TELEVİZYON ALICI ANTENLERİ

Doç. Dr. A. Hamit SERBEST

Çukurova Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi

I. GİRİŞ

Bilindiği gibi, bir TV alıcı sisteminde bir anten, bir TV alıcı cihazı ve bir de bu ikisinin arasında elektriksel bağ lantıyı sağlayan iletim hattı vardır. Böyle bir sistemin, TV alıcı cihazında bir tek, temiz ve gölgesiz bir görüntü ile parazitsiz bir ses yaratması istenir. Bunun olabilmesi için iletim hattı ile anten ve alıcı cihaz arasında empe dans uyguniuğu sağlanmalı ve anten kazanç, band geniş liği ve yönelticilik bakımından yeterli olmalıdır. Ancak TV alıcı cihazında herhangi bir arıza olması halinde, anten ve iletim hattı ikilisinin taşıyacağı işaretin hiçbir yararı olmayacağı açıktır. Her biri ayrı bir çalışma konu su olabilecek bu elemanlardan sadece antenler burada ele alınacaktır. VHF ve UHF kanalları için kullanılabilecek dar ve geniş bandlı TV antenleri tanıtılacak, ayrıca bun ların tasarımı için göz önünde tutulması gereken bazı ölçütler verilecektir.

II. ANTENLERİN GENEL TANIMI

TV alıcı antenler^ genel olarak, iç ve dış tip olmak üzere iki ana grupta toplanır. İşaret seviyesinin yüksek olduğu yerlerde iç anten kullanılır ve alıcının üstünde veya yakı nında olur. Binanın dışına kurularak uzun bir iletim hattı ile alıcıya bağlanan dış antenler ise verici ile aradaki uzaklığın çok olduğu yerlerde kullanılır. Alıcı antenlerin her iki tipi de sadece verici anten yönünden gelen işaret leri almalı, bu yönün dışındaki yönlerden gelen yansımış işaretleri ve diğer parazitleri almamalıdır. Yayın bölgesi içinde bulunan küçük yansıtıcı yüzeylerin bile istenme yen hayal görüntüler yaratması mümkündür. Bu nedenle, alıcı anteni çevreleyen küre içinde verici antenin tersi yöndeki işaretlerin bastırılması gerekir. TV alıcı anten lerinin bu özelliği, istenen tüm TV kanalları için hatta gerekirse 54 890 MHz arasındaki tüm VHF ve UHF bandları için sağlamalıdır.

En yaygın olarak kullanılan VHF iç anten tipi uzunluk ları ayarlanabilen monopol veya dipol antenlerdir, bun lara tavşan kulağı anten adı verilir. Bu antenlerin ölçülen ortalama VHF kazancı bir yarım dalga dipole kıyasla 4 dB'dir. Ancak alınan işaretin seviyesini kuvvetlendir

mek ve hayal görüntüyü en aza indirebilmek için her kanalda antenin uzunluk ve konum ayarı yapılmalıdır. Tavşan kulağı antenlerin 75 ve 300 ohm'luk tipleri var dır. Bilinen UHF iç anten tiplerinin başlıcaları arasında dairesel halka, üçgen dipol ile yansıtıcılı üçgen dipol anteni sayabiliriz. Yansıtıcılı üçgen dipol antenin hem kazancı dairesel halka ve üçgen dipol antene göre yüksek tir, hem de yansıtıcı ekran sayesinde ters yönden gelen istenmeyen işaretleri bastırabilmektedir. UHF iç anten leri çoğunlukla dengeli 300 ohm empedanslı olarak tasarlanmaktadır. İç antenler, genellikle, bir tanesi tüm VHF kanallarını diğeri de tüm UHF kanallarını alacak şekilde tasarlanmış iki antenden oluşur. Bir VHF tavşan kulağı dipol anten ile bir UHF halka anten birlikte yay gın olarak kullanılan bir VHF UHF İç anten kombinas yonu oluşturur. Bu kombine anten bir ayarlanabilir empedans devresi üzerine monte edilir. Eğer girişine bir ön kuvvetlendirici eklenmiş ise, bunlar aktif anten olarak adlandırılırlar.

