Anten ile haberleşme
BMEHMET YASİN İRİBOZ
u yazımızda elektronik alanlarda haberleşme amacıyla kullanılan antenleri öğreneceğiz. Amacım antenler hakkında biraz bilgi verebilmektir. Anten denince akla evlerimizin üstünde radyo dalgalarını yakalayan çanak şeklindeki anteningelmesi gayet normal. Zaten o da bir anten türü, fakat antenler düşündüğünüzden daha fazlası.
Telefonlarımızda, arabalarımızda, elektronik cihazlarımızda, mutfak aletlerimizde, ülkelerin savunma sistemlerinde, yani neredeyse elektronik cihazların kullanıldığı her alanda antenler kullanılmaktadır.
Peki anten nedir?
Antenler haberleşmenin ana elemanlarıdır. Anten; çoğunlukla metalik yapıdaki, elektromanyetik dalgaları havadan yakalayarak algılayan alıcı (receiver) veyahut kilometrelerce öteye elektromanyetik dalgalarla veri ileten verici (transmitter) cihazlardır. Ses, veri ve video gibi bilgileri elektrik sinyallerinden manyetik dalgalara dönüştürür. Wi-fi, Bluetooth ve RFID antenleri bunlara örnektir.
Antenler kullanım alanlarına ve yapılarına göre farklılık gösterirler. Mesela eskilerin efsanesi ‘Şahin’ gibi arabalardan hatırladığımız, arabanın radyosunun çalışması için kullanılan, arabanın arkasından yukarı doğru uzatılan antenler tel (wire) antenlere örnektir. Ülkelerin radar sistemlerinde kullandığı boyutları inanılmaz büyük olan havadaki sineğin bile varlığını tespit edebilen antenler ise‘aperture’ antenlere örnek olarak verilebilir.
Antenlerin belli parametreleri vardır. Bunlar ışıma örüntüsü (radiation pattern), kazanç (gain), yönlendirme yeteneği (directivity), verim (efficiency), frekans ve daha fazlası. Bu terimleri anlamak için küçük bir temsille olaya bakalım. İki dağın tepesine yerleşmiş iki kişinin, birbirleriyle bağırarak konuştuklarını düşünelim. Bağıran kişi transmitter anten, dinleyen kişi receiver anten görevi görüyor.
Bağıran kişinin yüzü karşı tepedeki kişiye dönük bir şekilde bağırıyor, aynı şekilde dinliyen kişi de kulağını bağıran kişiye dönüyor; bu bize, directivity kavramını anlatıyor. Alıcı ve verici antenlerinkazancın en yüksek olacak şekilde birbirlerine yönelmesi durumu…
Bağıran kişinin sesi daha az yada karşısındaki dinliyenin sesi anlayamayacağı kadar fazla olursa anlaşamazlar o yüzden belli bir frekansta konuşmaları gerekiyor. Aynı şekilde antenlerde belli frekans aralıklarında çalışırlar (evlerimizdeki Wi-fi 2.4 Ghz ve 5.8 Ghz frekansta çalışır). Bağıran kişi hasta ve boğazında bir problem varsa ses dalgalarını karşı tepeye ulaştıramaz veya dinleyen kişi bir kulak sorunu yaşıyorsa konuşulanları anlayamaz.
Burada ise işe verim kavramı giriyor. Kullanılan antenin hangi maddeden yapıldığıı gibi durumlar antenin verimini etkiler. Kazanç ise bu parametler doğrultusunda antenden aldığımız yararı ifade ediyor antenin kazancının yüksek olması, antenden alabileceğimiz kapasitenin en iyi olması anlamına gelir. Antenlerin yaydığı ışımanın görüntüsü bize ‘radiation pattern’ini verir.
Son olarak da anten tasarımı için SCT ve HFSS gibi gelişmiş uygulamalar kullanılmakta. Bu uygulamalarda anten tasarlanır ve istenilen parametrelere göre ayarlanır. Antenlere verilen parametrelerin hesaplanması için ise belli matematiksel modellemeler oluşturulmuştur. Friis denklemleri bu hesaplamaların en kapsamlısı diyebiliriz.
Bu yazımda Constantine A. Balanis’in Antenna Therory Analysis and Design kitabından yararlandığımı da belirtmiş olayım. En verimli antenler sizin olsun!