Radartutorial .euDalga Kılavuzu Temelleri
Resim 1: Dikdörtgen kesitli bir dalga kılavuzu
Yaklaşık 1000 MHz üzerindeki bölgede büyük yüklerin (örneğin gönderim darbelerinin) koaksiyel kablolar vasıtasıyla taşınması sırasında, aşırı zayıflatma ve dolanan arklara (flashover) karşı daha az dayanabilme gibi, bazı önemli dezavantajlar görülür. Zayıf güçlü sinyallerde ortaya çıkan dezavantajların kabul edilebilir sınırlar içerisinde kalabilmesi için, bunların büyük güçlerdeki kayıplarının telafi edilebilir olması gerekir.
Zayıflatma kayıpları iletkenin özgün kapasitansı ve endüktansı, ve hemde kabuk etkisi nedeniyle meydana gelir ve bu kayıplar frekansın artışıyla birlikte bir hayli fazlalaşır. Dolanan ark dayanıklılığı, iç ve dış iletkenler arasındaki açıklığın küçük olması nedeniyle çok kısıtlanır.
Bahsettiğimiz dezavantajlar nedeniyle radar tesislerinde yüksek frekanslı sinyaller dalga kılavuzları ile taşınırlar. Dalga kılavuzları dairesel, eliptik veya dikdörtgen kesitli metalik borulardır, ancak en çok dikdörtgen kesitli olanlar kullanılır.
Resim 2: Dalga kılavuzunun, λ /4 uzunluklu kısa devre parçalarından meydana gelişi
Teorik olarak bir dikdörtgen dalga kılavuzu, λ /4 uzunluğa sahip, yan yana dizilmiş çok sayıda kısa devre parçalarından meydana gelir. Bu biçimdeki parçalardan ikisi karşı karşıya getirilerek, dikdörtgen biçimli kesite sahip bir dalga kılavuzu elde edilir.
Ancak, bir dalga kılavuzunda sinyaller ilk defa belirli bir frekansla yayılırlar. Bu frekans dalga kılavuzunun boyutlarına, özellikle a kenarına bağlıdır. Eğer sinyalin dalga boyu, sınır dalga boyu denilen λsınır dan daha küçük ise yayılma mümkün olabilir.
Dikdörtgen kesitli bir dalga kılavuzunun sınır dalga boyu formülü:
| λ sınır = 2 · a |
|
Elektromanyetik dalgaların dalga kılavuzunda yayılması
Bir dalga kılavuzuna yüksek frekanslı enerji beslendiğinde, dalga kılavuzu içinde E-elektrik alanına ve H-manyetik alanına sahip elektromanyetik dalgalar meydana gelir. Bu elektromanyetik dalgalar dalga kılavuzu içinde ışık hızına yakın bir hızda yayılırlar.
a-duvarları arasında, b-duvarlarına yaklaştıkça azalan ve b- duvarına vardığında kısa devre olan olan, bir E-alanı meydana gelir. E-alanı kesitsel olarak sinüs biçimli bir dağılım gösterir.
Resim 3: Dalga kılavuzundaki elektrik alanı
(anlık kesit görüntüsü,
H10- modu)
Resim 4: Bir dalga kılavuzunda ki yürüyen dalgalar
Resim 5: Dalga kılavuzundaki manyetik alan (anlık üst görünüş)
Dalga kılavuzu boyunca E-alanı frekansla periyodik olarak polaritesini değiştirir ve her bir λ /2 aralıkta bir maksimuma ulaşır.
Dalgalar, zaman ekseninde bakıldığında, mevcut durumlarını sürdürmezler, aksine giriş sinyaline uygun olarak genliklerini ve polaritelerini değiştirirler.
Dalga kılavuzlarının zayıflatma davranışı frekansa kuvvetle bağlıdır. Sınır frekansında çalıştırılan bir dalga kılavuzu yüksek zayıflatma gösterir, frekans yükseltildiğinde bir minimuma ulaşır, belirli bir frekans aralığında hemen hemen sabit kalır, sonunda tekrar yükselmeye başlar.
Bir dikdörtgen kesitli dalga kılavuzunun iletkenlik kalitesini tayin eden etmen, bu dalga kılavuzunun „a kenar” boyutunun taşınan frekansa olan ilişkisidir. Büyük frekanslar için küçük boyutlu dalga kılavuzları gerekir, ama frekans daha az ise daha büyük boyutlu dalga kılavuzları kullanılır.
Bir dalga kılavuzunun dolanan arklara dayanıklılığı dalga kılavuzunun boyutlarına bağlıdır, yani büyük kesitli dalga kılavuzlarına göre, küçük kesitli (yüksek frekanslarda kullanılan) dalga kılavuzlarının dolanan arklara dayanıklılığı daha azdır. Bir dikdörtgen kesitli dalga kılavuzunda dar kenar, yani b kenarı belirleyicidir. Daha büyük güçlerin taşınabilmesi için dalga kılavuzunun dolanan arklara karşı sağlamlığının arttırılması gerekir, bu nedenle dalga kılavuzu içine basınçlı hava basılır, nemli hava dışarı atılır, aynı zamanda dışardan nemli hava sızıntısı da önlenir.