www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Radar Temelleri

Antenin Karakteristik Değerleri

Açıklık açısı
(demet genişliği)
Yan Topuzların
Zayıflaması
İleri-/Geri
Oranı

Resim 1: Bir anten çizgesinin kutupsal koordinatlarla gösterimi

Kutupsal (polar) diyagramın referans noktası grafiğin merkez noktasıdır ve ölçülen değerler açısal olarak gösterilir. Bir azimut açısındaki yayının büyüklüğü, grafiğin merkez noktasından uzaklığı kadardır. Burada bir anten diyagramı örneği veriliyor.
Açıklık açısı
(demet genişliği)
Yan Topuzların
Zayıflaması
İleri-/Geri
Oranı

Resim 1: Bir anten çizgesinin kutupsal koordinatlarla gösterimi

Antenin Karakteristik Değerleri

Anten Kazancı ve Yönlülük

Özel bir tasarımla bir antenin yayın yoğunluğunu belirli uzamsal (spatial) yönlere yoğunlaştırmak mümkündür. Kayıpsız bir antenin yönlendirme yeteneğinin ölçütü Anten Kazancıdır. Bu değer antenin yönlülüğü (directivity) ile yakından ilgilidir. Antenin, yalnızca yönlülük karakteristiklerini tanımlayan yönlülüğünün aksine, anten kazancı aynı zamanda anteninin verimliliğini de kapsar ve bu nedenle gerçek yayınlanan gücü de gösterir. Bu güç genellikle göndericinin sağladığı güçten daha azdır. Ancak bu gücün ölçülmesi, yönlülüğün ölçülmesinden daha kolay olduğundan, yönlülük olarak anten kazancı daha sık kullanılır. Antenin bir kayıpsız anten olduğu varsayılırsa, yönlülük, anten kazancına eşit alınabilir.

Anten kazancı tanımında, gerçek antene ilaveten bir de referans anten kullanılır. Çoğu durumda her yönde eşit yoğunlukta yayın yapan bir sanal yönbağımsız ışıyıcı (omnidirectional radiator/ isotropic radiator) referans anten olarak kullanılır ya da en azından söz konusu düzlemde bulunan bir basit dipol anten de bu amaçla kullanılabilir.

Gerçek bir anten için bir belirli menzildeki bir noktadaki ışıma yoğunluğu (birim yüzeydeki güç) belirlenir ve bu değer yönbağımsız anten kullanılması durumunda ortaya çıkan değer ile karşılaştırılır. Bu durumda anten kazancı, bu iki ışıma yoğunluğunun oranıdır.

Örneğin, bir yönlü anten, bir belirli uzamsal yönde bir yönbağımsız antenden 200 kat daha fazla bir ışıma yoğunluğu oluşturursa, G anten kazancı, 200 veya 23 dB demektir.

Anten Çizgesi

Anten çizgesi, bir antenden yayılan enerjinin uzamsal dağılımının bir grafiksel gösterimidir. Kullanıma göre, bir anten sadece bir belirli yönden gelen işaretleri alır, diğer yönlerden gelen işaretleri alamaz (örneğin, TV antenleri, radar antenleri); diğer taraftan, oto antenleri gibi antenler yayınları mümkün olan her yönden alabilirler.

İstenen ışıma karakteristiği, bir antenin mekaniksel ve elektriksel tasarımı ile gerçekleştirilir. Bir ışıma deseni (radiation pattern), o antenin bir belirli yönde yayını ne kadar iyi yolladığını ya da aldığını gösterir. Bu desen, yani anten çizgesi, azimut açısının (yatay çizge) ve yükseklik açısının (düşey çizge) bir işlevidir ve grafiksel olarak gösterilir.

Açıklık açısı
Yan Topuzların
Zayıflaması
Vor-/Rück-
verhältnis

Resim 2: Aynı anten çizgesinin Kartezyen koordinatlarla gösterimi

Birbirine dik iki referans ekseni bulunan kartezyen diyagram. Açısal değerler x-ekseninde, yayın büyüklüğü y- ekseninde yer alıyor. Yukarıdaki anten diyagramı bu sefer kartezyen koordinat sistemi ile veriliyor.
Açıklık açısı
Yan Topuzların
Zayıflaması
İleri-/Geri
Oranı

Resim 2: Aynı anten çizgesinin Kartezyen koordinatlarla gösterimi

Bu gösterimde Kartezyen ya da kutupsal koordinat sistemi kullanılır. Grafiksel gösterimde ölçülen değerler doğrusal ya da logaritmik olarak ölçeklenebilir.

Yarı Güç Genişliği

Demet genişliği veya açıklık açısı, anten çizgesinin, en büyük gücünün en azından yarısının yayınlandığı, açısal açıklıktır!

Ana topuzun sınır noktaları, en büyük alan gücüne göre, alan gücünün uzayda 3 dB e düştüğü noktalardır. Bu durumda ortaya çıkan Θ açısına o antenin Açıklık Açısı veya „Yarı Güç Açıklığı” denilir. Hesaplamaları basitleştirmek amacıyla, gücün açıklık açısı içinde düzgün dağıldığı ve açıklık açısı dışında ise herhangi bir gücün olmadığı kabul edilir.