Dış anten sistemleri, iletim hattı kayıpları da dahil, 15 dB kadar kazanç sağlayabilen antenlerdir. Ayrıca büyük binaların çatısına monte edilen antenlerde yüksekliğin sağladığı 14 dB kadar ilave bir kazanç olacaktır. Buna ek olarak dış anten tiplerinin diğer bir özelliği de 11 dB mertebesindeki bina zayıflatmasının olmamasıdır. Bunla rın toplamı işaretin TV alıcısına yaklaşık 40 dB daha kuvvetli ulaşmasını sağlamaktadır. Diğer taraftan, bu antenlerin ters yönden gelen işaretleri 15 20 dB seviye sinde başarabilmeleri de önemli bir üstünlükleridir. En yaygın olarak kullanılan dış anten tipi VHF UHF anten lerinin birleşimidir ve bu kombine anten çoğunlukla tek bir yapı oluşturacak şekilde monte edilmiş iki ayrı an tenden oluşur. VHF antenlerinin en çok kullanılan tipi ise log periyodik dipol dizisidir. Bu anten giriş empedansı dengeli 300 ohm veya dengesiz 75 ohm olacak şekilde tasarlanabilir. UHF anten tiplerinin başlıcaları ise log pe riyodik dipol dizisi, geniş bandlı Yagi Uda dipol dizisi, köşe reflektör, parabolik reflektör ve yansıtıcı üçgen dipollerden oluşmuş dizi antenlerdir. UHF antenlerinin birçok tipi giriş empedansı 300 ohm olacak şekilde tasar

lanır. Ancak UHF log periyodik dipol dizisinin dengesiz 75 ohm empedanslı olarak da tasarlanması mümkündür.

IU. ANTEN TİPLERİ

1. Yagi Uda Dizi Antenleri

Tek bir anten yerine anten dizileri kullanarak daha yük sek kazançlar elde etmenin mümkün olduğu bilinmekte dir. Klasik anlamdaki dizilerde genellikle elemanların hepsi aktiftir yani doğrudan doğruya bir besleme devre sine bağlıdır. Ancak, basitleştirilmiş bazı dizilerde ele manlardan sadece bir kısmı besleme devresine bağlanır ve bunlar parazitli dizi olarak adlandırılır. Doğrudan besle me devresine bağlı olmayan ve parazit adı verilen ele manlar aktif elemanların yakın alan kuplajı ile uyarılır. Paralel dipollerden oluşan bir parazitli dizi ise Yagi Uda anteni olarak bilinir. Bu antenler basitliği ve yüksek kazancı ile tanınmaktadır.

Yagi Uda antenleri üzerinde ilk çalışmalar 1926 yılında Japonya'da Shintaro Uda ve Prof. H. Yagi tarafından yapılmıştır. Maliyeti düşük ve rüzgar direnci küçük olan bu antenler, yapısı gereği dar bandlı olduğundan çoğun lukla tek kanal TV anteni olarak kullanılmaktadır. An cak band genişliğini artırabilmek için birçok yaklaşımlar ileri sürülmektedir. Burada önce Yagi Uda anteni orijinal haliyle yani dar bandlı olarak tanıtılacak, daha sonra band genişliğinin artırılması için neler yapılabileceği anlatılacaktır.

a) Dar Bandlı Yagi Uda Anteni

Bu tip antenler, yüksek kazanç gerektiren, vericiden uzak yerleşim bölgelerinde veya sadece birkaç kanalın

alınması istenen durumlarda yaygın olarak kullanılmak tadır. Temelde üç elemandan oluşan Yagi Uda anteninde bir aktif dipol, genellikle bir katlanmış yarım dalga dipol, bir yansıtıcı ve bir de yönlendirici bulunur. Böyle üç ele manlı bir diziden elde edilebilecek maksimum kazanç 9 dB civarındadır. Aktif dipol ile yansıtıcı ve aktif dipol ile yönlendirici arasındaki en uygun aralık 0,5 ile 0,25 dalgaboyu mertebesindedir. Aktif dipole göre yönlendi rici % 5 daha kısa ve yansıtıcı da % 5 daha uzun yapılır. Yagi Uda dizilerini üç elemanlı halden genelleştirebilmek amacıyla deneysel ve teorik birçok çalışmalar yapılmış tır. Bunların sonucunda birden fazla yansıtıcının çok az bir iyileşme sağladığı ancak yönlendirici sayısının artırıl masıyla kazancın da arttığı bulunmuştur. Genel bir Yagi Uda dizisi Şekil la'da gösterilmiştir. Yönlendiriciler üzerindeki akımların aktif dipol tarafından uyarıldığı ve dipolden uzaklaştıkça endüklenen akımın şiddetinin giderek azalacağı düşünülürse, belirli bir sayıdan sonra daha fazla yönlendirici eklemenin kazançta yaratacağı artışın çok küçük olacağı kolayca anlaşılır. Şekil 1 b'den de görüldüğü gibi yönlendirici sayısı beşi geçtikten sonra kazanç eğrisi doyuma yaklaşmaktadır.

