1. Antenlere Giriş
Anten, Şekil 1'de gösterildiği gibi, serbest uzay ile iletim hattı arasında bir geçiş yapısıdır. İletim hattı, elektromanyetik enerjiyi bir kaynaktan antene veya antenden alıcıya iletmek için kullanılan koaksiyel bir hat veya içi boş bir tüp (dalga kılavuzu) şeklinde olabilir. İlki verici anten, ikincisi ise alıcı antendir.
Şekil 1 Elektromanyetik enerji iletim yolu (kaynak-iletim hattı-antensiz alan)
Şekil 1'deki iletim modundaki anten sisteminin iletimi, Şekil 2'de gösterildiği gibi Thevenin eşdeğeri ile temsil edilir. Burada kaynak ideal bir sinyal üreteci, iletim hattı karakteristik empedans Zc olan bir hat ve anten bir yük ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA] ile temsil edilir. Yük direnci RL, anten yapısıyla ilişkili iletim ve dielektrik kayıplarını, Rr ise antenin radyasyon direncini ve reaktans XA ise anten radyasyonuyla ilişkili empedansın sanal kısmını temsil etmek için kullanılır. İdeal koşullar altında, sinyal kaynağı tarafından üretilen tüm enerji, antenin radyasyon kabiliyetini temsil etmek için kullanılan radyasyon direnci Rr'ye aktarılmalıdır. Ancak pratik uygulamalarda, iletim hattının ve antenin karakteristiklerinden kaynaklanan iletken-dielektrik kayıplarının yanı sıra, iletim hattı ile anten arasındaki yansıma (uyumsuzluk) nedeniyle oluşan kayıplar da vardır. Kaynağın iç empedansı dikkate alınarak, iletim hattı ve yansıma (uyumsuzluk) kayıpları göz ardı edilerek, eşlenik uyum altında antene maksimum güç sağlanır.
Şekil 2
İletim hattı ile anten arasındaki uyumsuzluk nedeniyle, arayüzden yansıyan dalga, kaynaktan antene gelen dalgayla üst üste binerek enerji konsantrasyonunu ve depolamasını temsil eden ve tipik bir rezonans cihazı olan bir duran dalga oluşturur. Tipik bir duran dalga paterni, Şekil 2'deki noktalı çizgiyle gösterilmiştir. Anten sistemi doğru tasarlanmazsa, iletim hattı bir dalga kılavuzu ve enerji iletim cihazı olmaktan ziyade büyük ölçüde bir enerji depolama elemanı olarak işlev görebilir.
İletim hattı, anten ve sabit dalgaların neden olduğu kayıplar istenmeyen kayıplardır. Hat kayıpları, düşük kayıplı iletim hatları seçilerek en aza indirilebilirken, anten kayıpları, Şekil 2'de RL ile gösterilen kayıp direncini azaltarak azaltılabilir. Sabit dalgalar azaltılabilir ve hattaki enerji depolaması, antenin (yükün) empedansının hattın karakteristik empedansıyla eşleştirilmesiyle en aza indirilebilir.
Kablosuz sistemlerde, enerji almanın veya iletmenin yanı sıra, antenler genellikle belirli yönlerde yayılan enerjiyi artırmak ve diğer yönlerde yayılan enerjiyi bastırmak için kullanılır. Bu nedenle, algılama cihazlarına ek olarak, antenler yön verici cihazlar olarak da kullanılmalıdır. Antenler, belirli ihtiyaçları karşılamak için çeşitli biçimlerde olabilir. Bir tel, bir açıklık, bir yama, bir eleman düzeneği (dizi), bir reflektör, bir mercek vb. olabilir.
Kablosuz iletişim sistemlerinde antenler en kritik bileşenlerden biridir. İyi bir anten tasarımı, sistem gereksinimlerini azaltabilir ve genel sistem performansını iyileştirebilir. Klasik bir örnek, yüksek performanslı antenler kullanılarak yayın alımının iyileştirilebildiği televizyondur. İnsanlar için gözler neyse, iletişim sistemleri için de antenler odur.
