Anten, elektromanyetik dalgaları kendi boyutuna ve şekline göre belirli bir frekans aralığında iletmek ve almak için tasarlanmış, elektrik devresi ile uzay arasında arayüz görevi gören bir cihazdır. Esas olarak bakır veya alüminyum olmak üzere metalden yapılmıştır, verici antenler elektrik akımını elektromanyetik radyasyona veya tam tersine çevirebilir. Her kablosuz cihaz en az bir anten içerir.
Kablosuz ağ radyo dalgaları
Kablosuz iletişim ihtiyacı ortaya çıktığında, bir antene ihtiyaç duyulur. Kablolu bir sistemin kurulamadığı yerlerde iletişim kurmak için elektromanyetik dalgalar gönderme veya alma özelliğine sahiptir.
Anten, bu kablosuz teknolojinin temel öğesidir. Radyo dalgaları, binalardan geçme ve uzun mesafeler kat etme yetenekleri nedeniyle, hem iç hem de dış mekan iletişimi için kolayca oluşturulur ve yaygın olarak kullanılır.
İletim antenlerinin temel özellikleri:
- Radyo iletimi çok yönlü olduğundan, fiziksel eşleşme ihtiyacıverici ve alıcı gereklidir.
- Radyo dalgalarının frekansı birçok iletim özelliğini belirler.
- Düşük frekanslarda dalgalar engelleri kolayca geçebilir. Ancak, güçleri mesafenin ters karesiyle düşer.
- Daha yüksek frekanslı dalgaların emilme olasılığı daha yüksektir ve engellere yansıtılır. Radyo dalgalarının uzun iletim aralığı nedeniyle, iletimler arasında parazitlenme bir sorundur.
- VLF, LF ve MF bantlarında, yer dalgaları olarak da adlandırılan dalga yayılımı, Dünya'nın eğriliğini takip eder.
- Bu dalgaların maksimum iletim menzili birkaç yüz kilometre mertebesindedir.
- Verici antenler, genlik modülasyonu (AM) yayınları gibi düşük bant genişliği iletimleri için kullanılır.
- HF ve VHF bant iletimleri, Dünya yüzeyine yakın atmosfer tarafından emilir. Bununla birlikte, gökyüzü dalgası adı verilen radyasyonun bir kısmı, üst atmosferde iyonosfere doğru dışa ve yukarı doğru yayılır. İyonosfer, Güneş'in radyasyonu tarafından oluşturulan iyonize parçacıklar içerir. Bu iyonize parçacıklar gökyüzü dalgalarını Dünya'ya geri yansıtır.
Dalga yayılımı
- Görüş hattı yayılımı. Tüm dağıtım yöntemleri arasında bu en yaygın olanıdır. Dalga, çıplak gözle görülebilen minimum mesafeyi kat eder. Ardından, sinyali artırmak ve tekrar iletmek için amplifikatörün vericisini kullanmanız gerekir. Bu yayılma, iletim yolunda herhangi bir engel varsa düzgün olmayacaktır. Bu aktarım, kızılötesi veya mikrodalga aktarımları için kullanılır.
- Verici bir antenden toprak dalgası yayılımı. Dalganın yere yayılması, Dünya'nın konturu boyunca gerçekleşir. Böyle bir dalgaya doğrudan dalga denir. Dalga bazen Dünya'nın manyetik alanı nedeniyle bükülür ve alıcıya çarpar. Böyle bir dalga yansıyan dalga olarak adlandırılabilir.
- Dünya atmosferi boyunca yayılan bir dalga, dünya dalgası olarak bilinir. Doğrudan dalga ve yansıyan dalga birlikte alıcı istasyonda bir sinyal verir. Dalga alıcıya ulaştığında gecikme durur. Ek olarak, net çıkış için bozulma ve amplifikasyonu önlemek için sinyal filtrelenir. Dalgalar tek bir yerden iletilir ve birçok alıcı-verici anten tarafından alınır.