Yagi Uda antenin davranış özellikleri toplam eleman sayısına olduğu kadar elemanların yarıçapı, uzunluğu ve elemanlar arasındaki uzaklık gibi tüm geometrik değiş kenlere bağlıdır. Teorik olarak bu değişkenlerin hepsini ayrı ayrı değiştirerek en uygun çözüm aranabilir, ancak böyle bir problemin gerçekte çözümünü bulmak müm kün değildir. Bu nedenle araştırmalarda değişkenlerden bir veya birkaçı için sabit bir değer alınır ve diğer para metreler değiştirilerek nümerik olarak en uygun çözüm aranır. Tablo 1 böyle bir durumu göstermektedir, burada

X ! M

Y ansıtıcı Dipol ~ Aktif Dipol jy' ^ 1 ^ " t Y önlendirici

s» / f4/

İ

s" s*

!

1 2 3 4 5 6 7 4 9 10 11

(Q)

Eltman sayısı

l

ŞEKİL 1. Beş elemanlı Yagi Uda anteni, (b) TopUm eleman sayısı Ue Yagi Uda antenin kazancının değişimi, eleman aralıkları 0,15\ ve iletken çapı da 0,0025Xahnmıştır (Green (8) ).

eleman aralıkları ile dipol çapı için sabit bir değer alın mış ve altı değişik dizi için yönlendirici uzunlukları verilmiştir. Her durumda aktif dipol bir katlanmış yarım dalga dipoldür ve uzunluğu da tasarım frekansında mini mum duran dalga oranı verecek şekilde ampirik olarak ayarlanır. Tasarım frekansı belirlenirken de, Y agi Uda dizisinin band genişliği simetrik olmadığından ve bandın yüksek frekans kısmında kazanç hızla düştüğünden, VHF için kanalın üst frekans sınırının % 1 altı ve UHF için ise kanalın merkez frekansı alınır. Tablo 1'de gösterildiği gibi altı dizi için de yansıtıcı ile aktif dipol arasındaki uzaklık 0,2X, eleman çapı 0,0085X alınmış ve yönlendiri cilerin hepsi eşit aralıklı olarak yerleştirilmiştir. C.A. Chen ve D.K. Cheng 1973 yılında sonuçlandırdıkları bir çalışmada altı elemanlı bir dizi için nümerik uygunluğu sağlamış ve eşit aralıklı bir diziye kıyasla kazancın % 57 daha iyi olduğunu, ayrıca band genişliğinin daha dar ve radyasyon diyagramındaki yan kulakların daha küçük olduğunu bulmuşlardır. Bundan da anlaşılacağı üzere Y agi Uda antenleri için tek bir çözüm yoktur, genellikle amaca, istenen kazanç değerine ve piyasada bulunan malzemeye göre tasarım yapılmalıdır.

Tablo 1. Y agi Uda dizisinin tasarım parametreleri;dipol çapı 0,0085A ve yansıtıcı ile aktif dipol arasın daki uzaklık 0,20X olarak alınmıştır.

Y AGİ UDA DİZİSİNİN UZUNLUĞU 0,4X 0,8X 1,2X 2 , 2 * 3,2X 4,2X

Y ansıtıcı

Y önlendirici

13A

14A

1,0A

1,ı A

1MA 1 1SA

Y önlendiricilerin

Aralığı

»A

Y anm dalga dipole

göre kazanç, dB

On Arka Oranı, dB

0,482 0,482 0,482 0,482 0,482 0,475

0,424 0,428 0,428 0,432 0,428 0,424 0,424 0,420 0,415 0,420 0,424 0,428 0,420 0,407 0,407 0,420 0,428 0398 0,398 0,407 0390 0394 0,403 0390 0390 0398 0390 0386 0394 0390 0386 0,390 0398 0386 0390 0,407 0,386 0390 0386 0,390 0386 0390 0,386 0390 0,386 0386

