Yönlülük, temel bir anten parametresidir. Bu, yönlü bir antenin radyasyon deseninin nasıl olduğunun bir ölçüsüdür. Her yöne eşit olarak radyasyon yayan bir antenin yönlülüğü 1'e eşittir. (Bu, sıfır desibele -0 dB'ye eşdeğerdir).
Küresel koordinatların fonksiyonu, normalize edilmiş bir radyasyon deseni olarak yazılabilir:
[Denklem 1]
Normalleştirilmiş bir radyasyon deseni, orijinal radyasyon deseniyle aynı şekle sahiptir. Normalleştirilmiş radyasyon deseni, radyasyon deseninin maksimum değeri 1'e eşit olacak şekilde büyüklük olarak azaltılır. (En büyük değer "F"nin [1] denklemidir). Matematiksel olarak, yönlülük (tip "D") formülü şu şekilde yazılır:
Bu karmaşık bir yön denklemi gibi görünebilir. Ancak, moleküllerin radyasyon desenleri en büyük değere sahiptir. Payda, tüm yönlerde yayılan ortalama gücü temsil eder. Denklem, yayılan en yüksek gücün ortalama güce bölünmesiyle elde edilen bir ölçüdür. Bu da antenin yönlülüğünü verir.
Yönsel paradigma
Örnek olarak, iki antenin radyasyon deseni için aşağıdaki iki denklemi ele alalım.
Anten 1
Anten 2
Bu radyasyon desenleri Şekil 1'de gösterilmiştir. Radyasyon modunun yalnızca kutup açısı teta (θ)'nın bir fonksiyonu olduğunu lütfen unutmayın. Radyasyon deseni azimutun bir fonksiyonu değildir. (Azimutsal radyasyon deseni değişmeden kalır). Birinci antenin radyasyon deseni, ikinci antenin radyasyon desenine göre daha az yönlüdür. Bu nedenle, birinci anten için yönlülüğün daha düşük olmasını bekliyoruz.
Şekil 1. Bir antenin radyasyon deseni diyagramı. Yüksek yönlülüğe sahip mi?
[1] formülünü kullanarak antenin daha yüksek yönlülüğe sahip olduğunu hesaplayabiliriz. Anlayışınızı kontrol etmek için Şekil 1'i ve yönlülüğün ne olduğunu düşünün. Ardından, herhangi bir matematiksel işlem kullanmadan hangi antenin daha yüksek yönlülüğe sahip olduğunu belirleyin.
Yönsel hesaplama sonuçları için [1] formülünü kullanın:
Yönlü anten 1 hesaplaması, 1.273 (1.05 dB).
Yönlü anten 2 hesaplaması, 2.707 (4.32 dB).
Artan yönlülük, daha odaklı veya yönlü bir anten anlamına gelir. Bu, 2 alıcılı bir antenin, çok yönlü bir antene göre tepe noktasında 2,707 kat daha fazla yönlü güce sahip olduğu anlamına gelir. Anten 1, çok yönlü bir antenin gücünün 1,273 katını alacaktır. İzotropik antenler mevcut olmamasına rağmen, çok yönlü antenler yaygın bir referans olarak kullanılır.
Cep telefonu antenlerinin düşük yönlülüğe sahip olması gerekir çünkü sinyaller her yönden gelebilir. Buna karşılık, uydu antenlerinin yönlülüğü yüksektir. Uydu anteni, sinyalleri sabit bir yönden alır. Örneğin, bir uydu TV anteni alırsanız, şirket size nereye yönlendirmeniz gerektiğini söyleyecektir ve anten istenen sinyali alacaktır.
Anten tipleri ve yönlülüklerinin bir listesiyle yazımızı sonlandıracağız. Bu, hangi yönlülüğün yaygın olduğu konusunda size bir fikir verecektir.
Anten tipi Tipik yönlülük Tipik yönlülük [desibel] (dB)
Kısa dipol anten 1,5 1,76
Yarım dalga dipol anten 1.64 2.15
Yama (mikroşerit anten) 3.2-6.3 5-8
Boynuz anten 10-100 10-20
Çanak anten 10-10.000 10-40
Yukarıdaki verilerde de görüldüğü gibi, anten yönlülüğü büyük ölçüde değişmektedir. Bu nedenle, belirli uygulamanız için en iyi anteni seçerken yönlülüğü anlamak önemlidir. Birden fazla yönden tek bir yöne enerji göndermeniz veya almanız gerekiyorsa, düşük yönlülüğe sahip bir anten tasarlamalısınız. Düşük yönlülüğe sahip antenlerin uygulama örnekleri arasında araç radyoları, cep telefonları ve bilgisayar kablosuz internet erişimi yer almaktadır. Tersine, uzaktan algılama veya hedefli güç aktarımı yapıyorsanız, yüksek yönlülüğe sahip bir anten gerekecektir. Yüksek yönlülüğe sahip antenler, istenen yönden güç aktarımını en üst düzeye çıkaracak ve istenmeyen yönlerden gelen sinyalleri azaltacaktır.
Düşük yönlülüğe sahip bir anten istediğimizi varsayalım. Bunu nasıl yaparız?
Anten teorisinin genel kuralı, düşük yönlülük elde etmek için elektriksel olarak küçük bir antene ihtiyaç duyulmasıdır. Yani, toplam boyutu 0,25 - 0,5 dalga boyu olan bir anten kullanırsanız, yönlülüğü en aza indirirsiniz. Yarım dalga boylu dipol antenler veya yarım dalga boylu yarık antenler tipik olarak 3 dB'den daha düşük yönlülüğe sahiptir. Bu, pratikte elde edebileceğiniz en düşük yönlülüktür.
Sonuç olarak, antenin verimliliğini ve bant genişliğini azaltmadan çeyrek dalga boyundan daha küçük antenler üretemeyiz. Anten verimliliği ve anten bant genişliği ileriki bölümlerde ele alınacaktır.
Yüksek yönlülüğe sahip bir anten için, birçok farklı dalga boyu uzunluğunda antenlere ihtiyacımız olacak. Uydu çanak antenleri ve korna antenleri gibi antenler yüksek yönlülüğe sahiptir. Bunun nedeni kısmen, birçok dalga boyu uzunluğunda olmalarıdır.
Bunun sebebi nedir? Nihayetinde, bunun sebebi Fourier dönüşümünün özellikleriyle ilgilidir. Kısa bir darbenin Fourier dönüşümünü aldığınızda, geniş bir spektrum elde edersiniz. Bu benzetme, bir antenin radyasyon desenini belirlemede geçerli değildir. Radyasyon deseni, anten boyunca akım veya gerilim dağılımının Fourier dönüşümü olarak düşünülebilir. Bu nedenle, küçük antenler geniş radyasyon desenlerine (ve düşük yönlülüğe) sahiptir. Geniş ve düzgün gerilim veya akım dağılımına sahip antenler ise çok yönlü desenlere (ve yüksek yönlülüğe) sahiptir.
E-mail:info@rf-miso.com
Telefon: 0086-028-82695327
Web sitesi: www.rf-miso.com
Yayın tarihi: 07-01-2023
