İnce Antenler. Hertz Dipolü

Benzer belgeler
İletken Düzlemler Üstüne Yerleştirilmiş Antenler

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

Elektromanyetik Dalga Teorisi

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

z Hertz dipolü, çok küçük ve ince olduğu için üzerindeki akım sabit kabul edilir. jkr d R l / 2 l / 2 jkr z jkr z jkr z

AKDENİZ ÜNİVERSİTESİ. Anten Parametrelerinin Temelleri. Samet YALÇIN

3.5. Devre Parametreleri

ELEKTRİKSEL POTANSİYEL

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

ELEKTROMANYETİK DALGALAR

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

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

Elektromanyetik Dalga Teorisi Ders-3

Radyo Antenler

EMAT ÇALIŞMA SORULARI

FİZ217 TİTREŞİMLER VE DALGALAR DERSİNİN 2. ARA SINAV SORU CEVAPLARI

Diverjans teoremi ise bir F vektörüne ait hacim ve yüzey İntegralleri arasındaki ilişkiyi ortaya koyar ve. biçiminde ifade edilir.

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

ELEKTROMANYETİK DALGA TEORİSİ DERS - 5

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

SİLİNDİRİK ELEKTROT SİSTEMLERİ

Elektrik ve Magnetizma

DİELEKTRİKLER 5.1 ELEKTRİK ALANI İÇİNDEKİ YALITKAN ATOMUNUN DAVRANIŞI

HİDROLİK. Yrd. Doç. Dr. Fatih TOSUNOĞLU

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

BASINÇLI KAPLAR Endüstride kullanılan silindirik veya küresel kaplar genellikle kazan veya tank olarak görev yaparlar. Kap basınç altındayken

İşaret ve Sistemler. Ders 3: Periyodik İşaretlerin Frekans Spektrumu

Waveguide to coax adapter. Rectangular waveguide. Waveguide bends

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

Bölüm 24 Gauss Yasası

Gök Mekaniği: Eğrisel Hareket in Kinematiği

olduğundan A ve B sabitleri sınır koşullarından

2-MANYETIK ALANLAR İÇİN GAUSS YASASI

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

TEMEL ELEKTROT SİSTEMLERİ Eş Merkezli Küresel Elektrot Sistemi

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

İleri Diferansiyel Denklemler

Elektromanyetik Alan Kaynakları (1)

Elektromanyetik Dalga Teorisi

SİSTEMİ YRD.DOÇ. DR. CABBAR VEYSEL BAYSAL ELEKTRIK & ELEKTRONIK YÜK. MÜH.

BÖLÜM 4: MADDESEL NOKTANIN KİNETİĞİ: İMPULS ve MOMENTUM

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

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

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

JFM 301 SİSMOLOJİ ELASTİSİTE TEORİSİ Elastisite teorisi yer içinde dalga yayılımını incelerken çok yararlı olmuştur.

ELEKTROMANYETİK DALGALAR DERSİ YAZ DÖNEMİ

elektrikle yüklenmiş

Statik Manyetik Alan

Mehmet Sönmez 1, Ayhan Akbal 2

Yer Tabakaları Arasında Elektromagnetik Dalga Yayılımı

MIT 8.02, Bahar 2002 Ödev # 6 Çözümler

ELEKTROMANYETIK DALGALAR

Mohr Dairesi Düzlem Gerilme

Ayrık Fourier Dönüşümü

TİTREŞİM VE DALGALAR BÖLÜM PERİYODİK HAREKET

04 Kasım 2010 TÜBİTAK ikince kademe seviyesinde Deneme Sınavı (Prof.Dr.Ventsislav Dimitrov)

Ders Adı Kodu Yarıyılı T+U Saati Ulusal Kredisi AKTS. Güç Elektroniği I EEE

Uzayda iki doğrunun ortak dikme doğrusunun denklemi

Fizik II Elektrik ve Manyetizma Elektriksel Potansiyel

MANYETİK ALAN KAYNAKLARI Biot Savart Yasası

DÜZLEMDE GERİLME DÖNÜŞÜMLERİ

DENEY FÖYÜ 7: Seri ve Paralel Rezonans Devreleri

Faraday Yasası. 31. Bölüm

Mühendislik Fakültesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

Fizik 102-Fizik II /II

KUTUPLANMA (Polarizasyon) Düzlem elektromanyetik dalgaların kutuplanması

T.C. ONDOKUZ MAYIS ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ELEKTRONİK LABORATUVARI-II DENEY RAPORU

ELEKTROMANYETIK ALAN TEORISI

Manyetik Alan Şiddeti ve Ampere Devre Yasası

ALTERNATİF AKIMIN TEMEL ESASLARI

MADDESEL NOKTANIN EĞRİSEL HAREKETİ

Şekil-1. Doğru ve Alternatif Akım dalga şekilleri

V cn V ca. V bc. V bn. V ab 30. -V bn. V an HATIRLATMALAR. Faz-Faz ve Faz-Nötr Gerilimleri. Yıldız ve Üçgen Bağlı Yüklerde Akım-Gerilim İlişkileri

