İletken Düzlemler Üstüne Yerleştirilmiş Antenler

Benzer belgeler
İnce Antenler. Hertz Dipolü

Işıma Şiddeti (Radiation Intensity)

Bir antenin birim katı açıdan yaydığı güçtür. U=Işıma şiddeti [W/sr] P or =Işıma yoğunluğu [ W/m 2 ]

Doç. Dr. Sabri KAYA Erciyes Üni. Müh. Fak. Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü. Ders içeriği

Doç. Dr. Sabri KAYA Erciyes Üni. Müh. Fak. Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü. Ders içeriği

Elektromanyetik Dalga Teorisi

2-MANYETIK ALANLAR İÇİN GAUSS YASASI

Radyo Antenler

Dizi Antenler. Özdeş anten elemanlarından oluşan bir dizi antenin ışıma diyagramını belirleyen faktörler şunlardır.

Manyetik Alanlar. Benzer bir durum hareketli yükler içinde geçerli olup bu yüklerin etrafını elektrik alana ek olarak bir manyetik alan sarmaktadır.

Statik Manyetik Alan

Elektromanyetik Dalga Teorisi Ders-3

Manyetik Alan Şiddeti ve Ampere Devre Yasası

DENEYİN AMACI Akım uygulanan dairesel iletken bir telin manyetik alanı ölçülerek Biot-Savart kanunu

Bu bölümde Coulomb yasasının bir sonucu olarak ortaya çıkan Gauss yasasının kullanılmasıyla simetrili yük dağılımlarının elektrik alanlarının çok

SİLİNDİRİK ELEKTROT SİSTEMLERİ

AKDENİZ ÜNİVERSİTESİ. Anten Parametrelerinin Temelleri. Samet YALÇIN

Bölüm 24 Gauss Yasası

MIT 8.02, Bahar 2002 Ödev # 6 Çözümler

Elektromanyetik Dalga Teorisi

Doç. Dr. Sabri KAYA Erciyes Üni. Müh. Fak. Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü. Ders içeriği

ELEKTROMANYETİK DALGALAR

MANYETİK ALAN KAYNAKLARI Biot Savart Yasası

- 1 - ŞUBAT KAMPI SINAVI-2000-I. Grup. 1. İçi dolu homojen R yarıçaplı bir top yatay bir eksen etrafında 0 açısal hızı R

ELEKTROMANYETIK DALGALAR

4 ELEKTRİK AKIMLARI. Elektik Akımı ve Akım Yoğunluğu. Elektrik yüklerinin akışına elektrik akımı denir. Yük

Antenler, Türleri ve Kullanım Yerleri

HİDROLİK. Yrd. Doç. Dr. Fatih TOSUNOĞLU

ELEKTRİKSEL POTANSİYEL

Elektrik Akımı, Direnç ve Ohm Yasası

Hareket Kanunları Uygulamaları

TİTREŞİM VE DALGALAR BÖLÜM PERİYODİK HAREKET

2.5. İletkenlerde R, L, C Hesabı İletim Hatlarında Direnç (R) İletim hatlarında gerilim düşümüne ve güç kaybına sebebiyet veren direncin doğru

KORONA KAYIPLARI Korona Nedir?

Alternatif Akım Devre Analizi

MANYETIZMA. Manyetik Alan ve Manyetik Alan Kaynakları

Statik Manyetik Alan

BAHAR YARIYILI FİZİK 2 DERSİ. Doç. Dr. Hakan YAKUT. Fizik Bölümü

ELEKTROMANYETİK DALGA TEORİSİ DERS - 5

KUTUPLANMA (Polarizasyon) Düzlem elektromanyetik dalgaların kutuplanması

FİZİK II - Final UYGULAMA

YRD.DOÇ. DR. CABBAR VEYSEL BAYSAL ELEKTRIK & ELEKTRO NIK Y Ü K. M Ü H.

BÖLÜM 2. FOTOVOLTAİK GÜNEŞ ENERJİ SİSTEMLERİ (PV)

BÖLÜM 4: MADDESEL NOKTANIN KİNETİĞİ: İMPULS ve MOMENTUM

ALTERNATİF AKIMIN TEMEL ESASLARI

ANKARA ÜNİVERSİTESİ GAMA MESLEK YÜKSEKOKULU ELEKTRİK VE ENERJİ BÖLÜMÜ ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI TEKNOLOJİSİ

Leyla Yıldırım Bölüm BÖLÜM 2

Elektrik ve Magnetizma

Şekil-1. Doğru ve Alternatif Akım dalga şekilleri

ýçindekiler Ön Söz xiii Antenler Temel Anten Parametreleri

Öğretim planındaki AKTS Antenler ve Yayılım Ders Kodu Teorik Uygulama Lab.

