DALGA KLAVUZLARI
Çok iyi iletken bir ortamın deri kalınlığı
ile bulunur. Yüksek frekanslarda δ çok küçüktür. Örneğin bakır için 1 MHz ’de 0.07 mm ’ dir. Çok yüksek frekanslı bir işaret iletken yardımıyla taşınırken , iletkeninin ortasını boş yapmak hatta iletken yerine boru kullanmak daha uygundur.
Öyleyse dalga klavuzu , çok yüksek frekanslı elektromagnetik dalgaları taşımak için düzenlenmiş metal bir borudur. Dalga klavuzu sinyal iletme açısından iletkene benzer. Ancak iletken , elektrik akımını ; dalga klavuzu ise dalgaları iletir. Ayrıca iletkenden akımın geçebilmesi için kapalı bir elektrik devresi gerekirken dalga klavuzunda buna gerek yoktur.
Radyo vericisinden yayınlanan dalgalarla , dalga klavuzundan iletilen dalgalar arasında fark vardır. Vericiden enine elektromagnetik dalgalar yayınlanırken , dalga klavuzunda böyle olmaz. Bu farklılaşmaya dalga klavuzunun çeperleri neden olur.
Dalga klavuzu ile enerji iletimi , enerjinin elektromagnetik dalgalar halinde , boru biçimli yapının içine bir verici anten yerleştirilmesiyle sağlanır. Dalga klavuzu içinde yayılan enerjide herhangi bir kayıp olmadığı varsayılırsa , borunun diğer ucundan benzer bir anten aynı enerjiyi alacaktır.
Bir dalga klavuzu içinde uyarılmış olan dalgalar , pratik olarak sadece boru içinde yayılırlar ve boru dışındaki ortama enerji vermezler. Yani boru , dalgalara klavuzluk ederek enerjinin hangi yönde taşınacağını gösterir. Bu nedenle böyle dalgalara klavuzlanmış dalgalar denir.
Dalga klavuzunun kendisi , ilettiği elektromagnetik dalganın enerjisini çevreye yaymaz. Ancak dalga klavuzunun çeperlerinde delikler veya çentikler açılarak dalgaların çevreye ışıması sağlanır.
Dalga klavuzları yalnızca belirli dalga boyları için kullanılır. Bir elektromagnetik dalganın dalga klavuzu aracılığıyla iletilebilmesi için , dalgaboyunun kanalın çapıyla aynı ya da ondan daha küçük olması gerekir. Bu nedenle dalga klavuzları , dalgaboyları 1 mm ile 1 m arasında değişen kısa mikrodalgalar için kullanılır.
Bir dalga klavuzunda mevcut olan çeşitli alan dağılım şekilleri , bunların TM ve TE modları olarak isimlendirilen iki esas tipe ayrılabileceğini gösterir.
Enine Elektrik ( TE ) Modu :
Elektromagnetik dalganın , dalga klavuzunun ekseni boyunca yayıldığı düşünülürse , TE modunda elektrik alan , klavuz eksenine dik doğrultuda olup eksen boyunca herhangi bir elektrik alan bileşeni yoktur. Magnetik alanın hem eksen doğrultusunda hem de eksene dik bileşenleri vardır.
Enine Magnetik ( TM ) Mod :
TM modunda magnetik alanın klavuz ekseni doğrultusunda bileşeni yoktur. Buna karşılık elektrik alanın hem eksen doğrultusunda hem de eksene dik bileşenleri vardır.
Enine Elektromagnetik ( TEM ) Modu :
TEM modunda elektrik ve magnetik alanların klavuz ekseni boyunca yani propagasyon yönünde bileşenleri yoktur.
Dalga klavuzlarında TEM dalgaları klavuzlanamazlar. Sadece TM veya sadece TE ya da her ikisi birden bulunabilir.
Genellikle dalga klavuzları bir tek mod bulunacak şekilde çalıştırılmak istenir. Çünkü bu durumda en küçük boyutlu klavuz kullanılır ve istenmeyen modlar kolayca ortadan kaldırılabilir.
Her tip mod , kendi özel elektrik ve magnetik alan konfigürasyonuna sahiptir. Her mod ve ebat için , propagasyonun mümkün olduğu bir en alt frekans vardır. Buna kesim frekansı denir.
