Antenler D. Roddy, Chapter 6

6.1 Giriş Verici (transmitter), Alıcı (receiver) Karşılıklılık (Reciprocity Theorem) Girişimi engellemek için anten tasarımına özen göstermek gerekir Yer istasyonu ve uydudaki antenler Değişik kısıtlamalar ve tasarımlar İleticide harcanan PT W gücü besleyici ve antende kayıplara uğrar ( PT>Prad ) Alıcıda da benzer kayıplar olur Prec>PR

6.2-6.3: Karşılıklılık ve Koordinatlar Reciprocity Theorem (Karşılıklılık İlkesi) Bir antenin alıcı ve verici durumundaki örüntüsü (pattern) aynıdır. İki durumdaki empedansı da aynıdır. Koordinat sistemi Küresel Koordinatlar Anten orijinde Uzaydaki bir P noktası r, θ ve φ ile ifade edilir. r(uzaklık), θ (z ekseni ile açı), φ (x ekseni ile r’nin x-y düzlemine olan izdüşümüne olan açısı) Sağ el kuralı Z’ye bakıldığında x’ten y’ye gitmek için saat yönüne dönmek gerekir.

6.4. Elektrik Alan Yayılımı  

6.5, 6.6 6.5: Güç Akı Yoğunluğu (Power Flux Density) Anten: kürenin merkezinde bir nokta Güç dikine yayılır E (Volt/m), ZW( empedans)=120π ohm, Ψ(watt/m2) Güç yoğunluğu uzaklığın karesi ile ters orantılı 6.6: Eşyönlü (Isotropic) Yayıcı ve Anten Kazancı Her yöne eşit ileten kayıpsız bir anten düşünelim Birim alandaki güç yoğunluğu Anten kazancı: Gerçek kazancın yukarıdakine oranı Directivity Anten verimliliği:

6.7: Yayılım Örüntüsü (Radiation Pattern) Anten kazancı gerçekte yöne bağlıdır Orijinden uzaklık kazancı verir (normalize) Bu örüntüde bir ana lob dikkat çeker Hüzme genişliği (beamwidth): 3dB düşme olan noktalar arasındaki açı Hem E hem de H düzleminde E(yz: φ=90, xz: φ=0)

6.7: Yayılım Örüntüsü (Radiation Pattern)

6.8. Beam Solid Angle and Directivity Solid angle (3 boyutlu yayılan dalgalar için) Steradian Directivity

Efektif Açıklık (Aperture) Alıcıda toplanan gücün alıcaki güç yoğunluğuna bölümü. Efektif açıklık fiziksel açıklıkla ilişkilidir (daha küçüktür). Anten kazancı ile efektif açıklık arasında bir ilişki vardır.

Polarizasyon E ve H alanları birbirine ve dalga yayılım yönüne diktir. Polarizasyon E alanının yönüyle tanımlanır.

6.10: Yarım dalga dipol Eksenler yönünde yayılım olmaz, eksenlere dik (simit şeklinde ) bir yayılım olur. Özellikle yönlü antenlerin kullanılamadığı fırlatma periyodunda işe yarar. Empedans 73 Ohm Kazanç: 1.64 Efektif Açıklık: 0.13λ2 Hüzme genişliği: 78o Yayılım örüntüsü sadece θ’nın fonksiyonudur.

http://en.wikipedia.org/wiki/File:NewtonIteration_Ani.gif

6.11 Açıklık Antenleri (Aperture Antenna) Dalga kılavuzunun ucuna (ör. huni gibi) bir açıklık yerleştirilir ve bunun çapı hüzme genişliğini belirler. İdeal: Yandaki şekilde sonsuz uzunlukta bir metalin ortasında açılmış a-b boyutlarında delik görülüyor Oldukça karmaşık yayılım örüntüleri oluşur (sayfa 152). Φ=0 (H-xz düzlemi) Φ=90 (E-xy düzlemi)