Anten ölçüm koordinat sistemi
Düz modellere bakıldığında kullanıcı, düzlemin azimutunun ve desenin düzleminin yüksekliğinin göstergeleriyle karşılaşacaktır. Azimut terimi genellikle "ufuk" veya "yatay" ile ilişkili olarak ortaya çıkarken, "yükseklik" terimi genellikle "dikey" anlamına gelir. Şekilde, xy düzlemi azimut düzlemidir.
Azimut düzlem deseni, tüm xy düzlemini test edilen alıcı-verici anteni etrafında hareket ettirerek bir ölçüm yapıldığında ölçülür. Bir yükseklik düzlemi, yz düzlemi gibi xy düzlemine dik bir düzlemdir. İrtifa planı, tüm yz düzlemini test edilen antenin etrafında dolaştırır.
Örnekler (azimutlar ve yükseklikler) genellikle kutupsal olarak grafikler olarak görüntülenir.koordinatlar. Bu, kullanıcıya, antenin zaten "sivri" veya monte edilmiş gibi her yöne nasıl yayıldığını kolayca görselleştirme yeteneği verir. Özellikle desenlerde birden fazla yan lob bulunduğunda ve yan lob seviyelerinin önemli olduğu durumlarda, radyasyon modellerini Kartezyen koordinatlarda çizmek bazen yararlıdır.
Temel iletişim özellikleri
Antenler, bir verici ile boş alan veya boş alan ile bir alıcı arasındaki ara bağlantıyı sağladıkları için herhangi bir elektrik devresinin temel bileşenleridir. Anten türleri hakkında konuşmadan önce özelliklerini bilmeniz gerekir.
Anten Dizisi - Birlikte çalışan antenlerin sistematik dağıtımı. Bir dizideki tek tek antenler genellikle aynı tiptedir ve birbirine yakın, sabit bir mesafede bulunur. Dizi, radyasyonun ana ışınlarının ve yan ışınların yönlendirilebilirliğini, kontrolünü artırmanıza izin verir.
Tüm antenler pasif kazançtır. Pasif kazanç, teorik bir izotropik antenle ilgili olan dBi cinsinden ölçülür. Enerjiyi her yöne eşit olarak ilettiğine inanılır, ancak doğada yoktur. İdeal bir yarım dalga dipol antenin kazancı 2.15 dBi'dir.
EIRP veya bir verici antenin eşdeğer izotropik yayılan gücü, teorik bir izotropik antenin yönde yayınlayacağı maksimum gücün bir ölçüsüdür.maksimum kazanç. EIRP, güç hatlarından ve konektörlerden kaynaklanan kayıpları hesaba katar ve gerçek kazancı içerir. EIRP, gerçek verici kazancı ve çıkış gücü biliniyorsa gerçek güç ve alan güçlerinin hesaplanmasına olanak tanır.
Yönlerde anten kazancı
Belirli bir yöndeki güç kazancının aynı yöndeki referans antenin güç kazancına oranı olarak tanımlanır. Referans anten olarak izotropik bir radyatör kullanmak standart bir uygulamadır. Bu durumda izotropik emitör kayıpsız olacak ve enerjisini her yöne eşit olarak yayacaktır. Bu, izotropik bir radyatörün kazancının G=1 (veya 0 dB) olduğu anlamına gelir. İzotropik bir radyatöre göre kazanç için dBi (izotropik radyatöre göre desibel) biriminin kullanılması yaygındır.
DBi cinsinden ifade edilen kazanç, aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır: GdBi=10Log (GNumeric / GISotropic)=10Log (GNumeric).
Bazen referans olarak teorik bir dipol kullanılır, bu nedenle dipole göre kazancı tanımlamak için dBd (dipole göre desibel) birimi kullanılacaktır. Bu blok tipik olarak, daha yüksek kazançlı çok yönlü antenlerin güçlendirilmesi söz konusu olduğunda kullanılır. Bu durumda, kazançları 2,2 dBi daha yüksektir. Yani antenin 3 dBu kazancı varsa, toplam kazancı 5.2 dBi olacaktır.
