Işıma Şiddeti (Radiation Intensity) Bir antenin birim katı açıdan yaydığı güçtür U=Işıma şiddeti [W/sr] P or =Işıma yoğunluğu [ W/m 2 ]
Örnek-4 Bir antenin güç yoğunluğu Olarak verildiğine göre, ışıyan toplam gücü ışıma şiddetini hesaplayarak bulunuz. Işıma Şiddeti Işıyan Toplam Güç
Not! Nokta kaynak için U, θ ve açılarından bağımsızdır. İzotropik kaynağın ışıma şiddeti;
Yönlülük ve Maksimum Yönlülük Bir antenin yönlülüğü; antenin belli bir yöndeki ışıma şiddetinin, referans antenin ışıma şiddetine oranı şeklinde tanımlanır. Referans anten olarak izotropik kaynak yani tüm yönlü anten seçilir. Maksimum Yönlülük: D :Yönlülük (Boyutsuz) U : Işıma şiddeti (W/birim katı açı) D 0 : Maksimum Yönlülük(Boyutsuz) U max : Maksimum ışıma şiddeti (W/birim katı açı) U 0 : İzotropik kaynağın ışıma şiddeti (W/birim katı açı) P T : Toplam ışıma gücü (Watt) T
Örnek-5 Işıma güç yoğunluğu örnek-3 de verilen antenin maksimum yönlülüğünü bulunuz Maksimum ışıma θ= /2 yönünde olur Örnek 3 de toplam ışıma gücü olarak bulunmuştu Maksimum Yönlülük Yönlü açıların fonksiyonu olarak yönlülük: Işıma şiddeti yalnızca nın fonksiyonu olduğu için;
Örnek 6: Bir antenin güç yoğunluğu ise antenin maksimum yönlülüğünü bulunuz. Antenin yönlülüğü ise; (Yönlü açıların fonksiyonu olarak):
Örnek 6: Örnek 4 ve 5 yorumlamak için her iki örneğe ait ışıma şiddetlerini çizdirdik (yanda). Şekilden her iki antenin yatay düzlemde yönsüz, örnek 5 te antenin 4 e göre düşey düzlemde daha yönlü olduğu anlaşılmaktadır. Yönlülük ışıyıcının enerjiyi belli bir yönde ne kadar iyi yönlendirdiğinin bir ölçüsü olduğundan dolayı örnek 5 in yönlülüğünün 4 den daha iyi olduğu anlaşılır.
Anten Verimliliği Antenin uzaya yaydığı güç besleme gücünden küçük olduğundan e 0 <1 dir. Bunun nedeni anten ve iletim hattındaki kayıplardır. Bu kayıplar; 1) Anten ile iletim hattı arasındaki uyumsuzluktan 2) R.I 2 biçimindeki iletkenlik-yalıtkanlık kayıplarından ileri gelir. Genel olarak toplam verim; olarak yazılabilir. e iy : iletkenlik-yalıtkanlık verimi : Anten giriş uçlarındaki yansıma katsayısı e y : yansımaya ilişkin verim
Hatırlatma
Kazanç Besleme güçleri eşit iki antenin ışıma şiddetlerinin oranı, birinci antenin ikinci antene göre kazancı olarak tanımlanır. İkinci anten izotropik bir izotropik kaynak ise; P in =Antene verilen besleme gücü
Örnek 7 Kayıpsız yarım dalga boyu dipol antenin giriş empedansı 73Ω, bağlı olduğu iletim hattının karakteristik empedansı 50 Ω dur. Antenin maksimum kazancını bulunuz. Antenin ışıma şiddeti ifadesi yaklaşık olarak aşağıdaki gibidir. Öncelikle antenin yönelticiliğini hesaplayalım Şimdi verimliliğini hesaplayalım Kayıpsız!