Enerji Sistemleri Mühendisliği Bölümü

r r r F İŞ : Şekil yörüngesinde hareket eden bir parçacık üzerine kuvvetini göstermektedir. Parçacık A noktasından

A A = A 2 x + A 2 y + A 2 z (1) A A. Üç-boyutlu uzayda, iki tane vektörü kartezyen koordinatlarda dikkate alalım: A = Axˆx + A y ŷ + A z ẑ,

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

Bölüm-4. İki Boyutta Hareket

Düzlem Elektromanyetik Dalgalar

ELASTİSİTE TEORİSİ I. Yrd. Doç Dr. Eray Arslan

Ayrık zamanlı sinyaller için de ayrık zamanlı Fourier dönüşümleri kullanılmatadır.

BÖLÜM 1: TEMEL KAVRAMLAR

Çukurova Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği

TEMEL İŞLEMLER KAVRAMLAR

Şekil 1. Geri beslemeli yükselteçlerin genel yapısı

Gerilme Dönüşümleri (Stress Transformation)

AKM 205 BÖLÜM 6 - UYGULAMA SORU VE ÇÖZÜMLERİ Doç.Dr. Ali Can Takinacı Ar.Gör. Yük. Müh. Murat Özbulut

BÖLÜM 3 ALTERNATİF AKIMDA SERİ DEVRELER

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

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

BÖLÜM 1: MADDESEL NOKTANIN KİNEMATİĞİ

PARÇA MEKANİĞİ UYGULAMA 1 ŞEKİL FAKTÖRÜ TAYİNİ

MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ AKIŞKANLAR MEKANİĞİ II FİNAL SINAVI Numara: Adı Soyadı: SORULAR-CEVAPLAR

12. DC KÖPRÜLERİ ve UYGULAMALARI

MIT 8.02, Bahar 2002 Ödev # 1 Çözümler

8.04 Kuantum Fiziği Ders IV. Kırınım olayı olarak Heisenberg belirsizlik ilkesi. ise, parçacığın dalga fonksiyonu,

Transkript:

İnce Antenler Çapları boylarına göre küçük olan antenlere ince antenler denir. Alanların hesabında antenlerin sonsuz ince kabul edilmesi kolaylık sağlar. Ancak anten empedansı bulunmak istendiğinde kalınlığın işe katılması gerekir. Hertz Dipolü Boyu dalga boyuna göre çok küçük ( l<< ) olan, üzerindeki akım dağılımı (sabit) noktadan noktaya değişmeyen antendir. Uygulamada bu tanımlamaya uyan anten yoktur ancak diğer ince antenlerin alanlarının bulunmasında kolaylık sağlar.

z θ Hertz dipolü, çok küçük ve ince olduğu için üzerindeki akım sabit kabul edilir. l / 2 l / 2 r y x

İkinci adım alanların hesabıdır. Öncelikle küresel koordinatlara İkinci adım geçilmelidir. Bu problem için A x =A y =0 dır

Denkleminden faydalanarak; yazılır

ve denklemlerinden faydalanarak elektrik alan bileşenleri aşağıdaki gibi bulunur.

Güç Yoğunluğu ve Işıma Direnci Kayıpsız bir antenin giriş direncini bulmada Poynting vektöründen faydalanılır. Kapalı yüzey boyunca Poynting vektörünün integrali alınarak kaynaktan ışınan toplam güç hesaplanabilir. Hertz dipolü için kompleks Poynting vektörü aşağıdaki gibi yazılabilir:

Hertz dipolünün ışıma direnci Radyal yönde ilerleyen güç yarıçapı r olan küre yüzeyi boyunca integral alınarak bulunur. Görüldüğü gibi integral içine sanal olduğu için W θ bileşeni alınmadı. ( sanal olduğu için reel ışıma gücü içermez)

ÖRNEK-1 Uzunluğu dalga boyunun 50 de biri olan dipol antenin ışıma direncini bulunuz.

Yakın-alan Bölgesi (kr<<1) Yukarıdaki denklemler daha önce bulunmuştu. kr<<1 koşulu altında denklemleri tekrar yazalım

Ara-alan Bölgesi (kr>1)

Uzak-alan Bölgesi (kr>>1) E r bileşeni, 1/r 2 ile orantılı olduğundan genliği E θ ya göre çok küçüktür, ihmal edilebilir. Z w : Dalga empedansı

Uzak-alan Bölgesi Uzak alan bölgesinde E- ve H- alan bileşenleri yayılma doğrultusuna diktir. Yakın bölge alan çizgileri elektrik yüklerinde sonlanırken uzak bölge alan çizgileri kendi üzerlerine kapanırlar. Yakın bölgede alanların kaynağı elektrik yükleri ve akımdır. Uzak bölgede alanların kaynakla ilişkisi kesilmiştir. E- nin kaynağı zamanla değişen H- bileşeni; H- ın kaynağı ise zamanla değişen E- bileşenidir.

