Antenler D Roddy Chapter 6 6 1 Giri

Antenler D. Roddy, Chapter 6

6. 1 Giriş • Verici (transmitter), Alıcı (receiver) – Karşılıklılık (Reciprocity Theorem) • Girişimi engellemek için anten tasarımına özen göstermek gerekir • Yer istasyonu ve uydudaki antenler – Değişik kısıtlamalar ve tasarımlar • İleticide harcanan PT W gücü besleyici ve antende kayıplara uğrar ( PT>Prad ) • Alıcıda da benzer kayıplar olur • Prec>PR

6. 2 -6. 3: Karşılıklılık ve Koordinatlar • Reciprocity Theorem (Karşılıklılık İlkesi) – Bir antenin alıcı ve verici durumundaki örüntüsü (pattern) aynıdır. İki durumdaki empedansı da aynıdır. • Koordinat sistemi – Küresel Koordinatlar – Anten orijinde – Uzaydaki bir P noktası r, θ ve φ ile ifade edilir. – r(uzaklık), θ (z ekseni ile açı), φ (x ekseni ile r’nin x-y düzlemine olan izdüşümüne olan açısı) – Sağ el kuralı • Z’ye bakıldığında x’ten y’ye gitmek için saat yönüne dönmek gerekir.

6. 4. Elektrik Alan Yayılımı •

6. 5, 6. 6 • 6. 5: Güç Akı Yoğunluğu (Power Flux Density) – Anten: kürenin merkezinde bir nokta • Güç dikine yayılır • E (Volt/m), ZW( empedans)=120π ohm, Ψ(watt/m 2) • Güç yoğunluğu uzaklığın karesi ile ters orantılı • 6. 6: Eşyönlü (Isotropic) Yayıcı ve Anten Kazancı – Her yöne eşit ileten kayıpsız bir anten düşünelim – Birim alandaki güç yoğunluğu – Anten kazancı: Gerçek kazancın yukarıdakine oranı – Directivity – Anten verimliliği:

6. 7: Yayılım Örüntüsü (Radiation Pattern) • Anten kazancı gerçekte yöne bağlıdır • Orijinden uzaklık kazancı verir (normalize) • Bu örüntüde bir ana lob dikkat çeker • Hüzme genişliği (beamwidth): 3 d. B düşme olan noktalar arasındaki açı – Hem E hem de H düzleminde – E(yz: φ=90, xz: φ=0)

6. 7: Yayılım Örüntüsü (Radiation Pattern)

6. 8. Beam Solid Angle and Directivity • Solid angle (3 boyutlu yayılan dalgalar için) – Steradian • Directivity

• Efektif Açıklık (Aperture) – Alıcıda toplanan gücün alıcaki güç yoğunluğuna bölümü. – Efektif açıklık fiziksel açıklıkla ilişkilidir (daha küçüktür). • Anten kazancı ile efektif açıklık arasında bir ilişki vardır.

Polarizasyon E ve H alanları birbirine ve dalga yayılım yönüne diktir. Polarizasyon E alanının yönüyle tanımlanır.

6. 10: Yarım dalga dipol • Eksenler yönünde yayılım olmaz, eksenlere dik (simit şeklinde ) bir yayılım olur. – Özellikle yönlü antenlerin kullanılamadığı fırlatma periyodunda işe yarar. • • Empedans 73 Ohm Kazanç: 1. 64 Efektif Açıklık: 0. 13λ 2 Hüzme genişliği: 78 o – Yayılım örüntüsü sadece θ’nın fonksiyonudur.

http: //en. wikipedia. org/wiki/File: Newton. Iteration_Ani. gif

6. 11 Açıklık Antenleri (Aperture Antenna) • Dalga kılavuzunun ucuna (ör. huni gibi) bir açıklık yerleştirilir ve bunun çapı hüzme genişliğini belirler. • İdeal: Yandaki şekilde sonsuz uzunlukta bir metalin ortasında açılmış a-b boyutlarında delik görülüyor • Oldukça karmaşık yayılım örüntüleri oluşur (sayfa 152). • Φ=0 (H-xz düzlemi) Φ=90 (E-xy düzlemi)

