1. Antenlere Giriş
Şekil 1'de gösterildiği gibi, anten, serbest uzay ile iletim hattı arasında bir geçiş yapısıdır. İletim hattı, elektromanyetik enerjiyi bir kaynaktan antene veya bir antenden alıcıya iletmek için kullanılan koaksiyel hat veya içi boş tüp (dalga kılavuzu) şeklinde olabilir. İlki verici anten, ikincisi ise alıcı antendir.
Şekil 1. Elektromanyetik enerji iletim yolu (kaynak-iletim hattı-anten-boş alan)
Şekil 1'deki iletim modunda anten sisteminin iletimi, Şekil 2'de gösterildiği gibi Thevenin eşdeğeri ile temsil edilir; burada kaynak ideal bir sinyal üreteci, iletim hattı karakteristik empedansı Zc olan bir hat ve anten ise ZA yükü [ZA = (RL + Rr) + jXA] ile temsil edilir. Yük direnci RL, anten yapısıyla ilişkili iletim ve dielektrik kayıplarını temsil ederken, Rr antenin radyasyon direncini temsil eder ve reaktans XA, anten radyasyonuyla ilişkili empedansın sanal kısmını temsil etmek için kullanılır. İdeal koşullar altında, sinyal kaynağı tarafından üretilen tüm enerji, antenin radyasyon kapasitesini temsil etmek için kullanılan radyasyon direnci Rr'ye aktarılmalıdır. Bununla birlikte, pratik uygulamalarda, iletim hattının ve antenin özelliklerinden kaynaklanan iletken-dielektrik kayıplarının yanı sıra, iletim hattı ile anten arasındaki yansımadan (uyumsuzluk) kaynaklanan kayıplar da vardır. Kaynak ünitesinin iç empedansını dikkate alıp, iletim hattı ve yansıma (uyumsuzluk) kayıplarını ihmal edersek, maksimum güç, eşlenik eşleşme altında antene sağlanır.
Şekil 2
İletim hattı ile anten arasındaki uyumsuzluk nedeniyle, arayüzden yansıyan dalga, kaynaktan antene gelen dalga ile üst üste binerek durağan bir dalga oluşturur. Bu dalga, enerji yoğunlaşmasını ve depolanmasını temsil eder ve tipik bir rezonans cihazıdır. Tipik bir durağan dalga deseni, Şekil 2'deki noktalı çizgi ile gösterilmiştir. Anten sistemi doğru tasarlanmazsa, iletim hattı, dalga kılavuzu ve enerji iletim cihazı olmaktan ziyade, büyük ölçüde bir enerji depolama elemanı olarak işlev görebilir.
İletim hattı, anten ve durağan dalgaların neden olduğu kayıplar istenmeyen durumlardır. Hat kayıpları, düşük kayıplı iletim hatları seçilerek en aza indirilebilirken, anten kayıpları Şekil 2'deki RL ile temsil edilen kayıp direnci azaltılarak düşürülebilir. Durağan dalgalar azaltılabilir ve hattaki enerji depolaması, antenin (yükün) empedansının hattın karakteristik empedansı ile eşleştirilmesiyle en aza indirilebilir.
Kablosuz sistemlerde, enerji alma veya iletme işlevine ek olarak, antenlerin genellikle belirli yönlerde yayılan enerjiyi artırması ve diğer yönlerde yayılan enerjiyi bastırması gerekir. Bu nedenle, antenler algılama cihazlarına ek olarak yönlendirme cihazları olarak da kullanılmalıdır. Antenler, belirli ihtiyaçları karşılamak için çeşitli şekillerde olabilir. Bunlar 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 televizyondur; burada yüksek performanslı antenler kullanılarak yayın alımı iyileştirilebilir. Antenler, iletişim sistemleri için insanlar için gözler neyse odur.
