Haberler - Anten Teorisi – Temel Parametreler

Bu bölüm, kablosuz iletişimin temel parametrelerini tanıtarak, antenlerin iletişim sistemlerindeki rolünün daha iyi anlaşılmasını amaçlamaktadır. Kablosuz iletişim, elektromanyetik dalgalar şeklinde gerçekleştiğinden, dalgaların yayılma özelliklerini anlamak çok önemlidir.

Bu bölümde aşağıdaki parametreleri ele alacağız:

•Sıklık
•Dalga boyu
•Empedans Eşleştirme
•VSWR ve Yansıyan Güç
•Bant genişliği
•Yüzde Bant Genişliği
•Radyasyon Yoğunluğu

Şimdi bunları detaylıca inceleyelim.

Sıklık:

Standart tanıma göre frekans, bir dalganın birim zamanda tekrarlanma sayısıdır. Basitçe ifade etmek gerekirse, frekans bir olayın ne sıklıkla meydana geldiğini açıklar. Periyodik bir dalga her T saniyede (bir periyot) tekrarlanır ve frekansı, periyot süresi T'nin tersidir.

Matematiksel olarak şu şekilde görünmektedir:

$$f = \frac{1}{T}$$

•F, periyodik bir dalganın frekansını temsil ederken

•T, bir tam döngünün tamamlanması için gereken süredir.

Frekans, hertz (Hz) olarak kısaltılan birimle ölçülür.

Yukarıdaki şekil, gerilimi (mV cinsinden) zamana (ms cinsinden) bağlı bir fonksiyon olarak gösteren bir sinüs dalgasını göstermektedir. Bu dalga formu her 2t milisaniyede bir tekrarlanır; bu nedenle periyodu T = 2t ms ve frekansı f = 1/(2t) kHz'dir.

Dalga boyu:

Standart tanıma göre, birbirini izleyen iki tepe veya iki çukur arasındaki mesafeye dalga boyu denir.

Basitçe ifade etmek gerekirse, dalga boyu, birbirine bitişik iki pozitif tepe veya birbirine bitişik iki negatif tepe arasındaki mesafedir. Aşağıdaki şekilde, dalga boyu (λ) ve genliği işaretlenmiş periyodik bir dalga formu gösterilmektedir. Frekans ne kadar yüksekse, dalga boyu o kadar kısa olur ve bunun tersi de geçerlidir.

Dalga boyunun formülü şöyledir:

$$\lambda = \frac{c}{f}$$

•λ dalga boyunu temsil eder

•C, ışık hızıdır (3 × 10⁸ metre/saniye).

•F frekanstır

Dalga boyu λ, metre, fit veya inç gibi uzunluk birimleriyle ifade edilir. En yaygın kullanılan birim metredir.

Empedans Eşleştirme:

Standart tanıma göre, empedans eşleşmesi, vericinin empedansının alıcının empedansına yaklaşık olarak eşit olması durumunda gerçekleşir.

Anten ile devre arasında empedans eşleşmesi gereklidir. Anten, iletim hattı ve devrenin empedansları, anten ile alıcı veya verici arasında maksimum güç aktarımı sağlamak için eşleştirilmelidir.

Eşleştirmenin Gerekliliği
Rezonans cihazları, belirli dar bant frekanslarında optimum çıkış sağlayabilir. Rezonans cihazı olarak bir anten, empedansı doğru şekilde eşleştirildiğinde daha iyi çıkış performansı elde edebilir.

•Anten empedansı boş uzayın empedansına eşit olduğunda, anten tarafından yayılan güç etkili bir şekilde iletilir.

•Alıcı anten için, çıkış empedansı, alıcı yükseltici devresinin giriş empedansıyla eşleşmelidir.

•Bir verici anten için, giriş empedansı, verici yükselticinin çıkış empedansı ve iletim hattının karakteristik empedansı ile eşleşmelidir.

Empedans, ohm cinsinden ölçülür ve Z sembolüyle gösterilir.

VSWR ve Yansıyan Güç:

Standart tanıma göre, duran dalgadaki maksimum gerilimin minimum gerilime oranı, gerilim duran dalga oranı (VSWR) olarak adlandırılır.

Anten, iletim hattı ve devre empedansları uyumsuz olduğunda, güç etkili bir şekilde yayılamaz; bunun yerine, gücün bir kısmı geri yansıtılır.

Başlıca özellikleri şunlardır:

•Empedans uyumsuzluğunun derecesini gösteren parametreye Gerilim Durgun Dalga Oranı (VSWR) denir.

•VSWR, Gerilim Durgun Dalga Oranı anlamına gelir ve genellikle SWR olarak da adlandırılır.

•Empedans uyumsuzluğu ne kadar büyükse, VSWR değeri de o kadar yüksek olur.

•Etkin radyasyon elde etmek için ideal VSWR değeri 1:1'dir.

•Yansıyan güç, ileriye doğru iletilen gücün boşa giden kısmını ifade eder. Yansıyan güç ve VSWR, özünde aynı fiziksel olayı farklı açılardan tanımlar.

Bant genişliği:

Standart tanıma göre, belirli bir iletişim için ayrılan, belirli bir dalga boyu aralığı içindeki frekans bandına bant genişliği denir.

Bir sinyal iletilirken veya alınırken, belirli bir frekans aralığında çalışır. Bu özel frekans aralığı, iletim sırasında diğer sinyallerden kaynaklanan paraziti önlemek için belirli bir sinyale atanır.

• Bant genişliği, bir sinyal iletiminin yüksek frekans ve düşük frekans sınırları arasındaki frekans aralığını ifade eder.

•Bant genişliği tahsis edildikten sonra, başkaları tarafından kullanılamaz.

• Spektrumun tamamı bant genişliği segmentlerine bölünmüştür ve her segment farklı vericilere atanmıştır.

Az önce bahsettiğimiz bant genişliğine mutlak bant genişliği de denilebilir.

Bant Genişliği Yüzdesi:

Standart tanıma göre, mutlak bant genişliğinin merkez frekansına oranı, yüzde bant genişliği olarak adlandırılır.

Bir frekans bandı içindeki sinyal gücünün maksimuma ulaştığı frekansa rezonans frekansı veya bant merkez frekansı denir ve fC ile gösterilir.

•Bantın üst ve alt frekansları sırasıyla fH ve fL olarak gösterilir.

•Mutlak bant genişliği fH − fL ile verilir.

•Bir frekans bandının genişliğini değerlendirmek için, kesirli bant genişliğini veya yüzdesel bant genişliğini hesaplamak gerekir.

Bant genişliği yüzdesi, bir bileşenin veya sistemin kaldırabileceği frekans değişim aralığını anlamak için hesaplanır.

•fH daha yüksek frekansı ifade eder.

•fL daha düşük frekansı ifade eder.

•fc, merkez frekansını ifade eder.

Bant genişliğinin yüzdesi ne kadar büyükse, kanal bant genişliği de o kadar geniş olur.

Radyasyon Yoğunluğu:

Radyasyon yoğunluğu, birim katı açı başına yayılan güç olarak tanımlanır.

Bir anten, maksimum radyasyon yoğunluğuna karşılık gelen belirli yönlerde daha yoğun radyasyon yayar. Radyasyonun mümkün olan maksimum menzili, radyasyon yoğunluğu ile belirlenir.

Matematiksel İfade
Radyasyon yoğunluğu, yayılan güç yoğunluğunun radyal mesafenin karesiyle çarpılmasıyla elde edilir: