Dalga Kılavuzları Ve Uygulamaları

8/17/2019 Dalga Kılavuzları Ve Uygulamaları

http://slidepdf.com/reader/full/dalga-kilavuzlari-ve-uygulamalari 1/37

FIRAT ÜNİVERSİTESİElektrik – Elektronik Mühendisliği

Antenler ve Mikrodalga Tekniği

Mustaa !"A# $$%%&&'(

)al*+n )Ü,SE" $$%%&&%(

-engi. T!N-E" $$%%&&'/

0A"1A ,I"AV!2"ARI

ve

!)1!"AMA"ARI



İ3ERİ,

4 0alga ,+lavu.lar+ nedir 5

4 ,ullan+6 gerekleri nelerdir 5

4 0alga 7i*i6leri 8Modlar 4 İlgili denkle6ler

4 Siste6ini olu9tura:ak ekleri ;;;

4 ,ullan+6 <erleri nelerdir 54 İlgili =rnekler

4 A<r+nt+l+ 7ilgi i*in adresler



0A"1A ,I"AV!2"ARI

4 )üksek Frekanstaki 7ilgi sin<alinin

ta9+n6as+ i*in kullan+lan> *e9itli9ekileri olan dalga ileti6 <oludur;



?2E""İ,"ERİ

• Dalga Kılavuzları elektromanyetik dalgaspektrumunun 1GHz ile 100GHz arasındakibölgede Kullanılır. Bu bölgedeki dalgalara!K"#D$%G$ denir. Dalgayı ikro terimi ileadlandırılmasının sebebi& 'lektromanyetikdalganın dalga boyunun (iziksel olarakkısalı)ıdır. Kısa dalga boyu ener*isi & +o)uuygulamalarda belirgin avanta*lar sunar .esela & m,kemmel yönelme -e/ellent

dire/tivity yetene)i & göre/eli olarak k,+,kantenler ve d,,k kuvvetli veri/iler kullanma ileelde edilebilir.

• ikrodalga uygulamalarının b,y,k böl,m,ndedalga kılavuzuna i2tiya+ duyulur.



0alga ,+lavu.una )akla9+6

Dalga Kılavuzu in/elendi)inde gör,le/ektir ki sinyalmetal boru i+erisinde taınır. Bu da2a ön/e al+ak(rekanslarda u)raan biri i+in do)ru de)ilmi gibigör,nebilir. $l+ak (rekanslarda +alımaya alımıbir kimsenin dalga kılavuzlarının iletim 2attı olarakkullanılmaya/a)ı d,,n/esi uyanabilir. 3,nk,elektromanyetik dalganın& iki yandan kısa devre edilmi iki telli bir iletim 2attısayılabile/ek olan borudan iletilmesi m,mk,n de)ilmi gibi gör,nebilir. Bud,,n/e al+ak (rekanslar i+in ge+erlidir ama dalga kılavuzları al+ak

(rekanslarda kullanılmaz. 3,nk, dalga kılavuzunun boyutları al+ak(rekanslarda dalga boyuna göre +ok k,+,k kalmaktadır. Dalga kılavuzununiletim 2attı olarak kullanılabilmesi i+in boyutları en az ilete/e)i dalganındalga boyunun yarısına eit veya da2a b,y,k olması gerekmektedir.




• Bu gereksinime& al+ak (rekanslar ile y,ksek(rekanslar arasındaki ayrımı belirlenmesia+ısından +ok önemlidir. Dalga kılavuzundakiiletim& +eyrek dalga boylu iletken tutu/ularlaekil 1.4 de gör,ld,), gibidir.Bunun i+ingenili)i 5 olan iki erit iletken alınır ve iki tellibir iletim 2attı gibi kullanılarak 6% y,ke beslenir

