlaa asıl delem a da İlgl sıır oşulları. Aslıda bu üç madde br problem ess olara aımlaablr. Baı durumlarda bu sııflamalar brbrde bağımsı olablr (Sadu 000). Ço üse freas (VF) beemler ç ssem fî apısı ormal olara eler araersğ eler. Öreğ baır olu üerde br döemeç (drse) sal büülüğüde br aıflamaa sebep olur. Çüü baı eleromae dalgalar döemeç edele medaa gele uumsulua dolaı asımaadır. Alça freaslarda dalgabouu büü oluşuda öürü bu e hmal edleblr. Öreğ boşlua 50 l br sal 6000000 m l br dalgaboua sahpr. Bua arşı 0 G l br sal sadece 0.03 m l br dalgabou vardır. Büü dalgaboua sahp saller geellle fî elerde süresllerde ve eleromae grşmde daha a elerler. Aal apılaca apıı öelllere bağlı olara modelleme a da üç boulu olablr. Üç boulu modelleme üm ölerde fî apıda değşller hesaplar. Bua arşı boulu modelleme ele alımaa üçücü boua değşm olmadığıı varsaar. Şel 4. de br apıı ve üç boulu göserm bulumaadır. Şelde boulu çmde - dülem dae alımışır ve öüde apıda değşller hesaplamaacaır. Bu sebeple üç boulu modelleme geellle dügü olmaa (o-uform) fî a da elersel apıda ullaılır. Faa maalesef üç boulu modelleme daha büü beem amaı gererr.
43 3 boulu model boulu model İ bouluda bu oada değşm hesaplama Şel 4. ve 3 boua modelleme. 4. Zamada Solu Farlar (FDTD) Yöem FDTD öem ama bölgesde çöümleme apa ve gereğde freas bölges verler Fourer döüşümü olula oluşurable br er. Bu öem ama bölgesde Mawell delemler arı forma döüşürere çöümü gerçeleşrr. Mawell delemler ısm dferasel delemler (PD) çöümleme ç e aıda dör sebep vardır: PD delemler doğru souçlar verr. Zama bölges PD öemler geellle marsl delemler oluşurmalar (freas bölges ç geellle sere mars delemler oluşur). Komples değerl maleme öelller ullaılablr. PD öemler ullaımı ç blgsaar aaları eerldr.
44 Bu öem öelller: Te uarma le geş ba freas cevabı ahmler elde edeblme Gelşgüel 3 boulu csmler modelleeblme Farlı leellere sahp br csm eleşm celeeblme Kaıplı deler mae aorop vevea doğrusal olmaa çoğu csmler modelleme ç freas bağımlı emel paramerelere sahp olma Saçıla eleromae dalgalar ae paramereler radar es (RCS) üede oluşa alalar aımlar güç oğuluları ü dağılımları ve csme üfu ede eleromae dalgaı hesaplamalarıı apablmesdr. FDTD algormasıı emel ama bölgesde ürevl Mawell delemde oluşmaadır. Bu delemler mere far delemler aracılığıla far delemler hale döüşürülür. Delemler arı amalı halde aıldığıda oumda değşllerde alıca e aı omşu eleşmler değerledrlmee alıır. İceleece ola oram geellle Şel 4. de göserldğ gb ddörgelere arılmış brm hücrelerde oluşmaadır. Bu hücrelere Yee brm hücreler delmeedr. Şel 4. Yee brm hücreler
45 Çöülece ola problemlerde celeme alaı sıırladırılmalıdır as adrde adım adım apıla hesaplamalar sosua adar gder. Sıırlarda apıla hesaplamalarda ıpı eleromae dalga asıormuş gb br e oluşur. Bu e oluşmasıı öleme ç uucu sıır oşulları (Absorbg Boudar Codos ABCs) ugulaır. 4. FDTD Yöem İç Mawell Delemler Mawell delemler br ve üç boua celeere FDTD algormasıa ugu hale gerlmeldr. Kaa olmaa aıplı br oramı düşüelm. Mae aıpları emsle eşdeğer mae aım oğuluğu J M J M (4.) bağıısıla fade edlr. lersel aıpları hesaplaablme ç de eşdeğer eler aım oğuluğu J J (4.) şelde verlr. Burada ρ ohmmere brmde eşdeğer mae dreç σ se Sm brmde elersel leelr. Bölece Mawell delemler (4.3) (4.4) olara düeleeblr.