Hertz dipolünün yönelticiliği (Directivity) Ortalama güç yoğunluğu, uzak alan bileşenleri ifadelerinden faydalanılarak aşağıdaki gibi yazılabilir. Işıma şiddeti Maksimum etkin yüzey

Küçük Dipol Hertz dipolünün uzunluğu çok küçük olduğu için üzerindeki akımın sabit olduğu kabul ediliyordu. Ancak boyları /50 l /10 olan kısa dipollerde akımın anten boyunca doğrusal olarak değiştiği kabul edilir. dz z θ θ R P(r,θ, ) Akım Dağılımı l / 2 z r y z l / 2 x l / 2 I 0 y l / 2

Anten üzerindeki akım dağılımı; Bu akım dağılımının uzak bölgedeki bir P noktasında yarattığı vektör potansiyel; Anten boyu çok küçük olduğundan, bütün z değerleri için R r alınabilir. Bu durumda vektör potansiyel aşağıdaki biçimde yazılabilir.

Görüldüğü gibi bulunan vektör potansiyel ifadesi Hertz dipolü için bulunanın yarısına eşit. Öyle ise, alan da yarı değerde olacaktır. Buna göre, uzak-alan bölgesi için aşağıdaki bağıntılar yazılabilir. Alan değeri yarıya indiğine göre, ışıma direnci Hertz dipolününkinin dörtte birine eşit olur.

Sonlu Boydaki Dipol Anten Ortasından beslenen dipol anten üzerindeki akım dağılımı şekilde gösterilmiştir dz z θ θ R P(r,θ, ) l / 2 z r y l / 2 x

Sonlu uzunluklu dipolün ışıma alanı Işıma alanı vektör potansiyelden yararlanarak bulunabilir. Daha kolay bir yol ise dz uzunluklu parçayı bir elemanter dipol (Hertz dipolü) gibi düşünmektir. Bu durumda dz uzunluklu dipolün bir P noktasında yarattığı alanlar; Uzak alan bölgesinde aşağıdaki gibi yazılabilir.

Akım dağılımı ifadeleri integralde yerine konulursa; E θ ifadesindeki integralleri yukarıdaki çözümden faydalanarak çözüp düzenlersek aşağıdaki ifadeyi elde ederiz.

Dipol antenin ışıma alan ifadeleri

Dipol için ortalam poynting vektörü ve ışıma şiddeti aşağıdaki gibi yazılabilir (Işıma şiddeti)

Işıma şiddeti anten boyuna ve ışıma doğrultusuna bağlıdır. Anten boyu büyüdükçe hüzme genişliği daralır, anten yönelticiliği artar. l> olduğu zaman kulakçık sayısı artar l<< HPBW=90 0 l= /4 HPBW=87 0 l= /2 HPBW=78 0 l=3 /4 HPBW=64 0 l= HPBW=47.8 0

Dipol antenden ışınlanan toplam güç;

Gerekli matematiksel işlemler yapılırsa, ışınlanan toplam güç aşağıdaki biçimde bulunur. (Işıma direnci)

Bir antenin ışıma şiddeti aşağıdaki şekilde yazılabilir. Toplam ışınan güç Yönlendirilmiş kazanç ve yönelticilik aşağıdaki gibi yazılabilir

O halde dipol anten için aşağıdaki ifadeler yazılabilir.

Ödev Hertz dipolünün ve aşağıdaki uzunluklar için dipol antenin normalize alan ışıma diyagramlarını MATLAB ta çizdiriniz.

Dipol antenin giriş direnci Işıma direnci anten üzerindeki akımın maksimum olduğu noktaya göre tanımlanmıştır. Herhangi bir boydaki antende akımın maksimumu besleme noktasına denk gelmeyebilir. Örnek olarak aşağıda şekilde verilen akım dağılımını ele alalım. I e I 0 I in l/2 l/2

Eğer anten kayıplarının sıfır olduğu (R L =0) kabul edilirse, yazılabilir R in :besleme noktasındaki ışıma direnci R r I 0 I in :akımın maksimum olduğu noktadaki ışıma direnci :maksimum akım :besleme uçlarındaki akım Ortasından beslenen l uzunluğundaki dipol anten için aşağıdaki ifade yazılabilir.

Yarım dalga dipolü Uygulamada sıkça kullanılan antenlerden biridir. Bu antenin ışıma direnci 73Ω olduğu için karakteristik empedansı 75Ω olan iletim hattına kolaylıkla uydurulabilir. Bu antenin ışıma alanı daha önce sonlu uzunluklu dipol anten ışıma alan ifadelerinde l= /2 alınarak bulunabilir.

Yarım dalga dipol antenin ortalama güç yoğunluğu ve ışıma şiddeti yandaki gibi hesaplanabilir.