Dalga klavuzları yüksek geçiren filtre gibi davranarak klavuz boyutlarının belirlediği kritik bir değerden veya bir kesim değerinden daha düşük frekanslı dalgaları iletmezler. Bunun sonucu olarak ancak yüksek frekanslarda bir anlam taşırlar.
Dalga klavuzunda farklı modlar farklı dalgaboylarına sahip olduğundan , klavuzu birden fazla mod için ayarlamak genellikle mümkün değildir. Ayrıca klavuz içindeki herhangi bir kesinti ya da köşe , başka modların ortaya çıkmasına neden olacağından en düşük modu iletecek klavuzun seçilmesi uygundur.
Dalga klavuzu içindeki modları tanımlamak için yalın simgeler kullanılır. Bu simgelerin altına konulan indisler , dalga klavuzunun genişlik ve derinliğine uygun düşen belli frekans yayımının yarı dalgaboyunu gösterir.
Bir dalga klavuzunun en uygun kesiti , yönlendireceği dalganın özelliklerine göre belirlenir. En basit ve en yaygın kullanılan dalga klavuzları , eni boyunun yaklaşık iki katı olan dikdörtgen kesitli aygıtlardır. İkinci sırada dairesel kesitliler gelir. Elips biçiminde olan türleri de vardır.
Dalga klavuzlarının , mikrodalgaları köşeli ortamların ötesine iletmesi gerektiğinde özel mafsallardan ve dirseklerden yararlanılır. Mikrodalgaları 90° ’lik bir açıyla döndürmek için klavuza uygun bükümler verilir.
Dalga klavuzunda herhangi bir propagasyon modu için zayıflama iki nedenle meydana gelir.
Boru içine doldurulan dielektriğin iletkenliği sıfır değilse dielektrik kayıpları olur.
Boru çeperlerinde omik kayıplar olur.
Borularda dielektrik genel olarak havadır. 10 GHz’ in altında dielektrik zayıflaması ihmal edilebilir.
Çeşitli mikrodalga frekans bandları için standart boyutlarda borular kullanılmaktadır. 300 MHz ’den 400 GHz’e kadar imalat yapılmaktadır. Dalga klavuzu yapımında alüminyum, gümüş ve pirinç kullanılır.
Çok iyi iletken bir ortamın deri kalınlığı
ile bulunur. Yüksek frekanslarda δ çok küçüktür. Örneğin bakır için 1 MHz ’de 0.07 mm ’ dir. Çok yüksek frekanslı bir işaret iletken yardımıyla taşınırken , iletkeninin ortasını boş yapmak hatta iletken yerine boru kullanmak daha uygundur.
Öyleyse dalga klavuzu , çok yüksek frekanslı elektromagnetik dalgaları taşımak için düzenlenmiş metal bir borudur. Dalga klavuzu sinyal iletme açısından iletkene benzer. Ancak iletken , elektrik akımını ; dalga klavuzu ise dalgaları iletir. Ayrıca iletkenden akımın geçebilmesi için kapalı bir elektrik devresi gerekirken dalga klavuzunda buna gerek yoktur.
Radyo vericisinden yayınlanan dalgalarla , dalga klavuzundan iletilen dalgalar arasında fark vardır. Vericiden enine elektromagnetik dalgalar yayınlanırken , dalga klavuzunda böyle olmaz. Bu farklılaşmaya dalga klavuzunun çeperleri neden olur.
Dalga klavuzu ile enerji iletimi , enerjinin elektromagnetik dalgalar halinde , boru biçimli yapının içine bir verici anten yerleştirilmesiyle sağlanır. Dalga klavuzu içinde yayılan enerjide herhangi bir kayıp olmadığı varsayılırsa , borunun diğer ucundan benzer bir anten aynı enerjiyi alacaktır.
Bir dalga klavuzu içinde uyarılmış olan dalgalar , pratik olarak sadece boru içinde yayılırlar ve boru dışındaki ortama enerji vermezler. Yani boru , dalgalara klavuzluk ederek enerjinin hangi yönde taşınacağını gösterir. Bu nedenle böyle dalgalara klavuzlanmış dalgalar denir.
Dalga klavuzunun kendisi , ilettiği elektromagnetik dalganın enerjisini çevreye yaymaz. Ancak dalga klavuzunun çeperlerinde delikler veya çentikler açılarak dalgaların çevreye ışıması sağlanır.