6.12: Huni (Horn) Antenler Huni Antenler Açıklıklı antenlere bir örnektir. Dünya üzerinde belli bölgeleri aydınlatmak 4GHz’de 30cm çaplı açıklıkla 17.5o hüzme genişliği Daha dar hüzme için daha büyük anten gerekir Yan Lob karakteristiği kötü (pek kullanılmıyor) Parabolik Reflektörleri beslemek için kullanılır Konik huniler: Simetrik hüzmeler üretmez, cross polarizasyon (45 derede) olur Bükümlü(corrugated) , Piramit huniler Simetrik hüzmeler için, Yan lob karakteristiğini düzeltmek ve polarizasyon kaymasını engellemek için Piramit anten: Açıklık alanı x ηI (0.35<ηI<0.80)

6.13: Parabolik reflektör (Çanak Anten) Odaklanma sağlar SP+PQ her zaman sabit Odağa bir huni anten konur (Küresel yayılım) Çanaktan düz olarak yansırlar (plane wave) Çanağın kenarlarında daha fazla güç kaybı olur Space attenuation factor SAF=(f/rho)2 Odak uzaklaştıkça daha uniform olur ama bu sefer de taşma (spillover) olur. Yan loblar girişime sebep olabilir Horn anten buna göre tasarlanabilir.

Parabolik Reflektör Offset Feed: Çift reflektörlü anten Sinyalin bir kısmının huni tarafından engellenmesini engeller Reflektörün şeklinin iyi ayarlanması gerekir. Cross polarizasyon olur Çift reflektörlü anten Huni büyük reflektörün içinde olur (kablo kısalır) Ufak reflektör hiperbol veya elips olabilir. Cassegrain Gregorian Reflektör şekillendirme Çanağın üzerinde tümsekler çukurlar vardır. Sinyal genliğinin daha eşit olmasını sağlar Belli bölgelere odaklanma sağlar (ör yağmurlu bölgeler) Hassas bir mühendislik işlemidir

6.17: Anten Dizilimleri (Arrays) Bir dizi eleman eşit aralıklarla yerleştirilir Uzaktaki hedefin x-y düzleminde olduğu varsayılır. Yandaki şekilde görüldüğü gibi ardışık iki eleman ile hedef nokta arasında yaklaşık s*cos(φ) mesafe farkı vardır Bir dalga boyu mesafe 2π faz farkı sağlar. Buna biz de α fazı ekleyerek sinyalin yönünü ayarlayabiliriz. Antenden çıkan sinyalin toplamı Array Factor olarak adlandırılır Ψ=0 olduğunda AF maksimum olur. O halde α’yı (3)’teki gibi belirlersek φ= φ0 olduğunda çıkan sinyal gücü maksimum olur.

End fire array Broadside array Dizilim elemanlarına verilen akım fazlarındaki ufak değişiklikler Işının yönünü önemli ölçüde değiştirebilir!!

6.18: Düzlemsel Antenler Yama Antenler Devrenin bir kısmına kazınıp bir mikrostrip aracılığıyla devreye bağlanan anten türü Genelde yama boyutu yarım dalga boyundan azdır

Düzlemsel antenler Düzlemsel dizilimler Reflectarray Yama antenler bir düzleme dizilir Her bir yama için faz kaydırması yapılabilir Mekanik Shaped reflector Elektronik Kablo uzunluğu değiştirilir Aktif ve pasif Aktif: Her elemanın kendi güçlendiricisi ve faz kaydırıcısı var Pasif: tek bir güçlendirici Bu sayede ışın belli bir yere yönlenir Reflectarray

Sorular Çözülebilecek sorular: 1,2,3,7,8, 9,10,11,12, 13, 15, 16, 18 , 19, 20, 21, 26, 27, 28, 31,32,33,34, 35 32. AF=sqrt((1+cos(0.6*pi*(cos(phi)-1))+cos(2*0.6*pi*(cos(phi)-1))+cos(3*0.6*pi*(cos(phi)-1))+cos(4*0.6*pi*(cos(phi)-1))).^2+(sin(0.6*pi*(cos(phi)-1))+sin(2*0.6*pi*(cos(phi)-1))+sin(3*0.6*pi*(cos(phi)-1))+sin(4*0.6*pi*(cos(phi)-1))).^2) phi=pi/36:pi/36:2*pi polar(phi,AF)