www.radartutorial.eu Radar Temelleri

Toroidal anten

Odak noktası
Odak hattı

Resim 1: Solda bir parabolik anten ve sağda ise bir torus anten için tel kafes kaplı dönel parabolik yüzeyler

Odak noktası
Odak hattı

Resim 1: Solda bir parabolik anten ve sağda ise bir torus anten için tel kafes kaplı dönel parabolik yüzeyler

Toroidal anten

Bir toroidal anten parabolik antende olduğu gibi bir parabolün döndürülmesiyle ortaya çıkan bir yüzey geometrisine dayanır. Yansıtıcılar bu dönel yüzeyden alınan kesitlerdir. Bir normal parabolik anten parabolün simetri ekseni etrafında döndürülmesi ile elde edilir (Resim.1 de sol taraf). Dönen bir parabol bir dönel parabolid meydana getirir. Eğer birincil anten odak noktasında bulunuyorsa parabolik antenin simetri ekseni ana ışıma yönüyle çakışır.

Bir toroidal antende dönme ekseni parabolün simetri eksenine parabolün odak noktasından daha uzağında yer alan bir noktada dik olarak yer alır (Resim.1 de sağ taraf). Toroidal antende bir odak noktası yoktur, ancak yansıtıcı yarım dairesinde odak hatları kümesi bulunur.

Bir parabolik antene göre toroidal antende birincil antenin (örneğin boynuz ışıyıcın) odak noktasında değil bir odak hattında bulunması nedeniyle sapınç kayıpları (aberration losses) daha fazladır. Sinyalin alınması sırasında yansıtıcı tarafından demetlenen enerji birincil antene bir miktar kayıpla ulaşır. Buna ilaveten yansıtıcının sadece ancak sınırlı bir kısmı aydınlatılabilinir, keza etkin anten yüzeyi bir parabolik antene göre daima hayli küçüktür.

Bu sapınç kayıplarını azaltmak için Cassegrain antende olduğu gibi ikinci bir yansıtıcı yerleştirilir. Bu ilave yansıtıcı sayesinde birincil yansıtıcının karşılık gelen aydınlatma bölgelerinin sınırlarındaki faz farkları telafi edilebilinir.

Resim 2: Alaska, Clear Hava Üssünde bulunan AN/FPS-50 radarının toroidal DR3 anteni, © 2000-2016 GlobalSecurity.org

Resim 2: Alaska, Clear Hava Üssünde bulunan AN/FPS-50 radarının toroidal DR3 anteni, © 2000-2016 GlobalSecurity.org

Toroidal antenler bir büyük yansıtıcı ile birden fazla sayıda ana ışıma yönünde aynı anda sinyal yollamak için de kullanılır. Örneğin bu teknik çok çok düşük tınlaşım frekanslarına sahip, yansıtıcıları büyüklüğü nedeniyle mekanik dönmeye uygun olmayan OTH-B radarında kullanılmaktadır. AN/FPS-50 radarının toroidal antenin yansıtıcısı neredeyse bir futbol sahası büyüklüğündedir. Antenin beslemesi „Borulu Org Anahtarı“ (organ-pipe-scanner) olarak adlandırılan değişik konumlarda yerleştirilmiş olan ışıyıcıları gönderim-/alım hattına anahtarlayan bir aygıtla yapılmaktadır. Bu şekilde anten çizgesi seçilen konum üzerinden sabit yansıtıcıya aktarılır.

Keza toroidal antenler bu özelliği nedeniyle uzayda farklı noktalarda bulunan yer eşzamanlı yörüngede (geosynchronous orbit) bulunan uydulardan sinyalleri sadece tek bir antenle eşzamanlı almak için kullanılır. Burada her bir ışıma konumu için kendi alıcısı ile bir LNB kullanılması gerekir. Bu teknik evlerde bir büyük yansıtıcıda bir konsol üzerine birden fazla LNB monte ederek farklı uyduları almak içinde kullanılmaktadır. Bu üstünlük haber ajanslarının da çok işine yaramaktadır, çünkü çok büyük bir antenle 35 e yakın farklı uyduyu aynı anda almak mümkün olmaktadır.[2][3]

Bir diğer önemli husus: Bazen uydularda toroidal anten olarak şişirilebilir (inflatable) denilen özel bir yansıtıcı kullanılır. Cankurtaran yeleği biçimli bir taşıyıcı şişirilir ve buna bağlı katlanmış durumdaki yansıtıcı gerilerek açılır. Bu yansıtıcı da keza şişirilebilir özelliğe sahiptir, ancak yeryüzüne bakan alt kısmı yansıtıcı özelliğe sahip bir tabaka ile kaplanmıştır, böylece ortaya bir parabolik anten çıkar.[4]

Kaynakça:

  1. Yahya Rahmat-Samii, Reflector Antenna Developments: A Perspective on the Past, Present and Future, 2015, IEEE Antennas and Propagation Magazine, Band 57, Ausgabe 2, ISSN 1045-9243, S. 85-95
  2. Desmond Ball, Duncan Campbell, Bill Robinson and Richard Tanter, “Expanded Communications Satellite Surveillance and Intelligence Activities utilising Multi-beam Antenna Systems,” NAPSNet Special Report, 28 May 2015. (çevrimiçi)
  3. Model 700-70TCK Torus Multiple Band Antenna (Veri Sayfası)
  4. Şişme Anten Patent Belgesi: Google Patente