3 dB ışın genişliği
Antenin bu ışın genişliği (veya yarım güç ışın genişliği) genellikle ana düzlemlerin her biri için belirtilir. Her düzlemdeki 3 dB ışın genişliği, maksimum kazançtan 3 dB az altılan ana lob noktaları arasındaki açı olarak tanımlanır. Işın genişliği 3 dB - kutup bölgesindeki iki mavi çizgi arasındaki açı. Bu örnekte, bu düzlemdeki 3 dB ışın genişliği yaklaşık 37 derecedir. Geniş huzme genişlikli antenler tipik olarak düşük kazanç sağlarken, dar huzme genişlikli antenler daha yüksek kazanca sahiptir.
Böylece, enerjisinin çoğunu en az bir düzlemde dar bir ışına yönlendiren bir antenin kazancı daha yüksek olacaktır. Önden arkaya oranı (F/B), yönlü bir antenin arkasından gelen radyasyon seviyesini tanımlamaya çalışan bir değer ölçüsü olarak kullanılır. Temel olarak, önden arkaya oranı, ileri yöndeki tepe kazancının, tepenin 180 derece arkasındaki kazanıma oranıdır. Tabii ki, bir DB ölçeğinde, önden arkaya oranı basitçe ileri tepe kazancı ile tepenin 180 derece gerisindeki kazanç arasındaki farktır.
Anten sınıflandırması
İletişim, radar, ölçüm, elektromanyetik darbe simülasyonu (EMP), elektromanyetik uyumluluk (EMC) vb. gibi çeşitli uygulamalar için birçok anten türü vardır. Bazıları dar frekans bantlarında çalışacak şekilde tasarlanmıştır. diğerlerigeçici darbeler yaymak/almak için tasarlanmıştır. Verici Anten Özellikleri:
- Antenin fiziksel yapısı.
- Frekans bantları.
- Uygulama Modu.
Fiziksel yapıya göre anten çeşitleri şunlardır:
- tel;
- diyafram;
- yansıtıcı;
- anten merceği;
- mikroşerit antenler;
- büyük antenler.
Çalışma frekansına bağlı olarak verici anten türleri şunlardır:
- Çok Düşük Frekans (VLF).
- Düşük frekans (LF).
- Orta frekans (MF).
- Yüksek frekans (HF).
- Çok Yüksek Frekans (VHF).
- Ultra Yüksek Frekans (UHF).
- Süper Yüksek Frekans (SHF).
- Mikrodalga dalgası.
- Radyo dalgası.
Aşağıdakiler uygulama modlarına göre verici ve alıcı antenlerdir:
- Noktadan noktaya bağlantı.
- Yayın uygulamaları.
- Radar iletişimi.
- Uydu iletişimi.
Tasarım özellikleri
Verici antenler, uzayda yayılan radyo frekansı radyasyonu oluşturur. Alıcı antenler ters işlemi gerçekleştirir: radyo frekansı radyasyonu alırlar ve bunu ses, televizyon verici antenlerdeki görüntü ve bir cep telefonu gibi istenen sinyallere dönüştürürler.
En basit anten türü iki metal çubuktan oluşur ve dipol olarak bilinir. En yaygın türlerden biribir yer düzlemi olarak hizmet eden büyük bir metal levhaya dikey olarak yerleştirilmiş bir çubuktan oluşan bir monopol anten. Araçlara montaj genellikle monopol olup, aracın metal çatısı zemin görevi görür. Verici antenin tasarımı, şekli ve boyutu, çalışma frekansını ve diğer radyasyon özelliklerini belirler.
Bir antenin önemli özelliklerinden biri de yönlülüğüdür. İki sabit hedef arasındaki iletişimde, iki sabit iletim istasyonu arasındaki iletişimde veya radar uygulamalarında olduğu gibi, iletim enerjisini doğrudan alıcıya iletmek için bir anten gerekir. Tersine, hücresel iletişimde olduğu gibi verici veya alıcı sabit olmadığında, yönsüz bir sistem gereklidir. Bu gibi durumlarda, yatay düzlemin tüm yönlerinde tüm frekansları eşit olarak alan çok yönlü bir anten gerekir ve dikey düzlemde radyasyon, bir HF verici anten gibi eşit değildir ve çok küçüktür.