2. Anten Sınıflandırması
1. Tel Anten
Tel antenler, neredeyse her yerde (arabalar, binalar, gemiler, uçaklar, uzay araçları vb.) bulundukları için en yaygın anten türlerinden biridir. Şekil 3'te gösterildiği gibi, düz hat (dipol), döngü, spiral gibi çeşitli tel anten şekilleri mevcuttur. Döngü antenlerin yalnızca dairesel olması gerekmez. Dikdörtgen, kare, oval veya başka herhangi bir şekilde olabilirler. Dairesel anten, basit yapısı nedeniyle en yaygın olanıdır.
Şekil 3
2. Diyafram Antenleri
Diyafram antenler, daha karmaşık anten formlarına olan talebin artması ve daha yüksek frekansların kullanımı nedeniyle giderek daha fazla önem kazanmaktadır. Bazı diyafram anten formları (piramit, konik ve dikdörtgen boynuz antenler) Şekil 4'te gösterilmiştir. Bu anten türü, uçak veya uzay aracının dış kabuğuna kolayca monte edilebildiği için uçak ve uzay aracı uygulamaları için oldukça kullanışlıdır. Ayrıca, zorlu ortamlardan korunmak için bir dielektrik malzeme tabakasıyla kaplanabilirler.
Şekil 4
3. Mikroşerit anten
Mikroşerit antenler, 1970'lerde, özellikle uydu uygulamaları için oldukça popüler hale geldi. Anten, dielektrik bir alt tabaka ve metal bir yama içerir. Metal yama birçok farklı şekle sahip olabilir ve Şekil 5'te gösterilen dikdörtgen yama anten en yaygın olanıdır. Mikroşerit antenler düşük profile sahiptir, düzlemsel ve düzlemsel olmayan yüzeyler için uygundur, üretimi basit ve ucuzdur, sert yüzeylere monte edildiğinde yüksek sağlamlığa sahiptir ve MMIC tasarımlarıyla uyumludur. Uçak, uzay aracı, uydu, füze, araba ve hatta mobil cihazların yüzeyine monte edilebilir ve uyumlu bir şekilde tasarlanabilir.
Şekil 5
4. Dizi Anten
Birçok uygulamanın gerektirdiği radyasyon özellikleri tek bir anten elemanıyla elde edilemeyebilir. Anten dizileri, sentezlenen elemanlardan gelen radyasyonu bir veya daha fazla belirli yönde maksimum radyasyon üretecek şekilde birleştirebilir; bunun tipik bir örneği Şekil 6'da gösterilmiştir.
Şekil 6
5. Reflektör Anten
Uzay araştırmalarının başarısı, anten teorisinin de hızla gelişmesine yol açmıştır. Ultra uzun mesafeli iletişime duyulan ihtiyaç nedeniyle, milyonlarca kilometre ötedeki sinyalleri iletmek ve almak için son derece yüksek kazançlı antenler kullanılmalıdır. Bu uygulamada yaygın bir anten türü, Şekil 7'de gösterilen parabolik antendir. Bu anten türünün çapı 305 metre veya daha fazladır ve milyonlarca kilometre ötedeki sinyalleri iletmek veya almak için gereken yüksek kazancı elde etmek için bu kadar büyük bir boyut gereklidir. Bir diğer reflektör türü ise Şekil 7 (c)'de gösterildiği gibi köşe reflektördür.
Şekil 7
6. Lens Antenleri
Mercekler, öncelikle gelen saçılan enerjiyi kolime ederek istenmeyen radyasyon yönlerine yayılmasını önlemek için kullanılır. Merceğin geometrisini uygun şekilde değiştirerek ve doğru malzemeyi seçerek, çeşitli ıraksak enerji biçimlerini düzlem dalgalara dönüştürebilirler. Parabolik reflektör antenler gibi çoğu uygulamada, özellikle yüksek frekanslarda kullanılabilirler ve düşük frekanslarda boyutları ve ağırlıkları çok büyük hale gelir. Mercek antenler, yapı malzemelerine veya geometrik şekillerine göre sınıflandırılır; bunlardan bazıları Şekil 8'de gösterilmiştir.
Şekil 8
Antenler hakkında daha fazla bilgi edinmek için lütfen şu adresi ziyaret edin:
Gönderi zamanı: 19 Temmuz 2024