46 4.. Üç boulu formülaso Yuarıda roasoel delem veör bleşeler aıldığıda üç boulu aree oorda ssemde alı delem elde edlr: (4.5a) (4.5b) (4.5c) (4.6a) (4.6b) (4.6c) Alı PD delemde oluşa bu ssem FDTD algormasıı gelşrlmesde emel oluşurmaadır. 4.. İ boulu formülaso İ boulu problemde oordaları brde herhag br değşm olmadığı düşüülür. ese bouca değşm olmadığıı varsaara e göre alıa ısm ürevler sıfır olacaır.
47 Aal bouuu e drgemesde durum sö ousu olacaır. Bular ee eler (T) ve ee mae (TM) dr. TM moduda problem geomer esee ( ese) d olara sadece mae ala bleşeler buluur. T moduda se esee d olara sadece eler ala bleşeler buluur. TM moduu formüller: (4.7a) boulu TM modu (4.7b) (4.7c) T moduu formüller: (4.8a) boulu T modu (4.8b) (4.8c) TM ve T modları orop maerallerde oluşa apılar ç amame brbrde bağımsıdır. Ya bu modlar brbrle eleşm halde olmada oluşablrler. em TM hem de T moduda oluşa problemlerde arı çöüm süperposo öemle brleşrleblr.
48 4..3 Br boulu formülaso Burada celeece problemlerde oordaa hçbr değşm olmadığı var saılır. Öre olara ve esede değşm olmadığı düşüülürse ve esee göre alıa ısm ürevler sıfır olacaır. Ya problem br boulu ve dalga aılımı öüde olacaır. Br boulu delem oluşurure boulu TM vea T delemler ele alımalıdır. ag modu değerledrmee aldığııa bağlı almasıı souç eredese aı çımaadır. İ boulu TM modu e boua drgeece olursa: (4.9a) (4.9b) (4.9c) Bu delemler brcs olmaacağı =0 aıda alaıı sıfır olduğu durum düşüülürse alaşılablr. Bölece bu delemlerde sadece ve çere aes almaadır. br boulu TM modu (4.0a) (4.0b) Beer şelde boulu T modu br boua drgeere apılaca olsadı souça ve bleşeler çere delemler aşağıda gb olurdu:
49 br boulu T modu (4.a) (4.0a) Br boulu T ve TM moduu ugulamada brbrde farı brbre d dülemsel dalgaları emsl emelerdr. Dolaısıla T a da TM moduu seçme bağlı almada sele ese değerledrmee alıara gerel polarasoda dülemsel dalga elde edlr. Br boulu TM ve T moduda görüldüğü üere hem mae ala bleşe hem de eler ala bleşe esee d oumdadır. Dolaısıla ee eleromae TM modu sö ousu olmaadır. 4.3 Solu Farlar ve Yee Algorması Bu ısımda Yee algorması ullaılara FDTD formüller oluşumu alaılacaır. Yee algorması Mawell delemlerde oum ve ama ürevl delemler solu far alaşımı üere gerçeleşrlmşr. İl olara aıpsı durum ç Delem (4.0a) düşüülürse (4.) bçme döüşür. Türev las aımı ullaılaca olursa
50 lm 0 lm 0 (4.3) Şel 4.3 e Delem (4.3) ü çöüldüğü () oası görülmeedr. () Zama değşm değşm Δ Δ ( ) Koum Şel 4.3 Mawell delemler arılaşırılmasıı br boulu halde oumama lşs Bu oada oum ve ama ürevler eş gb göserld faa bular asıl ala değerler değldr. () oasıda amada ve oumda bu şelde arılaşırma apma Mawell delem doğruluğuu eleme. Ya ürevl delemler ere mere far delemler oulara arılaşırma apılablr. Bölece Delem (4.3) ( ) ( ) ( ) ( ) (4.4)