Dalga klavuzları yalnızca belirli dalga boyları için kullanılır. Bir elektromagnetik dalganın dalga klavuzu aracılığıyla iletilebilmesi için , dalgaboyunun kanalın çapıyla aynı ya da ondan daha küçük olması gerekir. Bu nedenle dalga klavuzları , dalgaboyları 1 mm ile 1 m arasında değişen kısa mikrodalgalar için kullanılır.
Bir dalga klavuzunda mevcut olan çeşitli alan dağılım şekilleri , bunların TM ve TE modları olarak isimlendirilen iki esas tipe ayrılabileceğini gösterir.
Enine Elektrik ( TE ) Modu :
Elektromagnetik dalganın , dalga klavuzunun ekseni boyunca yayıldığı düşünülürse , TE modunda elektrik alan , klavuz eksenine dik doğrultuda olup eksen boyunca herhangi bir elektrik alan bileşeni yoktur. Magnetik alanın hem eksen doğrultusunda hem de eksene dik bileşenleri vardır.
Enine Magnetik ( TM ) Mod :
TM modunda magnetik alanın klavuz ekseni doğrultusunda bileşeni yoktur. Buna karşılık elektrik alanın hem eksen doğrultusunda hem de eksene dik bileşenleri vardır.
Enine Elektromagnetik ( TEM ) Modu :
TEM modunda elektrik ve magnetik alanların klavuz ekseni boyunca yani propagasyon yönünde bileşenleri yoktur.
Dalga klavuzlarında TEM dalgaları klavuzlanamazlar. Sadece TM veya sadece TE ya da her ikisi birden bulunabilir.
Genellikle dalga klavuzları bir tek mod bulunacak şekilde çalıştırılmak istenir. Çünkü bu durumda en küçük boyutlu klavuz kullanılır ve istenmeyen modlar kolayca ortadan kaldırılabilir.
Her tip mod , kendi özel elektrik ve magnetik alan konfigürasyonuna sahiptir. Her mod ve ebat için , propagasyonun mümkün olduğu bir en alt frekans vardır. Buna kesim frekansı denir.
Dalga klavuzları yüksek geçiren filtre gibi davranarak klavuz boyutlarının belirlediği kritik bir değerden veya bir kesim değerinden daha düşük frekanslı dalgaları iletmezler. Bunun sonucu olarak ancak yüksek frekanslarda bir anlam taşırlar.
Dalga klavuzunda farklı modlar farklı dalgaboylarına sahip olduğundan , klavuzu birden fazla mod için ayarlamak genellikle mümkün değildir. Ayrıca klavuz içindeki herhangi bir kesinti ya da köşe , başka modların ortaya çıkmasına neden olacağından en düşük modu iletecek klavuzun seçilmesi uygundur.
Dalga klavuzu içindeki modları tanımlamak için yalın simgeler kullanılır. Bu simgelerin altına konulan indisler , dalga klavuzunun genişlik ve derinliğine uygun düşen belli frekans yayımının yarı dalgaboyunu gösterir.
Bir dalga klavuzunun en uygun kesiti , yönlendireceği dalganın özelliklerine göre belirlenir. En basit ve en yaygın kullanılan dalga klavuzları , eni boyunun yaklaşık iki katı olan dikdörtgen kesitli aygıtlardır. İkinci sırada dairesel kesitliler gelir. Elips biçiminde olan türleri de vardır.
Dalga klavuzlarının , mikrodalgaları köşeli ortamların ötesine iletmesi gerektiğinde özel mafsallardan ve dirseklerden yararlanılır. Mikrodalgaları 90° ’lik bir açıyla döndürmek için klavuza uygun bükümler verilir.
Dalga klavuzunda herhangi bir propagasyon modu için zayıflama iki nedenle meydana gelir.
Boru içine doldurulan dielektriğin iletkenliği sıfır değilse dielektrik kayıpları olur.
Boru çeperlerinde omik kayıplar olur.
Borularda dielektrik genel olarak havadır. 10 GHz’ in altında dielektrik zayıflaması ihmal edilebilir.
Çeşitli mikrodalga frekans bandları için standart boyutlarda borular kullanılmaktadır. 300 MHz ’den 400 GHz’e kadar imalat yapılmaktadır. Dalga klavuzu yapımında alüminyum, gümüş ve pirinç kullanılır.
