ANTENLER Doç. Dr. Sabri KAYA Erciyes Üni. Müh. Fak. Elektrik-Elektronik Müh. Bölümü Ders içeriği BÖLÜM 1: Antenler BÖLÜM 2: Antenlerin Temel Parametreleri BÖLÜM 3: Lineer Tel Antenler BÖLÜM 4: Halka Antenler 1
BÖLÜM 2: Antenlerin Temel Parametreleri 2.11. Bandgenişliği 2.12. Polarizasyon 2.13. Giriş Empedansı 2.14. Anten Işıma Verimi 2.15. Açıklık Olarak Anten: Efektif Açıklık (Etkin yüzey) 2.16. Yönelticilik ve Maksimum Efektif Açıklık 2.17. Friis Transmisyon Denklemi ve Radar Denklemi 2.18. Anten Sıcaklığı 2.11. Bandgenişliği Bandgenişliği: Bir antenin kendi karakteristik özelliklerini gösterecek şekilde çalıştığı frekans aralığıdır. Antenin belirli bir merkez çalışma frekansı vardır. Antenin çalışma frekansı alt ve üst frekanslar ile sınırlanmıştır. Antenin karakteristikleri: Giriş empedansı Işıma diyagramı Demetgenişliği Polarizasyon Yan demet seviyesi Kazanç Işıma verimi 2
2.11. Bandgenişliği Genişband antenlerde: Bandgenişliği genellikle kabul edilebilir bir çalışmanın üst-alt frekanslarının oranı olarak ifade edilir. 10:1 bandgenişliği, üst frekansın alt frekanstan 10 kat daha büyük olduğunu gösterir. Örnek: f üst : 100 GHz f alt : 10 GHz efficiency frequency 2.11. Bantgenişliği Darband genişlikli antenlerde: Bandgenişliği, alt ve üst frekanslar arasındaki farkın merkez frekansına bölümü ile ifade edilir. % 5 liarasındaki farkın merkez k bandgenişliği kabul edilebilir çalışma frekansı frekansına oranın 0.05 olduğunu gösterir. Örnek: f 0 :200 MHz ise f üst : 205 MHz f alt : 195 MHz efficiency frequency 3
BÖLÜM 2: Antenlerin Temel Parametreleri 2.11. Bandgenişliği 2.12. Polarizasyon 2.13. Giriş Empedansı 2.14. Anten Işıma Verimi 2.15. Açıklık Olarak Anten: Efektif Açıklık (Etkin yüzey) 2.16. Yönelticilik ve Maksimum Efektif Açıklık 2.17. Friis Transmisyon Denklemi ve Radar Denklemi 2.18. Anten Sıcaklığı 2.12. Polarizasyon Polarizasyon: Bir elektromanyetik dalganın sahip olduğu bileşke elektrik alan vektörünün, uzayda zaman geçtikçe çizdiği eğrinin biçimi elektromanyetik dalganın polarizasyonunu (kutuplama biçimini) verir. Verilen bir yönde antenin polarizasyonu, anten uyarıldığında ışımlanan dalganın polarizasyonu olarak tanımlanır. Polarizasyon belirlenirken elektrik alan yayılım yönü boyunca gözlenmelidir. 4
2.12. Polarizasyon Lineer, Dairesel ve Eliptik Polarizasyonlar 5
Lineer, Dairesel ve Eliptik Polarizasyonlar POLARİZASYON A. LİNEER B. DAİRESEL 1) SAAT YÖNÜNDE (SAĞ EL) (Clockwise (RH)) 2) SAATİN TERSİ YÖNÜNDE (SOL EL) (CounterClockwise (LH)) C. ELİPTİK 1) SAAT YÖNÜNDE (SAĞ EL) (Clockwise (RH)) 2) SAATİN TERSİ YÖNÜNDE (SOL EL)(CounterClockwise (LH)) Lineer, Dairesel ve Eliptik Polarizasyonlar - z yönünde ilerleyen bir düzlemsel dalganın ani elektrik alanı aşağıdaki gibi yazılabilir. Burada; 6
Lineer, Dairesel ve Eliptik Polarizasyonlar Ani Elektrik Alan: 1. Lineer Polarizasyon 7
2. Dairesel Polarizasyon 3. Eliptik Polarizasyon 8
3. Eliptik Polarizasyon 3. Eliptik Polarizasyon 9
3. Eliptik Polarizasyon 10