0,20 0,20 0,25 0,20 0,20 0 3 0 8

7,1 9,2 10,2 12,25 13,4 14,2

15 19 23 22 20

b) Geniş Bandlı Yagi Uda Anteni

Eleman sayısı beş veya altıdan az olan Y agi Uda dizileri nin eleman uzunluklarını değiştirerek band genişliğini artırmak mümkün olabilmektedir. Bu amaçla, aktif dipol merkez frekansta seçilir, yönlendiriciler yüksek frekansta çalışması için kısaltılır ve yansıtıcı da alçak frekansta ça lışması için uzatılır. Beş elemanlı bir dar bandlı ve bir de geniş bandlı Y agi Uda dizilerinin ölçülen kazanç değer lerinin frekans ile değişimi Şekil 2'de gösterilmiştir.

NHl

ŞEKİL 2. İkisi de beş elemanlı olan dar ve geniş bandlı Yagi Uda dizilerinin ölçülen kazanç değerlerinin frekans ile deği şimi (Lo (2) ).

Y agi Uda antenin band genişliğini artırmanın bir diğer yolu da aktif dipol yerine ileri doğrultuda yayın yapan iki elemanlı aktif dipol dizisi almak olabilir. Aktif dipol dizisi merkez frekansta, yönlendiriciler yüksek frekansta ve yansıtıcı da alçak frekansta çalışacak şekilde tasarla nır. Aktif dizi yerine log periyodik dipol dizisi de alına bilir. Bu durumda pasif elemanlar (yansıtıcı ve yönlen diriciler) log periyodik dipol dizisinin özellikle alt ve üst frekans sınırlarındaki kazancını artırmak için kullanılır.

Tasarım frekansları farklı olan iki Y agi Uda dizisi aynı aktif dipolu kullanacak şekilde tek çubuk üzerine yerleş tirilebilir. Bu ancak iki dizinin tasarım frekanslarının oranı 3/1 olduğu takdirde mümkündür. Böylece aktif dipol aynı anda A/2 ve 3A/2 modlarında çalışacaktır.

Bir Y agi Uda antende yansıtıcı olarak bir köşe yansıtıcı veya bir parabolik yansıtıcı kullanılabilir. Bu durumda yine yansıtıcı alçak frekansta, aktif dipol merkez fre kansta ve yönlendiriciler de yüksek frekansta çalışacak şekilde tasarlanır.

Geniş bandlı Y agi Uda anten tüm VHF kanalları için pek kullanılmamakta, fakat genellikle bir köşe yansıtıcı ile birlikte tüm UHF kanalları için yaygın olarak kullanıl maktadır. Bilinen Y agi Uda UHF antenleri üzerinde yapı lan ölçümler sonucunda bu antenlerin kazanç ve giriş empedansı değerlerinin UHF bandı boyunca büyük deği şiklikler gösterdiği bulunmuştur. Böyle bir anten için tipik olarak 7 dB'lik bir ortalama kazanç değeri verile bilir. Bu kazanç, yerden aynı yüksekliğe yerleştirilmiş bir yarım dalga dipole göre belirlenmiştir ve UHF bandı boyunca ± 8 dB değişiklik yapar.

2. Log Periyodik Dipol Dizi Antenler

Geniş bandlı bir anten olan log periyodik dipol dizi ante nin (LPDA) teorik kazancı 6,5 ile 10,5 dB arasında ise de pratikte çoğunlukla 6,5 ile 7,5 dB civarında bir kazancı vardır. Tüm VHF kanalları için yaygın olarak kullanılan LPDA'nın tüm UHF kanalları için kullanılması da gide rek yaygınlaşmaktadır. Log periyodik dipol dizi antenler spiral antenin geniş bandlılık özelliğinden esinlenerek

yapılmıştır (Şekil 3 ). Şekilden görüldüğü gibi tüm dipol ler ortadaki bir iletim hattına dipoller arasında faz dönü şümü sağlayacak şekilde bağlanmıştır. İletim hattı için koaksiyal kablo kullanılarak anten kolayca yapılabilir. Koaksiyal kablonun dış iletkeninin bir hatta, iç iletke ninin de diğer hatta bağlanması yeterlidir.

elde edilir. Şekilden rn = x n ~ xn+ ı olduğu görülmektedir. x n + ı = T x n olduğundan r n= x n r x n = (1 T)xn çıkar, burada X,, = (1n/2) / tan a yazılarak

(a)

(d)

ŞEKİL S. (a) Log periyodik dipol dizi antenin geometrisi, (b) Koaksiyal kablo ile beslenen bir log periyodik dipol dizi anten.