İMÖ 206 VİZE SINAVI - 18 NİSAN 2003

Fizik II Elektrik ve Manyetizma Manyetik Alan Kaynakları-1

FIZ Arasınav 9 Aralık 2017

Dahili Bobinlerin En İyi İçsel Sinyal/Gürültü Oranı Kullanılarak Değerlendirilmesi

8. ALTERNATİF AKIM VE SERİ RLC DEVRESİ

ELEKTRİK AKIMI Elektrik Akım Şiddeti Bir İletkenin Direnci

14. SİNÜSOİDAL AKIMDA DİRENÇ, KAPASİTE, İNDÜKTANS VE ORTAK İNDÜKTANSIN ÖLÇÜLMESİ

ELEKTROMANYETİK DALGALAR VE ANTENLER BARIŞ POLAT SEMA BACANAK

ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ ELEKTROMANYETİK DALGA TEORİSİ VİZE SORULARI :.. OKUL NO ADI SOYADI

V = g. t Y = ½ gt 2 V = 2gh. Serbest Düşme NOT:

Mühendislik Mekaniği Dinamik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

2014/2 MÜHENDİSLİK BÖLÜMLERİ FİZİK 2 UYGULAMA 4

ELEKTROMANYETIK DALGALAR

Mühendislik Mekaniği Statik. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

Elektrostatik Elektrik Alan Elektrik Akı Kondansatör. Kaynak : Serway-Beichner Bölüm 23, 24, 26

Ahenk (Koherans, uyum)

Yer Tabakaları Arasında Elektromagnetik Dalga Yayılımı

olduğundan A ve B sabitleri sınır koşullarından

EĞİTİM-ÖĞRETİM YILI 11 SINIF FİZİK DERSİ DESTEKLEME VE YETİŞTİRME KURSU KAZANIMLARI VE TESTLERİ

DENEY 2. Statik Sürtünme Katsayısının Belirlenmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi

Alternatif Akım Devreleri

FİZ217 TİTREŞİMLER VE DALGALAR DERSİNİN 2. ARA SINAV SORU CEVAPLARI

BÖLÜM 9 ÇÖZÜLMESİ ÖNERİLEN ÖRNEK VE PROBLEMLER

T.C. Ölçme, Seçme ve Yerleştirme Merkezi

MANYETİK İNDÜKSİYON (ETKİLENME)

T.C. Ölçme, Seçme ve Yerleştirme Merkezi

Işınım ile Isı Transferi Deneyi Föyü

EMAT ÇALIŞMA SORULARI

1. Sunum: Kapasitans ve İndüktans. Kaynak: Temel Mühendislik Devre Analizi, J. David IRWIN- R. Mark NELMS

DİELEKTRİKLER 5.1 ELEKTRİK ALANI İÇİNDEKİ YALITKAN ATOMUNUN DAVRANIŞI

elektrikle yüklenmiş

Ders 3- Direnç Devreleri I

BÖLÜM I GİRİŞ (1.1) y(t) veya y(x) T veya λ. a t veya x. Şekil 1.1 Dalga. a genlik, T peryod (veya λ dalga boyu)

KAYMA GERİLMESİ (ENİNE KESME)

Yrd. Doç. Dr. Fatih TOSUNOĞLU Erzurum Teknik Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

dq I = (1) dt OHM YASASI ve OHM YASASI İLE DİRENÇ ÖLÇÜMÜ

Doğrusal Demet Işıksallığı 2. Fatma Çağla Öztürk

Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi, Fizik Bölümü Fizik II Dersi Birinci Ara Sınavı

KARABÜK ÜNİVERSİTESİ Öğretim Üyesi: Doç.Dr. Tamila ANUTGAN 1

ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ FİZİK II LABORATUVARI DENEY 2 TRANSFORMATÖRLER

Hareket halindeki elektrik yüklerinin oluşturduğu bir sistem düşünelim. Belirli bir bölgede net bir yük akışı olduğunda, akımın mevcut olduğu

14. ÜNİTE GERİLİM DÜŞÜMÜ

Fizik II Elektrik ve Manyetizma Akım, Direnç ve Elektromotor Kuvvet

Elastisite Teorisi Düzlem Problemleri için Sonuç 1

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü-Fizik Bölümü

Newton un II. yasası. Bir cismin ivmesi, onun üzerine etki eden bileşke kuvvetle doğru orantılı ve kütlesi ile ters orantılıdır.