Da2a sonra bu iletkenler dört yerindenekilde gör,ld,), gibi +eyrek dalga boylu

tutu/ular yardımıyla kısa devre edilir. !letkenbu ekilde kısa




• devre edilmi olmaları dalganın 2at boyun/ailerlemesine 2i+bir etki yapmaz. Di)er bir deyimle λ78boylu elemanlar ilerleyen dalgaya a+ık devre imi gibigör,n,rler. Kısa devre ba)lantılarını iki misline

+ıkarmak& sonu/u de)itirmez ve bu ba)lantılar yinea+ık devre imi gibi davranırlar. 'n ni2ayet ba)lantısayısını sonsuza +ıkarırız ve aynı sonu/u elde ederiz.Ba)lantılar sonsuz sayıda demek9 b,t,n ba)lantılararasında a+ıklık yok demektir ki& buda dalgakılavuzunun eklini verir. Burada dikkat edile/ek 2ususeridin genili)idir. Bu genilik& eridin ortasından

kenarlarına kadar en az +eyrek dalga boyuna eitolmalı& yani tam genilik yarım dalga boyu olmalıdır.Buradan da (rekans b,y,d,k+e dalga boyununkısala/a)ından :5; genili)ini azaltmak& (rekansk,+,l,n/e :5; genili)ini arttırmak gereke/e)isonu/una varır




• Bu kısa devre +ubuklarıyaklaımından Dalga kılavuzu(ormu elde edilir.

• Hat Dalga kılavuzunun duvarlarıolur.

• 'ner*i kılavuz i+erisindekiyalıtkandan iletilir.



@o<utland+r6a ve @!S8@AR

• Kılavuzun geni kenar :a; ilemgörebile/ek (rekans aralı)ınıbelirler. Dar kenar :b; ise idarekapasitesini belirler.

• <mn<=<np<=λ/4 dir ve ilem(rekansı tara(ından belirlenir. <p><ise B?@AB$" olarak adlandırılır.

• Boyutlar ve B?@AB$" (rekanslade)iir.



@)!T"AN0IRMA

ormal boyut

4Frekans artarsa *e<rek dalga 7=lü6ü

artar; @unun se7e7i @!S8@AR B+nart+9+d+r; Art+6 deva6 ederse teoride *e<rekdalga 7=lü6ü s++ra <akla9+r; An:ak Cratikteüst rekans s+n+r+ vard+r;

4Frekans a.al+n:a @!S8@AR s++ra<akla9+r; An:ak 7urada da -!T8FFrekans+ dediği6i. 7ir s+n+r vard+r;



0alga k+lavu.unun AvantaDlar+

4 @ak+r I%RG ka<+Clar+n+ a.alt+r;4 0eri ola<+n+n *=.ü6ü i*in <üksek rekansta

alternatii <oktur;4 EnerDi8ta9+6a ka7ili<eti koaksi<el hatlara g=re dahaa.lad+r;

4 ,oaksi<el hatlara g=re rad<as<onla .a<+la6a> d+9

<ü.e<i 6etal olduğu i*in dalga k+lavu.lar+nda <oktur;4 1ü*8kontrol ka7ili<eti koaksi<el hatlara g=re dahaa.lad+r;



0alga k+lavu.unun de.avantaDlar+

4 @o<utlar+ rekans 7elirlediği i*in ekono6ikduru6una g=re s+n+rl+ olduğu alt rekanslar vard+r;

4 Mekanik =.ellikleri se7e7i<le kurul6as+ .ordur;@irle96e <erlerine =.el ele6anlar gerektirir;

4 @ak+r ve deri ola<+ ka<+Clar+n+ a.alt6ak i*in <ü.e<gü6ü9 <ada alt+nla kaClan+r; )ine 7uda ekono6ik

7ir s+n+r getirir;



0alga @i*i6leri – Modlar+

4 Mikro dalgalar+n k+lavu. i*erisindeki<a<+n+6+n+ elektrik ve 6an<etik alanlardikkate al+narak anla6ak daha kola<d+r;



Elektro6an<etik dalgalar

• t5oA5ire iletim 2attında bir generatortara(ından oluturulmu gerilimin anlık dalga

durumu gör,l,r. Hat sinyalin bir dalga boyusonra kısa devre edilmitir. Buradaki oklarelektrik alanı vermektedir.