Şekil 3a'da 1 n dipol uzunluğunu, dn eleman çapını, x n elemanların üçgenin tepe noktasına uzaklığını ve a da aradaki açıyı göstermektedir. Antenin geometrik özellik lerinden yararlanarak aşağıdaki bağıntıları yazabiliriz. OMN üçgenine göre:

tan a = ( 1 n/2 ) / xn = ( 1 n + ı / 2 ) / X n + ı olduğundan

1ı/x, =

= 1n/xn = 1 n+ ı /xn + ı = 1 N/x N

yazılabilir. İM dizideki toplam eleman sayısını göstermek tedir. Tüm dizi boyunca sabit bir katsayı olan ve birbirini izleyen dipollerin uzaklığının oranına karşı düşen

T = Xn+l/xn bağıntısında yukarıdaki eşitlik kullanılırsa

bulunur. LPDA için aralık faktörü

^ = rn/21n olarak tanımlandığından rn ifadesi kullanılarak a = (1 — T) / 4 tan a veya a = arctan [ (1 — r ) / 4 o ] elde edilir.

LPDA'nın çalışma prensibi Y agi Uda antene benzer, yarım dalga boyuna yakın dipoller antenin aktif bölge sini oluşturur ve daha kısa olan diğer elemanlardan daha fazla akım taşırlar. En büyük akımı taşıyacak olan en aktif dipol de bir yönlendirici gibi davranır. Işıma, tepe noktası doğrultusundadır; öyle ki anteni çevreleyen kama şeklindeki zarfın uç noktası ana kulağın maksi mum doğrultusunu gösterir.

Çalışma frekansı değiştikçe antenin aktif bölgesinde yer alacak dipoller değişecek, diğer bir deyişle, aktif bölge anten boyunca kayacaktır. Antenin çalışma bandının alt ve üst frekans sınırları, kabaca, en uzun ve en kısa dipol lerin yarım dalga rezonans değerleri ile belirlenir. Ag ve ^ alt ve üst frekans sınırlarına karşı düşen dalga boyları nı göstermek üzere

1ı «X a/2 v e 1 N «X fl/2 dır. Aktif bölge tamamıyla bir dipole sıkıştırılmadığı için antenin band boyunca davranışını yeterli seviyeye geti rebilmek amacıyla genellikle her iki uca da dipoller eklenir. Gerekli olan ilave dipol sayısı r ve o'ya bağlıdır, ancak kritik olmayan uygulamalarda yukarıdaki bağıntı yeterlidir.

LPDA'nın yayın, kazanç ve empedans özellikleri de r ve a değişkenlerinin birer fonksiyonudurlar. Kazancın bu değişkenlerle değişimi Şekil 4'de gösterilmiştir. Y üksek kazancın büyük r değerleri gerektirdiğini, ayrıca dipol kalınlığının kazancı fazla etkilemediğini örneğin kalınlığı iki katı yapmanın kazancı sadece 0,2 dB artırdığını be lirtmek gerekir. Şekilde, kazanç eğrilerinden elde edile bilecek optimum değerler gösterilmiştir. Buna göre, anten tasan mı sırasında istenen bir kazanç değerine karşı düşen en uygun T ve a değerleri eğrilerden bulunacak, antenin diğer parametreleri de yukarıda veriler bağıntı lardan elde edilecektir.

o.a

1.0 OM O.M 0 . * 0.M 0.M 0.» «.»• a»* İM Ö* ÖİCtk faktör»: £

ŞEKİL 4. T ve O parametrelerine bağb olarak LPDA'nın kazanç eğrileri ve opüraim değerler (Carrel (7) ).