Rev MANYETİK AKI VE ENERJİ TRANSFERİ

Transkript:

İletken Düzlemler Üstüne Yerleştirilmiş Antenler Buraya dek sınırsız ortamlarda tek başına bulunan antenlerin ışıma alanları incelendi. Anten yakınında bulunan başka bir ışınlayıcı ya da bir yansıtıcı, antenin ışıma özelliklerini değiştirir. Örneğin, yer üstüne yerleştirilmiş bir anten düşünelim. Antenin yaydığı enerjinin bir bölümü doğrudan doğruya alıcıya giderken, bir bölümü de yer yüzeyinden yansıyarak gider. Genelde, yer kayıplı bir ortam olarak düşünülebilir. Yerin etkisi EM dalganın frekansına ve kendi özelliklerine bağlıdır. Düşük frekanslı EM dalgalarda yer iyi iletken gibi davranır. Kolaylık olsun diye ilk olarak yerin tam iletken olduğunu varsayalım

Görüntü Alma Tam iletken bir düzlemin yansıtıcı etkisi görüntü alma ilkesi uygulanarak işe katılır. Buna göre iletken düzlem kaldırılır ve gerçek anten ile görüntüsünden oluşan dizinin alanı incelenir. Gerçek anten P 1 P 2 h 1 i 1 r 2 i 2 r R 1 R 2 h Görüntü anten

Gerçek ve Eşdeğer Problemimiz

Düşey elektriksel dipol z 1 r 1 r P z r 1 r 2 r h h 2 y h h i r 2 y x

Dipol antenin Hertz dipolü olduğunu yani üzerinde I 0 sabit akımın olduğunu kabul edelim. P noktasına doğrudan ve yansıyarak ulaşan alanlarının elektrik alan bileşenleri aşağıdaki gibi yazılabilir. h h z i r 1 r r 2 y Uzak alan bölgesi için üstel terimler için uzaklık ifadeleri aşağıdaki gibi yazılabilir Genlik terimlerinde r=r 1 =r 2 alınabilir. Bunlar yukarıdaki alan ifadelerinde yerine konulup toplamları alınırsa aşağıdaki toplam alan elde edilir. Dizi Katsayısı

Toplam alan antenin yerden yüksekliğine bağlı olarak değişir. h> /4 için yan kulakçıklar oluşmaya başlar. Genelde toplam kulak sayısı aşağıdaki bağıntı ile bulunan değere en yakın tam sayı ile bulunur. Kulak sayısı=(2h/ )+1

Toplam alan tek başına bulunan antenin alanından farklı olduğuna göre, yönelticilik ve ışıma direnci de farklı olacaktır. Bunları bulabilmek için öncelikle r yarıçaplı yarım küre yüzeyi boyunca ışınlanan toplam gücü bulmak gerekir kh için, bu bağıntı tek başına bulunan antenin ışınladığı güce eşit olur. kh=0 için ise, tek bir antenin ışınladığı gücün iki katı elde edilir.

Işıma şiddeti ve yönelticilik aşağıdaki gibi bulunur Maksimum değere kh ve = /2 iken ulaşır

ÖDEV Yerden yükseklikleri aşağıda verilen iletken zemin üzerinde bulunan düşey hertz dipolünün ışıma diyagramlarını elde ediniz. h=0.3 h=0.485 h=0.6 h=0.8 h=

Basit, ucuz, çok yönlü antenlerdir Kare, dikdörtgen, daire veya başka geometrik biçimlerde olabilirler Küçük bir dairesel halka veya karesel çerçeve, manyetik dipole eşdeğerdir Yarıçapı çok küçük olan çerçeve antenlerin ışıma dirençleri kayıp dirençlerinden daha küçüktür. Bu sebeple bu antenle radyo iletişim anteni olarak çok seyrek kullanılır. Verimin önemli olmadığı durumlarda alıcı olarak kullanılırlar. Işıma dirençlerini arttırmak için elektriksel çerçeve uzunluğu (yani sarım sayısı) arttırılır. Işıma direncini arttırmanın bir yolu da ferrit çekirdek kullanmaktır. Ferritlerde, manyetik geçirgenlik yüksek olduğundan, manyetik alan ve dolayısıyla ışıma direnci büyük olur.