• ' alan sin,s, takip ederek ilerler.



Elektro6an<etik dalgalar

• Cekil $ da 'lektrik alan oklarlatemsil edilmitir. Cekil B de ise

okların u+ları noktalarlagösterilmitir. -B de gör,ld,),gibi ' alan ortadan azalarakdalga kılavuzunun duvarlarına

do)ru gider. - de iseelektromanyetik dalganın EDgör,nt,s, vardır.



Man<etik HG Alan+

• H $%$F anyetik alan kuvvet +izgililerininoluturdu)u manyetik alan& dalga kılavuzununmetal y,zeylerinden akan akım tara(ındanoluturulur. anyetik kuvvet +izgileri H+izgileri olarak adlandırılır. H alanın iddeti &H+izgilerinin sayısı belirler ve akım de)eri iledo)rudan de)iir. H +izgileri 2attı+evrelemitir ;



Man<etik HG Alanlar

• Hat bobin eklinde oldu)u zaman H +izgilerindavranıı da de)iir. H alan +izgileri bobinisararlar. @ık bobin sarmalları arasında H+izgilerinin +akıması sonu/u birbirlerinin etkisiniyok eder. Bobin i+inde ve dıında manyetik alan+izgileri aynıdır ve bobin etra(ında oluanmanyetik alan -H +izgileri tara(ında d,zenlenir.



Man<etik HG Alanlar

• Bu t5oA5ire 2at i+ind,,n,l,rse9

• Da2a ön/eki gibi aradakikısa devre telleri sonsuzsayıda olursa dalgakılavuzu (ormunu elde

ederiz.



,+lavu.da H Alan+n+n olu96as+

4 H *i.gilerinin <a<+n+6+ 9ekildeverildiği gi7idir; 0alga

k+lavu.unun sine ula9+ld+ğ+.a6an > 7u H *i.gileri <ar+6dalga kesitinde d=ngüsünüta6a6lar ve <=n deği9tirirler;

Tekrar 7elirt6ek gerekirse H*i.gileri dalga k+lavu.unund+9+na ta96a.;



,+lavu.da H Alan+n+n olu96as+

4 #ekil A da alan dalga k+lavu.ununkenarlar+nda daha kuvvetlidir; @uralarda ak+6

<üksektir; Mini6u6 alan kuvveti ise ak+6+ns++r ge*i9lerinde olur; #ekil @ de alan+n Jdalga 7o<u sonra dalga k+lavu.unun song=rünü9üdür;



0alga ,+lavu.unda E ve H

alanlar+ ile enerDi ileti6i

http://ekler/waveguide.gif



0ikd=rtgen 0alga ,+lavu.unda

Modlar



0airesel 0alga ,+lavu.unda

Modlar



,esi6 0alga @o<lar+ ve ,esi6

Frekans+

%%

%

ba

ab

+

%%

%

+

b

n

a

m

Dalga Biçimi

(modu)

c

'1&0 Ia

1&1 veya 1& 1

'I&0 a

'0&1 Ib

'm&n veya m&n

Tablo 1 dikdörtgen kesitli dalga

kılavuzlarında kesim dalga boyları

Dalga biçimi

(modu)

c

'1&1 1&J0d

0&1 1&E0d

'I&1 1&0ILd

'0&1 0LI0d

1&1 0LI0d

Tablo 2 dairesel kesitli dalga

kılavuzlarında kesim dalga boyları



,+lavu. i*erisindeki dalga

7o<unun hesaClan6as+4 A9ağ+daki e9itlikte herhangi 7ir dalga n+n k+lavu.

dalga 7o<u ile kesi6 rekans+ aras+ndaki 7ağ+nt+s+

verilir;