3. Halka Antenler

Tek sanmlı halka anten özellikle ucuz oluşu nedeniyle çok kullanılan bir UHF iç antenidir. 200 Ohm empe danslı dengeli besleme hattı ile birlikte TV alıcı anteni olarak kullanılan halka anten Şekil 5.a'da gösterilmiştir. Burada b halkanın yarıçapını, a ise iletkenin yarıçapını göstermek üzere, İ2 = 2 . 1n (2 ir b/a) büyüklüğü de kalın lık parametresi olarak bilinir. Tek sanmlı halka antenin, çevre uzunluğuna ve kalınlığa göre, kazancının değişi mini veren Şekil 5.b'den görüldüğü gibi çevre uzunluğu 1.0 ile 1.7 dalga boyu arasında olan halkalar için kazanç 3,5 dB'den daha büyüktür. Bu nedenle, yarıçapı uygun seçildiği takdirde tek bir halka tüm UHF kanatlan için kullanılabilir. Halkanın yarıçapı, UHF bandı alt sınırı olan 470 MHz de çevre uzunluğu 1.0 dalga boyu olacak şekilde seçilirse UHF bandı üst sının olan 806 MHz de çevre uzunluğu 1.7 dalga boyuna karşı düşer, böylece band boyunca kazanç 3,5 dB'den büyük olacak demek tir. Halka anten gerçekte rezonanstı bir yapı olmakla bir likte, bu özelliği sayesinde tüm UHF kanatlan için çevre

/ r

1.0 (bl

\\ \ |\

2fl

ŞEKİL 5. (a) Tam halka anten, (b) Tek sanmlı halka antenin kazancının değişimi; î î = 1 0 i ç i n , $2 = 20için

uzunluğu 63,83 cm olan tek bir halka anten yeterli olmaktadır.

SI = 10 olan bir halka antenin çevre uzunluğunun 1.0X ile 1.7X değerleri arasında olması halinde giriş direnci 100 520 Ohm arasındadır. Giriş reaktansı ise, çevre uzunluğunun 1.0X 1,45X olduğu durumda 100 Ohm1 dan küçük ve 1.45X 1,7X arasında da 210 Ohm civarın da olur.

Yapılan ölçümler sonucunda iç içe yerleştirilmiş eş mer kezli halkalardan oluşan antenlerin bir tek halkaya oran la kazancının daha kötü, ancak duran dalga oranının daha iyi olduğu anlaşılmıştır. Halkaya paralel olarak bir düzlemsel yansıtıcı yerleştirilmesi halinde ise hem yönel ticilik artar hem de arka bölgeden gelecek işaretler büyük ölçüde bastırılmış olur. Şekil 6 (a) ve (b)'de bir yansıtı cılı halkanın geometrisi ile teorik olarak sonsuz geniş ve mükemmel iletken bir yansıtıcı için yönelticiliğin deği şimi gösterilmiştir. Buna göre halka ile yansıtıcı arasın daki uzaklığın 0.05X < d < 0,2X olması halinde çevre uzunluğu 1.0X olan halkanın yönelticiliğinin 8 dB'den

dB

|

»

58 û

%6 t

•

0.1 02 0.3 0* 0.5 0* 0.1 J L

1Cl

İbl

ŞEKİL 6. (a) Bir yansıtıcılı halkanın geometrisi, (b) Bir yansıtıcılı halkanın yönelticilİRİnin aralık ile değişimi, 0b = 1,0 ve 0 = 0

alınmıştır (K. Iizuka (9) ).

büyük olduğu görülmektedir. Sonsuz geniş yansıtıcı ile bulunan teorik sonuçların sonlu kare yansıtıcılar için bulunan deneysel sonuçlarla uyum iyinde olduğu göste rilmiştir. Deneysel çalışmalar sonucu kare yansıtıcı için bir kenarının uzunluğu olarak 0,6X ile 1,2K arası tavsiye edilecek değerler olarak belirlenmiştir.

4. Üçgen Dipol Antenler

Tepe açısı a ve uzunluğu 2A olan bir üçgen dipol anten Şekil 7'de gösterilmiştir. Bu şekilde iki tane üçgen metal levhadan oluşturulan bir dipol tüm UHF kanallarını ala bilecek kadar geniş bandlıdır. Yayın ve giriş empedansı özellikleri bakımından çift konik anten ile onun düzlem sel hali olan üçgen dipol aynıdır. Dipol tipi antenlerin özelliklerinin incelenmesi için çift konik anten mükem mel bir teorik modeldir. Yayın ve empedans karakteris tikleri aynı olmakla birlikte çift konik antene göre üçgen dipolün hem imalatı daha kolaydır hem de daha hafiftir. Üçgen dipol yerine iki tel üçgen alarak daha fazla basit leştirme yapmak mümkün ise de bu geniş bandlı davra nışını bozacak, band genişliğinde önemli ölçüde daralma yaratacaktır. Ancak metal üçgenler yerine, kafes aralığı dalga boyunun onda birinden küçük olmak kaydıyla, tel kafes konulabilir. Yayın ve empedans özellikleri göz önünde tutulduğunda a için 60° 8 0 ° arası ve A için de 0,58X değeri uygun olmaktadır. Üçgen dipolün UHF bandındaki ölçülmüş kazanç değerleri Şekil 8'de göste rilmiştir. Arka bölgeden gelen işaretlerin katkısını azalt

Z

mak ve kazancı artırmak için üçgen dipolün bir yansıtıcı ekranının önüne yerleştirilmesi gerekir. kran ile üçgen dipol arasındaki uzaklık yaklaşık olarak çeyrek dalga boyu olmalıdır.