Kaynakları iletme ve alma
Verici, RF radyasyonunun ana kaynağıdır. Bu tip, yoğunluğu zamanla dalgalanan ve onu uzayda yayılan radyo frekansı radyasyonuna dönüştüren bir iletkenden oluşur. Alıcı anten - radyo frekanslarını (RF) almak için bir cihaz. Verici tarafından gerçekleştirilen ters iletimi gerçekleştirir, RF radyasyonunu alır, anten devresinde elektrik akımlarına dönüştürür.
Televizyon ve radyo yayın istasyonları, havada dolaşan belirli türdeki sinyalleri iletmek için verici antenler kullanır. Bu sinyaller alıcı antenler tarafından algılanır ve bu sinyaller onları sinyale dönüştürür ve TV, radyo, cep telefonu gibi uygun bir cihaz tarafından alınır.
Radyo ve televizyon alıcı antenler yalnızca radyo frekansı radyasyonu alacak şekilde tasarlanmıştır ve radyo frekansı radyasyonu üretmez. Baz istasyonları, tekrarlayıcılar ve cep telefonları gibi hücresel iletişim cihazları, radyo frekansı enerjisi yayan ve iletişim ağı teknolojilerine uygun olarak hücresel ağlara hizmet veren özel verici ve alıcı antenlere sahiptir.
Analog ve dijital anten arasındaki fark:
- Analog antenin değişken kazancı vardır ve DVB-T için 50 km aralığında çalışır. Kullanıcı sinyal kaynağından ne kadar uzaksa, sinyal o kadar kötü olur.
- Dijital TV almak için - kullanıcı ya iyi bir görüntü alır ya da bir görüntü alır. Sinyal kaynağından uzaktaysa herhangi bir görüntü almaz.
- Verici dijital anten, paraziti az altmak ve görüntü kalitesini iyileştirmek için yerleşik filtrelere sahiptir.
- Analog sinyal doğrudan TV'ye gönderilirken, önce dijital sinyalin kodunun çözülmesi gerekir. Ekstra Kanallar, EPG, Pay TV gibi daha fazla özellik için sinyal sıkıştırma gibi verilerin yanı sıra hataları düzeltmenize olanak tanır,etkileşimli oyunlar vb.
Dipol vericiler
Dipol antenler en yaygın çok yönlü tiptir ve yatay olarak 360 derece yayılan radyo frekansı (RF) enerjisidir. Bu cihazlar, uygulanan frekansın yarım veya çeyrek dalga boyunda rezonans yapacak şekilde tasarlanmıştır. İki uzunlukta tel kadar basit olabilir veya kapsüllenebilir.
Dipole birçok kurumsal ağda, küçük ofislerde ve ev kullanımında (SOHO) kullanılır. Maksimum güç aktarımı için vericiyle eşleştirmek için tipik bir empedansa sahiptir. Anten ve verici eşleşmezse, iletim hattında sinyali bozacak ve hatta vericiye zarar verecek yansımalar meydana gelir.
Yönlendirilmiş odak
Yönlü antenler, yayılan gücü dar ışınlara odaklayarak bu süreçte önemli bir kazanç sağlar. Özellikleri de karşılıklıdır. Empedans ve kazanç gibi bir verici antenin özellikleri, bir alıcı anten için de geçerlidir. Bu nedenle aynı anten hem sinyal göndermek hem de almak için kullanılabilir. Çok yönlü bir parabolik antenin kazancı, zayıf bir sinyali yükseltmeye yarar. Uzun mesafeli iletişimlerde sıklıkla kullanılmalarının nedenlerinden biri de budur.