Küçük dairesel çerçeve (Manyetik dipol) z = /2 r R I l d y dl =a.d x

Işıma Alanları Yarı çapı a olan dairesel halkadan akan akım i=i 0.coswt olsun. Çerçevenin yarıçapı dalga boyundan çok küçük olduğu için akımın noktadan noktaya değişmediği kabul edilir.

Işıma Alanları Çerçeve antenden ışınan alanların hesabı için izlenecek yol dipol anten ile aynıdır. I 0 akımının P noktasında oluşturacağı vektör potansiyeli ifadesi aşağıdaki gibidir. akım dağılımı aşağıdaki gibi yazılabilir

Çerçeve üzerindeki herhangi bir noktadan gözlem noktasına olan R uzaklığı aşağıdaki gibi yazılabilir.

Manyetik vektör potansiyelinin bileşeni aşağıdaki gibi yazılabilir. I akımı sabit olduğu için, çerçeve antenden ışınan alan açısının fonksiyonu değildir. Herhangi bir açısı için; örneğin =0, yukarıdaki denklem aşağıdaki gibi yazılabilir.

I m : Manyetik akım (sabit) Manyetik Dipol

Güç yoğunluğu ve ışıma direnci Çerçeve antenin komplex güç yoğunluğu aşağıdaki gibi yazılabilir: Bu ifadenin küre yüzeyi boyunca integrali alınırsa toplam güç bulunur. W nın integrale herhangi bir katkısı olmaz. Katkısı olan bileşen W r bileşenidir.

Yukarıda verilen ışıma direnci 1 sarımlık çerçeve içindir. N sarıma sahip çerçeve anten için yanda verile ifade kullanılır. Güç yoğunluğu ve ışıma direnci

Işıma Direnci İfadeleri Tek Sargılı Çok Sargılı

ÖRNEK Tek sarımlı ve 8 sarımlı halka antenlerin ışıma dirençlerini bulunuz. Halkanın yarıçapı /25 ve ortam boşluktur. Tek sarım 8 sarım

Anten Verimi Anten verimi ışıma ve kayıp dirençlerine bağlıdır. Verimi arttırmak için sarım sayısını arttırmak gerekir. Ama çok sarımlı çerçeve antende akım dağılımı oldukça karmaşıktır ve verimi matematiksel yoldan belirleyebilmek oldukça zordur. Bu durumda ancak deneysel yöntemlere başvurulabilir. Genellikle çerçeve antenin yarı çapı küçük ise, kayıp direncini bulmak için doğrusal iletkenin yüzey direncini veren bağıntıdan yararlanılır. İletken boyu halkanın çevre uzunluğuna eşit olarak alınır. Tek sarım için bu kabul uygun olmakla birlikte, çok sarımlı halka için yeterli değildir. Çünkü çok sarımlı halkada akım dağılımı düzgün değildir, deri olayı ve sarımların birbirine etkisine bağlıdır. Sarımlar birbirine yakın iseler, yakınlık etkisinin kayıp direncine katkısı deri olayından daha büyük olur. Sarımın yarıçapı a, iletkenin yarıçapı b ve sarım adımı 2c ise, toplam kayıp direnç:

İletkenin yüzey empedansı Yakınlık etkisiyle oluşan direnç Deri olayından kaynaklanan birim boy başına direnç (ohm/m)

Yakınlık etkisinden ileri gelen direncin sarım adımı ile değişimi

ÖRNEK Tek sarımlı ve 8 sarımlı dairesel çerçeve antenlerin f=100 MHz deki verimlerini bulunuz. Çerçevenin yarıçapı /25, iletkenin yarıçapı 10-4 ve sarımlar arası uzaklık (sarım adımı) 4.10-4 dır. Sarım iletkeni bakır ( =57.10 6 S/m) ve ışıma ortamı boşluktur. Bir önceki örnekte tekli ve 8 li sarım icin ışıma dirençleri 0.788 ve 50.43 ohm bulunmuştu. Tek sarım için kayıp direnç: Grafikten bulundu

Yakın Alan Bölgesi (kr<<1)

Uzak Alan Bölgesi (kr>>1) Dalga empedansı

Işıma Şiddeti ve Yönelticilik Ortalama güç yoğunluğu W r daha önce bulunmuştu. Işıma şiddeti aşağıdaki gibi hesaplanabilir. Yönelticilik Max. Etkin yüzey

Örnek Akım dağılımı sabit olan bir dairesel halka antenin yarıçapı /25 dir. Antenin fiziksel yüzeyinin etkin yüzeyi ile karşılaştırınız. Fiziksel yüzey Etkin yüzey