5. Köşe Yansıtıcı Antenler

Köşe yansıtıcılar kazancı yüksek, band genişliği büyük, yan kulakları küçük ve ön arka işaret seviyesi oranı yük sek olan antenlerdir. Bu özellikleri nedeniyle UHF yayın larının alınması için çok uygundur; genellikle kafes biçi minde 90°'lik köşe yansıtıcı kullanılmaktadır. Şekil 9'da gösterildiği gibi, böyle bir köşe yansıtıcı için besleme elemanı olarak geniş bandlı olan üçgen dipol alınabilir. Bunun için tepe açısı 40° olan ve yansıtıcının her İki yüzüne de paralel olması için ekseni boyunca 90° bükül müş olan üçgen dipol anten iyi bir seçim olur. Deneyler sonucunda, dipol uzunluğunun 362 mm olduğu durum da band üzerinde ortalama kazanç için optimum değer ler elde edilmiştir. Dipol ile köşe yansıtıcının tepe nok tası arasındaki uzaklık bandın merkez frekansına göre X/2 olmalıdır.

ŞEKİL 7. Bir üçgen dipol anten

(Cl

——*, (S)

S*

—^*

V) 75

3S

U)

İ.S

ri =

P n 55

75 •

ŞEKİL 8. Oçgen dipolün UHF bandındaki ölçülmüş kazanç değerleri: (a) a = 70 , A = 19 cm olan üçgen dipol, (b) 55,88 x 48,26 cm2ılik ekran önünde üçgen dipol, (c) 5842 cm aralıkla (b) tipinde iki delik açılmış durum (Lo (2) ).

ŞEKİL 9. Oçgen dipol anten ile beslenen bir köşe yansıtıcı

Köşe yansıtıcının kafes tipinde tasarımı sırasında şu hususların göz önünde tutulması gerektiği yapılan deney ler sonucunda belirlenmiştir. Kafes uzunluğu l'yı 508 mm'den daha uzun yapmak kazançda fazla bir artış sağ lamamaktadır. Benzer şekilde, kafes genişliği w için 700 ve 900 MHz de 508 mm'den büyük olmasının kazançta iyileşme sağlamadığı gözlenmiştir. İmalat maliyetini düşürebilmek için genişliğin 635 mm olarak alınması iyi bir çözüm olacaktır. Çapı 6 3 5 mm olan çubukla yapıla cak kafeste aralıklar en yüksek frekansta (900 MHz) ön arka işaret seviyesi oranına göre belirlenecektir. Eğer müsaade edilen değer % 10 ise, aralıklar 38 mm'den biraz küçük olmalıdır. Kafes yüzeyi yeterince geniş olduğu takdirde bu durumda 9 0 0 MHz'in altında arka bölgede alınan işaretin seviyesi % 10'dan az olacak demektir. Böy

lece, genişlik en düşük frekansa göre ve kafes aralıkları da en yüksek frekansa göre belirlenmelidir (Şekil 1 0 ).

IV. SONUÇ

Televizyon alıcı sistemlerinin sadece bir parçasını oluş turan TV alıcı antenlerinin tanıtıldığı bu yazıda verilen bilgiler konu ile ilgili kitap ve makalelerden derlenmiş olup yeni bir araştırmanın sonuçları değildir. TV işaret lerinin alınmasında kullanılan antenler genel hatlarıyla sunulmuş ve olabildiğince teoriye yer verilmemeye çalı şılmıştır. Burada tanıtılan anten tiplerinin TV işaretleri nin alınmasından başka amaçlar için de kullanılabildiğini belirtmek isteriz.