Yaygın olarak kullanılan yönlü bir anten, Yagi adlı bir Yagi-Uda dizisidir. Shintaro Uda ve meslektaşı Hidetsugu Yagi tarafından 1926'da icat edildi. Yagi anteni birkaç eleman kullanır.yönlendirilmiş bir dizi oluşturur. Tahrik edilen bir eleman, genellikle bir dipol, RF enerjisini yayar, tahrik edilen elemanın hemen önündeki ve arkasındaki elemanlar, RF enerjisini faz içinde ve dışında yeniden yayar, sırasıyla sinyali yükseltir ve yavaşlatır.
Bu elementlere parazitik elementler denir. Slave'nin arkasındaki elemana reflektör, slave'in önündeki elemanlara ise direktör denir. Yagi antenleri 30 ila 80 derece arasında değişen huzme genişliklerine sahiptir ve 10 dBi'den fazla pasif kazanç sağlayabilir.
Parabolik anten, en bilinen yönlü anten türüdür. Bir parabol simetrik bir eğridir ve parabolik bir yansıtıcı 360 derecelik bir dönüş sırasında bir eğriyi tanımlayan bir yüzeydir - bir çanak. Parabolik antenler, binalar veya geniş coğrafi alanlar arasındaki uzun mesafeli bağlantılar için kullanılır.
Yarı yönlü seksiyonel radyatörler
Yama anteni, zeminin üzerine monte edilmiş düz bir metal şerit kullanan yarı yönlü bir radyatördür. Antenin arkasından gelen radyasyon, yer düzlemi tarafından etkin bir şekilde kırpılır ve bu da ileri yönlülüğü artırır. Bu tip anten aynı zamanda mikroşerit anten olarak da bilinir. Genellikle dikdörtgen şeklindedir ve plastik bir kasa içine yerleştirilmiştir. Bu tip anten, standart PCB yöntemleriyle üretilebilir.
Yamalı anten 30 ila 180 derece arasında bir ışın genişliğine sahip olabilir vetipik kazanç 9 dB'dir. Kesit antenler, başka bir yarı yönlü anten türüdür. Sektör antenleri bir sektör radyasyon modeli sağlar ve genellikle bir diziye kurulur. Bir sektör anteni için ışın genişliği, 120 derece tipik olmak üzere 60 ila 180 derece arasında değişebilir. Bölünmüş bir dizide, antenler birbirine yakın monte edilerek 360 derecelik tam kapsama alanı sağlanır.
Yagi-Uda antenini yapma
Geçtiğimiz yıllarda, Yagi-Uda anteni hemen hemen her evde görüldü.
Antenin yönlülüğünü artırmak için birçok yönetmenin olduğu görülebilir. Besleyici, katlanmış bir dipoldür. Bir reflektör, bir yapının sonunda oturan uzun bir elemandır. Bu antene aşağıdaki özellikler uygulanmalıdır.
| Element | Spesifikasyon |
| Kontrollü eleman uzunluğu | 0.458λ - 0.5λ |
| Reflektör uzunluğu | 0, 55λ - 0,58λ |
| Yönetmen süresi 1 | 0.45λ |
| Yönetmen uzunluğu 2 | 0.40λ |
| Yönetmen süresi 3 | 0.35λ |
| Yönetmenler arasındaki aralık | 0.2λ |
| Dipoller arasındaki mesafe için reflektör | 0.35λ |
| Dipoller ve yönetmen arasındaki mesafe | 0.125λ |
Yagi-Uda antenlerinin faydaları aşağıdadır:
- Yüksek kazanç.
- Yüksek odak.
- Kolay kullanım ve bakım.
- Daha az enerji boşa harcanır.
- Daha geniş frekans kapsamı.
Yagi-Uda antenlerinin dezavantajları şunlardır:
- Gürültüye yatkın.
- Atmosferik etkilere eğilimli.
Yukarıdaki teknik özellikler takip edilirse Yagi-Uda anteni tasarlanabilir. Antenin yön modeli, şekilde gösterildiği gibi çok verimlidir. Küçük loblar bastırılır ve antene yönetmenler eklenerek ana vuruşun yönlülüğü artırılır.
