Yönlülük, temel bir anten parametresidir. Bu, yönlü bir antenin radyasyon örüntüsünün nasıl olduğunun bir ölçüsüdür. Her yöne eşit şekilde radyasyon yayan bir antenin yönlülüğü 1'e eşit olacaktır. (Bu, sıfır desibel -0 dB'ye eşdeğerdir).
Küresel koordinatların fonksiyonu normalize edilmiş bir radyasyon deseni olarak yazılabilir:
[Denklem 1]
Normalize edilmiş bir radyasyon örüntüsü, orijinal radyasyon örüntüsüyle aynı şekle sahiptir. Normalize edilmiş radyasyon örüntüsü, radyasyon örüntüsünün maksimum değeri 1 olacak şekilde büyüklük olarak küçültülür. (En büyüğü "F"nin [1] numaralı denklemidir). Matematiksel olarak, yönlülük formülü ("D" tipi) şu şekilde yazılır:
Bu karmaşık bir yön denklemi gibi görünebilir. Ancak, moleküllerin radyasyon örüntüleri en büyük değeri taşır. Payda, tüm yönlerde yayılan ortalama gücü temsil eder. Denklem ise, yayılan tepe gücün ortalamaya bölünmesiyle elde edilen bir ölçüdür. Bu, anten yönlülüğünü verir.
Yönsel paradigma
Örnek olarak, iki antenin radyasyon örüntüsü için aşağıdaki iki denklemi ele alalım.
Anten 1
Anten 2
Bu radyasyon desenleri Şekil 1'de çizilmiştir. Radyasyon modunun yalnızca kutup açısı teta'nın (θ) bir fonksiyonu olduğunu lütfen unutmayın. Radyasyon deseni azimutun bir fonksiyonu değildir. (Azimutal radyasyon deseni değişmeden kalır). İlk antenin radyasyon deseni, ikinci antenin radyasyon deseninden daha az yönlüdür. Bu nedenle, ilk antenin yönlülüğünün daha düşük olmasını bekliyoruz.
Şekil 1. Bir antenin radyasyon desen diyagramı. Yüksek yönlülüğe sahip mi?
Formül [1]'i kullanarak, antenin daha yüksek yönlülüğe sahip olduğunu hesaplayabiliriz. Anladığınızı doğrulamak için Şekil 1'i ve yönlülüğün ne olduğunu düşünün. Ardından, herhangi bir matematik kullanmadan hangi antenin daha yüksek yönlülüğe sahip olduğunu belirleyin.
Yön hesaplama sonuçları için formül [1]'i 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 alıcı antenin, çok yönlü bir antene göre tepe noktasının 2,707 katı yön gücüne sahip olduğu anlamına gelir. 1 numaralı anten, çok yönlü bir antenin 1,273 katı güce sahip olacaktır. İzotropik antenler mevcut olmasa bile, çok yönlü antenler yaygın bir referans olarak kullanılır.
Cep telefonu antenleri, sinyaller her yönden gelebileceği için düşük bir yönlendirmeye sahip olmalıdır. Uydu antenlerinin ise yüksek bir yönlendirmesi vardır. Bir uydu anteni, sinyalleri sabit bir yönden alır. Örneğin, bir uydu TV anteni aldığınızda, şirket size anteni nereye yönlendirmeniz gerektiğini söyler ve anten istediğiniz sinyali alır.
Son olarak, anten türleri ve yönlülüklerinin bir listesini vereceğiz. 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 verilerden de anlaşılacağı gibi, antenin yönlülüğü büyük ölçüde değişkenlik gösterir. Bu nedenle, özel uygulamanız için en iyi anteni seçerken yönlülüğü anlamak önemlidir. Tek bir yönde birden fazla yönden enerji göndermeniz veya almanız gerekiyorsa, düşük yönlülüğe sahip bir anten tasarlamalısınız. Düşük yönlülüğe sahip antenlerin uygulama örnekleri arasında araç radyoları, cep telefonları ve bilgisayarların kablosuz internet erişimi bulunur. Tersine, uzaktan algılama veya hedefli güç aktarımı yapıyorsanız, yüksek yönlülüğe sahip bir antene ihtiyacınız olacaktır. Yüksek yönlülüğe sahip antenler, istenen yönden güç aktarımını en üst düzeye çıkarır ve istenmeyen yönlerden gelen sinyalleri azaltır.
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 boyunda bir anten kullanırsanız, yönlülüğü en aza indirirsiniz. Yarım dalga dipol antenler veya yarım dalga boylu yarık antenler genellikle 3 dB'den daha düşük yönlülüğe sahiptir. Bu, pratikte elde edebileceğiniz en düşük yönlülüktür.
Sonuç olarak, antenin verimliliğini ve bant genişliğini düşürmeden çeyrek dalga boyundan daha küçük antenler üretemeyiz. Anten verimliliği ve anten bant genişliği ilerideki bölümlerde ele alınacaktır.
Yüksek yönlülüğe sahip bir anten için, farklı dalga boyu boyutlarına sahip antenlere ihtiyacımız olacak. Uydu çanak antenleri ve horn antenler gibi yüksek yönlülüğe sahiptirler. Bunun bir nedeni de, farklı dalga boylarına sahip olmalarıdır.
Peki neden? Sonuç olarak, sebep Fourier dönüşümünün özellikleriyle ilgilidir. Kısa bir darbenin Fourier dönüşümünü aldığınızda geniş bir spektrum elde edersiniz. Bu benzetme, bir antenin radyasyon desenini belirlemede mevcut değildir. Radyasyon deseni, anten boyunca akım veya voltaj dağılımının Fourier dönüşümü olarak düşünülebilir. Bu nedenle, küçük antenler geniş radyasyon desenlerine (ve düşük yönlülüğe) sahiptir. Büyük düzgün voltaj 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
Gönderim zamanı: 07-11-2023