6. 12: Huni (Horn) Antenler • Huni Antenler – Açıklıklı antenlere bir örnektir. – Dünya üzerinde belli bölgeleri aydınlatmak – 4 GHz’de 30 cm çaplı açıklıkla 17. 5 o hüzme genişliği – Daha dar hüzme için daha büyük anten gerekir – Yan Lob karakteristiği kötü (pek kullanılmıyor) – Parabolik Reflektörleri beslemek için kullanılır – Konik huniler: Simetrik hüzmeler üretmez, cross polarizasyon (45 derede) olur – Bükümlü(corrugated) , Piramit huniler • Simetrik hüzmeler için, Yan lob karakteristiğini düzeltmek ve polarizasyon kaymasını engellemek için – Piramit anten: Açıklık alanı x ηI (0. 35<ηI<0. 80)

• 6. 13: Parabolik reflektör (Çanak Anten) – – – Odaklanma sağlar SP+PQ her zaman sabit Odağa bir huni anten konur (Küresel yayılım) Çanaktan düz olarak yansırlar (plane wave) Çanağın kenarlarında daha fazla güç kaybı olur • Space attenuation factor SAF=(f/rho)2 – Odak uzaklaştıkça daha uniform olur ama bu sefer de taşma (spillover) olur. – Yan loblar girişime sebep olabilir • Horn anten buna göre tasarlanabilir.

Parabolik Reflektör • Offset Feed: – Sinyalin bir kısmının huni tarafından engellenmesini engeller – Reflektörün şeklinin iyi ayarlanması gerekir. – Cross polarizasyon olur • Çift reflektörlü anten – Huni büyük reflektörün içinde olur (kablo kısalır) – Ufak reflektör hiperbol veya elips olabilir. – Cassegrain – Gregorian • Reflektör şekillendirme – Çanağın üzerinde tümsekler çukurlar vardır. – Sinyal genliğinin daha eşit olmasını sağlar – Belli bölgelere odaklanma sağlar (ör yağmurlu bölgeler) – Hassas bir mühendislik işlemidir

6. 17: Anten Dizilimleri (Arrays) • Bir dizi eleman eşit aralıklarla yerleştirilir • Uzaktaki hedefin x-y düzleminde olduğu varsayılır. • Yandaki şekilde görüldüğü gibi ardışık iki eleman ile hedef nokta arasında yaklaşık s*cos(φ) mesafe farkı vardır • Bir dalga boyu mesafe 2π faz farkı sağlar. Buna biz de α fazı ekleyerek sinyalin yönünü ayarlayabiliriz. • Antenden çıkan sinyalin toplamı Array Factor olarak adlandırılır • Ψ=0 olduğunda AF maksimum olur. O halde α’yı (3)’teki gibi belirlersek φ= φ0 olduğunda çıkan sinyal gücü maksimum olur.

End fire array Broadside array Dizilim elemanlarına verilen akım fazlarındaki ufak değişiklikler Işının yönünü önemli ölçüde değiştirebilir!!

6. 18: Düzlemsel Antenler • Yama Antenler – Devrenin bir kısmına kazınıp bir mikrostrip aracılığıyla devreye bağlanan anten türü – Genelde yama boyutu yarım dalga boyundan azdır

Düzlemsel antenler • Düzlemsel dizilimler – Yama antenler bir düzleme dizilir – Her bir yama için faz kaydırması yapılabilir • Mekanik – Shaped reflector • Elektronik – Kablo uzunluğu değiştirilir – Aktif ve pasif • Aktif: Her elemanın kendi güçlendiricisi ve faz kaydırıcısı var • Pasif: tek bir güçlendirici – Bu sayede ışın belli bir yere yönlenir • Reflectarray

Sorular • Çözülebilecek sorular: 1, 2, 3, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 15, 16, 18 , 19, 20, 21, 26, 27, 28, 31, 32, 33, 34, 35 • 32. AF=sqrt((1+cos(0. 6*pi*(cos(phi)1))+cos(2*0. 6*pi*(cos(phi)1))+cos(3*0. 6*pi*(cos(phi)1))+cos(4*0. 6*pi*(cos(phi)1))). ^2+(sin(0. 6*pi*(cos(phi)1))+sin(2*0. 6*pi*(cos(phi)1))+sin(3*0. 6*pi*(cos(phi)1))+sin(4*0. 6*pi*(cos(phi)1))). ^2) • phi=pi/36: 2*pi • polar(phi, AF)