Anten Katı Açısı

Bir katı açı, Ω değişkeniyle gösterilen iki boyutlu bir açı ölçümüdür. Katı açının ölçüm birimi steradyandır. Anten katı açısı ΩA (“beam solid angle”), ışıma yoğunluğunun bu katı açı içindeki tüm açılar için sabit olması durumunda, anten gücünün tümünün içinden geçeceği katı açı olurdu. Bu daha ziyade bir kuramsal değerdir, ancak çok kuvvetli yönlülüğe ve küçük yan topuzlara sahip antenler için yaklaşık bir hesaplama yapılabilir:

ΩA ≈ ΘAzi·ΘYük   ΘAzi = Azimut açıklık açısı
ΘYük = Yükseklik açıklık açısı
(1)

Anten katı açısının, bir düz yüzeye izdüşümünün, yatay- ve dikey kenar uzunluklarının (piramidal katı açı) yarı güç genişliği kadar olan dik açılı modelleri yanında, bir küresel yüzey üzerinde dairesel ya da elips biçimli, izdüşümleri kanonik katı açılı (canonical solid angle) olan modelleri de vardır.

Yan Topuzların Zayıflaması

Bir anten çizgesine ana topuz dışında birden daha fazla sayıda yan topuz ve bir adet geri topuz bulunur. Bu durum yönlendirmeyi olumsuz etkilemesi ve ilaveten ana topuzda güç kaybına neden olması yüzünden arzu edilmez. Ana topuz ile en büyük yan topuz arasındaki oran Yan Topuz Zayıflaması olarak adlandırılır. Bu oran olabildiğince büyük olmalıdır.

İleri- /Geri Oranı

İleri-/Geri Oranı (Geri Zayıflama Oranı da denilir), 0° deki ana topuzun kazancının 180° deki geri topuzun kazancına olan oranıdır. Aynı şekilde bu oran da olabildiğince büyük olmalıdır.

Resim 3: Etken anten yüzeyi bir küre yüzeyinin kesitidir

Die effektive Antennenfläche ist ein Ausschnitt aus einer Kugeloberfläche, 
(click to enlarge: 600·400px = 14 kByte)

Resim 3: Etken anten yüzeyi bir küre yüzeyinin kesitidir

Etken Anten Yüzeyi (Açıklık)

Antenlerin bir önemli parametresi de Ae Etken Anten Yüzeyidir (Antenna Aperture). En uygun konumlandırma ve polarizasyon koşulu altında, bir alıcı antenin alabileceği en büyük alım gücü, alım noktasına isabet eden düzlem dalganın güç yoğunluğuna orantılıdır. Dalga cephesinin ışıma yoğunluğu birim yüzeye düşen bir güçtür. Bu yüzden orantılılık katsayısı, bir elektromanyetik alanda bir anten tarafından temsil edilen bir yüzeyin boyutudur. Bu yüzeye Etken Anten Yüzeyi, Ae denir ve kayıpsız bir antende kazanca eşit olan D yönlülüğü (directivity) ile yakından ilgilidir:

D = G·η = 4π · Ae ; Ae = Ka·A   η = Antenin verimi
λ = Dalga boyu
Ae = Etken anten yüzeyi
A = Geometrik anten yüzeyi
Ka = Anten yüzeyinin etkenliği (Açıklık verimi)
(2)
λ2

Bu denklem bize çok önemli bir ilişkiyi göstermektedir: Bir antenin yönlülük karakteristiğini o antenin geometrik büyüklüğü belirler. Yarıçap dalga boyuna göre ne kadar büyükse, o antenin yönlülüğü de o kadar kuvvetli olur.

Bir etken anten yüzeyi doğrusal antenler için de geçerlidir. Bunun mutlaka, özellikle tel antenlerde göze çarpacak kadar belirgin olan antenin geometrik boyutlarıyla uyumlu olması da gerekmez. Her iki büyüklüğün oranına antenin Ka Açıklık Verimliliği denir. Büyük parabolik yansıtıcıya sahip antenlerde Ka = 0,6 … 1,0 dir. Boyutları a ve b olan bir dikdörtgen boynuz ışıyıcının etken anten yüzeyi, a·b ile hesaplanan geometrik yüzeyinden biraz daha küçüktür.

Etken Anten Yüzeyi, geometrik anten yüzeyi üzerindeki ışıma dağılımına bağlıdır. Eğer bu dağılım doğrusal ise o zaman Ka= 1 olur. Bir doğrusal ışıma dağılımı durumunda bu yüksek açıklık verimi, hayli güçlü yan topuzların oluşmasına sebep olur. Eğer antenin pratik kullanımı için yan topuzlar boyutsal olarak küçük tutulacaksa, ışıma dağılımı doğrusal olmamalıdır. Bu durumda etken anten yüzeyi, antenin geometrik yüzeyinden daha küçüktür (Ae< A).

Bant Genişliği

Bir antenin bant genişliği, antenin aşağıda belirtilen özelliklere sahip olması gerektiği frekans aralığıdır:

Çoğu anten tipinde bant genişliği, tınlaşım (resonance) özellikleri nedeniyle, merkez frekansının yaklaşık % 5 ila 10'u (örneğin, 2 GHz de 100 ila 200 MHz) gibi oldukça dar bir genişliktir. Daha büyük bant genişlikleri için örneğin, Logaritmik Periyotlu Anten ya da Vivaldi-anten gibi özel antenler kullanılır.