Polarizasyon Kayıp Faktörü (PLF) Bir çok durumda alıcı anten ile gelen dalganın polarizasyonu aynı değildir. Bu duruma polarizasyon uyumsuzluğu denir. Polarizasyon kayıplarından dolayı alıcı antenin gelen ișaretten çekmiș olduğu güç miktarı maksimum olmayacaktır. Eğer gelen dalga ile alıcı antenin polarizasyonları aynı ise antenin polarizasyon kayıp faktörü (PLF) 1 e eșit olacaktır ve anten gelen dalgadan maksimum güç çekecektir. Polarizasyon Kayıp Faktörü (PLF) Gelen dalganın elektrik alanı; Alıcı antenin elektrik alan polarizasyonu; : dalganın birim vektörü : alıcı antenin elektrik alan birim vektörü Polarizasyon Kayıp Faktörü (PLF): * : iki birim vektör arasındaki açı 11
BÖLÜM 2: Antenlerin Temel Parametreleri 2.11. Bandgenişliği 2.12. Polarizasyon 2.13. Giriş Empedansı 2.14. Anten Işıma Verimi 2.15. Açıklık Olarak Anten: Efektif Açıklık (Etkin yüzey) 2.16. Yönelticilik ve Maksimum Efektif Açıklık 2.17. Friis Transmisyon Denklemi ve Radar Denklemi 2.18. Anten Sıcaklığı 2.13. Giriş Empedansı Giriș empedansı: Antenin uçlarında anten tarafından gösterilen empedans, Anten uçlarındaki voltajın, akıma oranı, Elektrik alan bileșenlerinin, manyetik alan bileșenlerine oranı olarak tarif edilebilir. 12
2.13. Giriş Empedansı VERİCİ MODDA ANTEN: R L R r R g : Antenin kayıp direnci (ohm) : Antenin ışıma direnci (ohm) : jeneratörün rezistansı (ohm) 2.13. Giriş Empedansı Verici modda antenin empedansı (Z A ): Kaynağın empedansı (Z g ): R A R A X A R g X g : a-b uçlarındaki anten rezistansı (ohm) : a-b uçlarındaki anten reaktansı (ohm) : jeneratörün rezistansı (ohm) : jeneratörün reaktansı (ohm) 13
2.13. Giriş Empedansı Devreden akan akım Devreden akan akımın genliği 2.13. Giriş Empedansı Ișıma için antene verilen güç (P r ) Antende ısı olarak harcanan güç (P L ) Kaynakta ısı olarak harcanan güç (P g ) 14
2.13. Giriş Empedansı Eșlenik uyum olduğu zaman antene gönderilen güç maksimum olur. Bunun için; R A olmalıdır. Eșlenik uyum sırasında antende harcanan toplam güç, kaynakta harcanan güce eșit olur. 2.13. Giriş Empedansı ALICI MODDA ANTEN: 15
BÖLÜM 2: Antenlerin Temel Parametreleri 2.11. Bandgenişliği 2.12. Polarizasyon 2.13. Giriş Empedansı 2.14. Anten Işıma Verimi 2.15. Açıklık Olarak Anten: Efektif Açıklık (Etkin Yüzey) 2.16. Yönelticilik ve Maksimum Efektif Açıklık 2.17. Friis Transmisyon Denklemi ve Radar Denklemi 2.18. Anten Sıcaklığı 2.14. Anten Işıma Verimi Anten verimliliği (e 0 ) yansıma, iletken ve dielektrik kayıpların hesaba katılmasında kullanılır. Genelde iletken verimliliğini (e c ) ve dielektrik verimliliğini (e d ) hesaplamak çok zordur. Ancak deneysel olarak ölçülebilirler. Bu nedenle antenin verimliliği hesaplanırken genellikle antenin ışıma verimliliği kullanılır. 16
2.14. Anten Işıma Verimi İletken-dielektrik verimliliği (e cd ): R r ışıma direncine gönderilen gücün R r ve R L dirençlerine gönderilen güce oranı olarak tarif edilir. 2.14. Anten Işıma Verimi Düşük frekanslarda : Yüksek frekanslarda : P : İletkenin kesitinin çevresi l : Telin uzunluğu A : İletkenin kesit alanı R s : İletken yüzey direnci σ : Metalin iletkenliği 17