4 @urada λg k+lavu. dalga 7o<u λ& 7o9luk dalga

7o<u> λ: kesi6 dalga 7o<unu verir; 0enkle6 ta6olarak *=.ülürseK

%%

&

% LLLc g λ λ λ

−=

%

&

&

L

−

=

c

g

λ

λ

λ λ



0alga k+lavu.unun a. ve gruC

h+.+4 )a<+n+6 h+.+ dalga 7o<u ile rekans+n *arC+6+

olduğundan 7ir dalga k+lavu.unda <a<+n+6 h+.+

9=<le <a.+la:akt+r;

4 Fa. h+.+ +9+k h+.+ndan Mp=

• $ynı ekil de grup 2ızı9

• !ki eitli)in iki tara(ını birbiriyle +arparsak9

Mp=NgO(

c g ×&

λ

λ

c

g

×λ

λ &Vg

Mp.Mg=/I



0ikd=rtgen dalga k+lavu.unda

TM 6od *=.ü6ü4 0alga denkle6i <a.+l+rsaK

4 @uradan k :K4 0ieransi<el denkle6

*=.ü6ü <aC+l+rsa

4 @uradaK



0ikd=rtgen dalga k+lavu.unda

TM 6od *=.ü6ü

Sonu* 7ulunur;



0ikd=rtgen dalga TM 6odu



0alga ,+lavu.u

4 @o<utlar+n+n se*i6i – Ege6en ola:ak 6odun tü6 k+lavu. 7o<un:a

sağlan6as+n+ sağlana:ak 9ekilde se*ilir;4 E6Cedans

4 2EI

4 2OI%

4 2E%O4 TE 6odu i*inK

4 &

& /PPλ

λ

a

b g

=Ζ

g a

b

λ

λ &

&/PP=Ζ

4TM 6odu i*in

4



)al+tkan 0olgu Maddesi

• Prne)in bir dalga kılavuzu I&I4 /m geni kenara sa2ip ve i+kısmı di elektrik sabiti Q=I&4 olan Rolystyrene ile doldurulmuolsun . Bu kılavuzun ablo 8&1 den '10 dalga bi+imindeki

kesim dalga boyu N/=8&4 /m dir. Bo dalga kılavuzundan J00Hz-N0=8&84 /m ge+ebilir ve 00 Hz -N0=8&44 /mge+emez. Sakat kılavuza yalıtkan doldurulması 2alinde ise8I00 Hz lik dalga bile N=J&1I /m olmasına ra)men yololabilir. 6ira yukarıda belirtilen yöntemi uygularsak

(';(%;LL%;P

'Q;%L%;P ==



Süreksi.lik

İn:e tel ele6an süreksi.lik hali

Endükti etkili <ar+6 Cerdeler

,aCasiti Etkili )ar+6 Oerdeler



4 0alga 7i*i6i ilitreleri

4 1ü* kaCasitesi

4 2a<+la6a

−

+

=

L

%

'(>%;

&&&LL&P

%

%/%/

%/%/

c

c

f

f

f

f

fc

f

b

a

aα

( )

( ) ( ) L'(;%

&&(R';&

%%/%/

%/

−

=

fc f a

fc f α

( )

( )

( ) L'(;%

&&QLL;&%

%L

%/%/

−

=c

c

f f

f f

aα

TE&>L

TM&>L

TE&>L

( )

( ) ( ) L'(;%

&&(R';&

%%/%/

%/

−

=

fc f a

fc f α



4 Mal.e6eler

4 1irintili dalga k+lavu.lar+4 Mikrodalga ekle6e ele6anlar+ ve kuClaDlar+

– 0alga k+lavu.lar+nda ekle6e ele6anlar+

– #=nt T tiCi ele6an



4 Seri T TiCi Ekle6e Ele6an+

4 ,an:a tiCi ekle6e ele6an+

4 Sihirli T

0irsekler



0irsekler

@urgulu ekle6e ele6an+



4 0irsekler

4 @urgulu ekle6e ele6an+

Documents

Dalga Kılavuzları Ve Uygulamaları