Polarizasyon (Kutuplanma) Antenden ışınan elektromanyetik dalganın polarizasyonu, anten polarizasyonu diye isimlendirilir. Üç tip polarizasyon vardır; 1.Doğrusal polarizasyon 2.Dairesel polarizasyon 3.Eliptik polarizasyon
Doğrusal polarizasyon Eğer bir zaman harmonik dalganın uzayda verilen bir noktada elektrik alan (veya manyetik alan) vektörü, zamanla da,maaynı düz çizgi boyunca yönleniyorsa bu dalga doğrusal olarak kutuplanmıştır (polarize olmuştur). Yatay Vertical
Dairesel polarizasyon Eğer bir zaman harmonik dalganın uzayda veren bir noktada elektrik alan (veya manyetik alan) vektörü, zamanın fonksiyonu olarak bir daire çiziyorsa bu dalga dairesel polarize olmuştur. Dönme saat yönlü, Sağ El Dairesel Polarizasyon Dönme saat yönü tersi, Sol El Dairesel Polarizasyon
Eliptik polarizasyon Eğer bir zaman harmonik dalganın uzayda veren bir noktada elektrik alan (veya manyetik alan) vektörü, zamanın fonksiyonu olarak eliptik bir şekil izliyorsa bu dalga eliptik polarize olmuştur. Eğer dönme saat yönlü ise sağ el eliptik polarizedir. Eğer dönme saat yönü tersinde ise sol el eliptik polarizedir.
Düzlem Dalgaların Kutuplanması İki doğrusal kutuplanmış dalganın üst üste bindirilmesini düşünelim. Biri x- yönünde kutuplanmış diğeri de y- yönünde kutuplanmış ve zaman fazında 90 derece (veya /2 radyan) gecikmeli olsun. Fazör gösterimi; Burada ve bu iki doğrusal kutuplanmış dalganın genliğini gösteren reel sayılardır. E nin anlık ifadesi ise;
Düzlem Dalgaların Kutuplanması Eğer E 2 (z) ve E 1 (z) uzayda dik ama zamanda eş fazlı ise E nin z=0 daki ifadesi aşağıdaki gibi olur. Vektörün ucu t=0 iken P 1 noktasında olacaktır. t açısı /2 ye doğru artarken vektörün büyüklüğü sıfıra doğru azalacaktır. E Doğrusal Kutuplanmıştır. y E 20 P 1 x E 10 P 2
AXIAL RATIO - AR
Polarizasyon kayıp faktörü Genelde, alıcı antenin polarizasyonu gelen dalganın polarizasyonu ile aynı olmaz. Bu durum genelde polarizasyon uyumsuzluğu şeklinde ifade edilir ve güç kaybına neden olur. Gelen dalganın elektrik alanı aşağıdaki gibi yazılabilir. : Dalganın birim vektörü Alıcı antende alınan elektrik alan: : alınan dalganın birim vektörü Polarizasyon kayıp faktörü, (Polarization Loss Factor PLF)
Örnek 8: = (, ) ile verilen doğrusal kutuplu bir elektromanyetik dalganın elektrik alanı bir = + (,, ) elektrik alan kutuplanmasına sahip doğrusal kutuplu bir anten üzerine düşüyor. PLF polarizasyon kayıp faktörü bulunuz. Gelen dalga için; = Anten için ; = + PLF ise; db cinsinden ise; =. = 1 2 PLF (db)=10logplf(boyutsuz)=-3 db
Açıklık Antenler için polarizasyon kayıp faktörleri
Tel Antenler için polarizasyon kayıp faktörleri
Anten Etkin Yüzeyi Etkin yüzey sadece alıcı antenler için, yüke aktarılan gücün antene gelen güç yoğunluğuna oranı olarak tanımlanır. A e : anten etkin yüzeyi [m 2 ] P T : Yüke aktarılan güç [W] W i : Gelen dalganın güç yoğunluğu [W/m 2 ]
Anten Etkin Yüzeyi Açıklık verimliliği; antenin maksimum etkin yüzeyinin, fiziksel alanına oranı olarak tanımlanır. Dalga kılavuzları, horn ve yansıtıcılar gibi açıklık antenler için maksimum etkin alan, fiziksel alanı geçemez ancak ona eşit olabilir.
Maksimum Yönlülük ve Maksimum Etkin Yüzey Yönlülük ve maksimum etkin yüzey arasındaki ilişkiyi bulabilmek için şekildeki düzeni ele alalım Dalganın yayılma yönü Verici Alıcı Birinci anten verici ikinci alıcı anten olsun. Antenlerin etkin yüzeyleri ile yöneltimleri de sırasıyla A tm, D t ve A rm, D r olsun.
Herhangi bir antenin maksimum etkin alanının maksimum yönlülük ile ilişkisi;