2. Anten Sınıflandırması
1. Tel Anten
Tel antenler, neredeyse her yerde bulundukları için en yaygın anten türlerinden biridir - arabalar, binalar, gemiler, uçaklar, uzay araçları vb. Şekil 3'te gösterildiği gibi, düz çizgi (dipol), halka, spiral gibi çeşitli tel anten şekilleri vardır. Halka antenlerin sadece dairesel olması gerekmez. Dikdörtgen, kare, oval veya başka herhangi bir şekilde olabilirler. Dairesel anten, basit yapısı nedeniyle en yaygın olanıdır.
Şekil 3
2. Açıklıklı Antenler
Daha karmaşık anten formlarına olan artan talep ve daha yüksek frekansların kullanımı nedeniyle, açıklıklı antenler giderek daha büyük bir rol oynamaktadır. Şekil 4'te bazı açıklıklı anten formları (piramidal, konik ve dikdörtgen boynuz antenler) gösterilmektedir. Bu anten türü, uçak ve uzay aracı uygulamaları için çok kullanışlıdır çünkü uçak veya uzay aracının dış gövdesine çok kolay bir şekilde monte edilebilirler. Ayrıca, zorlu ortamlardan korunmaları için dielektrik bir malzeme tabakasıyla kaplanabilirler.
Şekil 4
3. Mikroşerit anten
Mikroşerit antenler, özellikle uydu uygulamaları için 1970'lerde çok popüler hale geldi. Anten, dielektrik bir alt tabaka ve metal bir yamadan oluşur. Metal yama birçok farklı şekle sahip olabilir ve Şekil 5'te gösterilen dikdörtgen yama anteni en yaygın olanıdır. Mikroşerit antenler düşük profillidir, düzlemsel ve düzlemsel olmayan yüzeyler için uygundur, üretimi basit ve ucuzdur, sert yüzeylere monte edildiğinde yüksek sağlamlığa sahiptir ve MMIC tasarımlarıyla uyumludur. Uçakların, uzay araçlarının, uyduların, füzelerin, arabaların ve hatta mobil cihazların yüzeyine monte edilebilir ve uyumlu bir şekilde tasarlanabilir.
Şekil 5
4. Dizi Anten
Birçok uygulama için gerekli olan radyasyon özellikleri tek bir anten elemanıyla elde edilemeyebilir. Anten dizileri, elemanlardan gelen radyasyonu bir veya daha fazla belirli yönde maksimum radyasyon üretecek şekilde sentezleyebilir; tipik bir örnek Şekil 6'da gösterilmiştir.
Şekil 6
5. Reflektör Anten
Uzay araştırmalarının başarısı, anten teorisinin de hızlı gelişimine yol açmıştır. Ultra uzun mesafeli iletişim ihtiyacı nedeniyle, milyonlarca mil ötedeki sinyalleri iletmek ve almak için son derece yüksek kazançlı antenler kullanılmalıdır. Bu uygulamada, yaygın bir anten biçimi Şekil 7'de gösterilen parabolik antendir. Bu tip antenin çapı 305 metre veya daha fazladır ve milyonlarca mil ötedeki sinyalleri iletmek veya almak için gereken yüksek kazancı elde etmek için bu kadar büyük bir boyut gereklidir. Bir diğer reflektör biçimi ise Şekil 7 (c)'de gösterildiği gibi köşe reflektördür.
Şekil 7
6. Lens Antenler
Lensler öncelikle, istenmeyen radyasyon yönlerine yayılmasını önlemek için gelen saçılan enerjiyi paralel hale getirmek amacıyla kullanılır. Lensin geometrisini uygun şekilde değiştirerek ve doğru malzemeyi seçerek, çeşitli ıraksak enerji biçimlerini düzlem dalgalara dönüştürebilirler. Özellikle yüksek frekanslarda parabolik reflektör antenler gibi çoğu uygulamada kullanılabilirler ve düşük frekanslarda boyutları ve ağırlıkları çok büyük olur. Lens antenler, yapım 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:
Yayın tarihi: 19 Temmuz 2024
