www.radartutorial.eu Radar Temelleri

Duran Dalga Oranı

Üreteç
Ri
R=ZL
İletken
ZL
U1
U2

Resim 1: Bir üretece bağlı iletkenlerin eşdeğer devresi

Devre şeması: Ri iç direncine sahip bir yüksek frekans üreteci (bir daire içinde üç adet sinüs dalgası ile sembolize edilmiş), Z dalga direncine sahip, seri bağlı iki telli bir iletkeni besliyor. Besleme noktası gerilimi U1, en uçtaki gerilim U2 dir.
Üreteç
Ri
R=ZL
İletken
ZL
U1
U2

Resim 1: Bir üretece bağlı iletkenlerin eşdeğer devresi

Duran Dalga Oranı

Eğer bir yüksek frekanslı sistemin tümü uyumlaşmış ise, gücün tamamı kaynaktan alıcıya herhangi bir kayba uğramaksızın ulaşır. Fakat pratikte hiç bir zaman tam uyum olmaz, dolayısıyla bu uyumsuzluklardan kaynaklanan sorunları gidermek gerekir.

Bunun için, uyumsuzluğa ait iki uç durumu ele alalım:

Bu iki özel durumu incelemeden önce, bir yüksek frekanslı salınımın beslendiği, teorik olarak sonsuz uzunluktaki hatta ne olup bittiğini aydınlatmamız gerekir. Gücün uyumlu olması durumunda üretecin iç direncinin, hat empedansına eşit, yani (Ri = ZL) olmalıdır.

Devre enerjilendiğinde üreteç gücünü hatta verir. Gerilim t = 0 anında en küçük değerinde bulunur. Bu gerilim değeri hat boyunca yayılma hızıyla ilerler.

Bir yüksek frekans üreteci, bir simetrik anten kablosunu temsil eden iki telli iletkeni besliyor. Diyagramda gerilim hattın uzunluğunun bir fonksiyonu olarak veriliyor. Canlandırma: Diyagramda sürekli hareket eden bir sinüs dalgası bulunuyor. Dalga tepeleri arasındaki mesafe dalga boyuna eşittir. Dikeyde herhangi bir nokta o anki gerilim değeridir.

Resim 2: Gerilimin bir yüksek frekans hattındaki zamansal akışı (diğer bir deyimle „Yürüyen Dalga”)

Eğer bir hattın sonu, hat empedansı ZL ye eşit değerde bir Ra direnciyle sonlandırılmış ise, üretilen gücün tamamı bu Ra direncine aktarılabilir.

Örnek: 5 m uzunluğunda bir hat (ZL= 75 Ω), iç direnci Ri= 75 Ω olan bir üreteçten beslensin ve sonlandırma direnci Ra= 75 Ω olsun, yani bir empedans uyumu mevcut olsun. Üretecin frekansı 30 GHz ise, hatta meydana gelen salınım sayısı ne olur?

Çözüm:

λ =  c  = 3·108   m/s = 0,01 m


f 3·1010  1/s
Salınım sayısı = İletkenin uzunluğu = 5 m = 500 salınım


Dalga boyu 0,01 m

Örneğin sonlandırma direncinin 50 Ω olduğu, yani empedans uyumundan söz edilemediği bir durumda, dalgalar yollandığında neler olacaktır?

Üreteç Pgen gücünü sağlar. Bu güç, 1 nolu noktada aşağıdaki eşitlikte verilen iki kısma ayrılır:

PRi = PZL = ½ Pgen

PZL = Pileri kısmı hat boyunca ilerleyerek Ra direncine varır. Fakat bu kısım uyum durumunda varan güçten küçüktür. Direnç tüm gücü ememez ve ısıya dönüştüremez. PZL gücünün geriye kalan bölümü, 2 nolu noktada Pgeri gücü olarak üretece geri yansıtılır.

R=ZL
Pgeri
Pileri
R≠ ZL

Resim 3: Bir üretece bağlı ancak empedans uyumu olmayan iletken

Devre şeması: Ri iç direncine sahip bir yüksek frekans üreteci iki telli bir iletkene seri bağlıdır. İki telli hattın ucunda ZL dalga direncinden daha küçük bir dirence sahip Ra yük direnci bulunuyor..
R=ZL
Pgeri
Pileri
R≠ ZL

Resim 3: Bir üretece bağlı ancak empedans uyumu olmayan iletken

ZL ve Ra birbirine eşit olmadıkça, ister Ra < ZL olsun, yollanan dalganın bir bölümü daima geriye yansıtılır. Bu durum empedans uyumsuzluğu olarak adlandırılır.

Bir iletken üzerinde iki yürüyen dalganın canlandırılması: Mavi renkli dalga sağa, buz mavisi renkli dalga sola ilerliyor. 
	Her iki dalga örtüşerek kırmızı renkli, genliği maksimumdan sıfıra, sıfırdan minimuma inip çıkan (tepe değeri orijinal genliğin iki katı olan) duran bir dalga meydana getiriyor.

Resim 4: Bir duran dalganın oluşumu

Giden sinyal (koyu mavi) ve yansıyan dalga (buz mavisi) örtüşerek, belirli yerlerde sabit Umaks maksimum gerilime ve Umin minimum gerilime sahip, bir duran dalga (kırmızı) meydana getirirler.

„Yansıtma Katsayısı” r ve „Duran Dalga Oranı” s (veya Gerilim Duran Dalga Oranı, VSWR = voltage standing wave ratio) aşağıdaki formül ile hesaplanır:

|r| = Ugeri = |Ra-ZL|


Uileri |Ra+ZL|

 

s = Umaks = Uileri · (1+r) = (1+r)



Umin Uileri · (1-r) (1-r)

1 GHz in üzerindeki güçler, gerilime göre güç ile daha iyi ölçülebildiğinden, yüksek frekans tekniğinde „Güç Duran Dalga Oranı” (PSWR) kullanılır.