Her biri ayrı bir uzmanlık konusu olduğundan, sistemin diğer iki parçası olan iletim hattı ile alıcı cihaza bu yazı da yer verilmemiştir. Mikrodalga mühendisliği konusuna giren iletim hatlarındaki empedans uygunluğu prob lemi en az anten kadar önemlidir ve çözümü de ne yazık ki her zaman kolay değildir. Antenin aldığı işaretin istenen koşullarda alıcıya ulaşabilmesi için iletim hat

tının empedans yönünden hem antene hem de alıcıya uygun olması ve zayıflatmasının da belirli bir sevi yenin altında olması gerekir. Alıcı ile anten arasındaki iletim hattının ekli olması veya bağlantıların iyi yapıl maması gibi hususlar hep zayıflatmayı artırıcı unsurlar olarak etki etmektedir, özellikle dış anten tiplerinde havadaki nem nedeniyle zamanla bağlantı uçları paslan makta ve anten etkisiz hale gelmektedir, iç anten tiple rinde bu gibi sakıncalar olmadığından işaretin kuvvetli geldiği noktalarda iç anten daha kullanışlı olur, gerekirse antene bir kuvvetlendirici eklenebilir.

Son olarak, ülkemizdeki TV anten kullanımı konusuna değinmek yararlı olacaktır. Y akın zamana kadar TV yayınları tek kanal ile yürütüldüğünden, piyasadaki her hangi bir anten bu yayını izlemek için yeterli olabiliyor du. Antenin t i p i , ban d genişliği ve kazancı gibi hususlar kullanacak kişiyi fazla ilgilendirmiyordu. Ancak 2. kanal ile birlikte uydu yayını gibi diğer kanalların da devreye girmesiyle bu hususlar önemsen meye başlayacaktır. Bu nedenle, üretimin de bu beklentiyi karşılayabilecek düzeyde olması gerekir.

13 1 | ı

it

n

ya

t

_1 **

H1 f

«15202530 »15202530 V t S » S 3 0

K ı t t ı U n n t ı j i a •ndt)

la)

n u 500

700 t t i

900 HHt

S 10 if ' 28

_2_:

. î t . 1015202530

1015 202530

1015202530

Ktfts «mif l^i : W linchl

Ib)

Z3 A

1V s/

0.25 ;

020 İ c «i

015 3 ^

005 g

° t 10 ît 30 10 50 11

Dn Arbo t ı o r t t StviMB

ŞEKİL 10. 500, 700, 900 MHz için kafes biçimindeki yansıtıcı ekranın boyutlantünlması, (a) L. ekranın uzunluğu, (b) W, erkanın genişliği, (c) S, ekranın kafes aralıkları (Aralıklar en yüksek frekansa göre belirleneceğinden sadece 900 MHz için vveril miştir.

KAYNAKLAR (1) John D. Kraus, "Antennas", Mc Graw Hill, New York, 1950.

(2) H.T. Lo, "TV Receiving Antennas", in H. Jasik (ed.), An tenna Engineering Handbook, st. ed., Mc Gravv Hill Book Company, New York, 1961, chap 24.

(3) Edvvard C. Jordan and Keith G. Balmain, "Electromagnetic Waves and Radiating Systems", Prentice Hall Inc., New Jersey, 1968.

(4) R.W.P. King, R.B. Nack and S.S. Sandler, "Arrays of Cylin drical Dipoles" New York:Cambridge Univ. Press, 1968.

(5) VVarren L. Stutzman and Gary A. Thiele, "Antenna Theory and Design", John Wiley and Sons, New York, 1981.

(6) R.C. Johnson and H. Jasik, Editors, "Antenna Engineering Handbook", Mc Graw,Hül, New York, 1984.

(7) R. Carrel, "The design of log periodic dipole antennas", İRE International Convention Record, part 1, pp. 61 75, 1961.

(8) H.E. Green, "Design data for short and medium length Yagi Uda arrays", Institution of Engineers (Australia), Electrical EngineeringTransactions, pp. 1 8, March 1966.

(9) K. Iizuka, R.WJ. King and C.W. Harrison, Jr., "Şelf and Mutual Admittances of Two Identical Circular Loop Anten nas in a Conducting Medium and in Air", IEEE Trans. Antennas and Propagat., vol. AP 14, July 1966, p. 440.

(10) David K. Cheng and CA. Chen, "Optimum Element Spac ings for Yagi Uda Arrays", IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. AP 21, No. 5, September 1973, pp. 615 623.

(11) CA. Chen and David K. Cheng, "Optimum Element Lengths for Yagi Uda Arrays", IEEE Transactions on Antennas and Propagation, vol. Ap 23, No. l.January 1975, pp. 8 15.