Antenlerin konulduğu yerler ile alıcı devreler arasında bazen mesafeler olabilir. Antene gelen dalgaları alıcı devrelere taşınması gerekir.  Bu yüzden bu elektromanyetik dalgaların içerisindeki bilgileri maksimum düzeyde elde etmek için bazı taşıyıcı hatlara ihtiyaç duyulur.  Bunlara iletim hatları deniyor.

null

  Bu gif durumu güzel bir şekilde açıklıyor sanırım.  Paralel iki düzlemde oluşan elektron titreşimi birbirinin rezonans frekansında ve ters yönlü olduğundan dolayı birbirlerini tetikleyerek enerji kaybını en aza indirir. Taşıyıcı hatlara en güzel örnek , televizyonlar için kullandığımız ve uydu alıcısının anten girişine bağladığımız coaxial kablolardır.

220px-F-Stecker_und_Kabel400px-RG-59

Dikkat ettiyseniz  uydu antenlerinin ucuna LMB isminde elektromanyetik geçirgenliği çok yüksek bir materyal bağlanır. Bu materyal uydu anteninin tam odak noktasına konulur ki antene gelen tüm elektromanyetik dalgalar  LMB ismindeki materyalin üzerine yansısın.  LMB ucuna bu transmission line(Taşıyıcı Hat) dediğimiz kablo bağlanır ve alıcı devrelere yönlendirilir. Aslında bu kablolar elektromanyetik dalga taşırlar.  LMB üzerine dik olarak yansıyan tüm elektromanyetik dalgalar LMB içerisinden Coaxial kablo üzerine geçerler ve kablonun içindeki, ve dışındaki iletkenler üzerinde bir akım değişimi oluştururlar böylece dalga içerisindeki bilgi  çok düşük bir veri kaybı ile alıcıya ulaştırılmış olur.

Antena$T2eC16VHJIIE9qTYKJ1!BRSt8I0!M!~~60_35

İletim hatlarının genel karakteristiğini belirleyen dört parametreden söz etmek mümkündür.  Bunlar; kablonun  kapasitansı, indüktansı, konduktansı ve resistansıtır. Bunları teker teker tanımlayacak olursak;

Kapasitans;  Kablonun iki paralel düzlemi bir kapasitör gibi davranır bu yüzden iletim hattı bir kapasitans değerine sahiptir. Bu değer paralel düzlemin arasındaki yalıtkan malzemenin yalıtkanlığı ile doğru orantılı ve düzlemlerin birbiri ile olan uzaklığı ile ters orantılıdır.

İnduktans; Kablonun iki paralel düzlemindeki elektron hareketleri birbirleri üzerindeki titreşimleri etkileyerek tetikleyici etkiye sebep olurlar. Bu sebeple kablonun indüktans değerini ortaya çıkmış olur. Kablo indüktansı, iki düzlem arasındaki malzemenin manyetik geçirgenliği ile doğru orantılı olup düzlemlerin yüzey alan genişlikleri ile ters orantılıdır.

Konduktans; İki paralel düzelem arasına yerleştirilen bir malzemenin yalıtkanlığından bahsedilir.  Hiç bir malzeme pratikte mükemmel yalıtkan yada mükemmel iletken değildir. O halde her  yalıtkanın çok küçük de olsa  iletkenliğinden bahsedilebilir. Konduktans kablonun iki düzlemi arasındaki malzemenin iletkenliğidir.

Resistans; Paralel iki düzlemin yüzeyinde oluşan akıma karşı gösterilen dirençtir.

Bu parametreler iletim hattının karakteristik empedansını hesaplamak için kullanılır.  Karakteristik empedans dediğimiz parametre, kablonun her noktasında elektromanyetik dalganın enerjisine karşı gösterilen direnci tanımlar yani bildiğimiz devre empedansından farklıdır.

 

Formüldeki terimler sırasıyla;  R=resistans, L=indüktans, G=Konduktans, C=Kapasitans, Z0=Karakteristik empedans parametreleridir. Diğerleri ise dalganın ilerleme hızı ve kayıpları ile ilgili terimlerdir.

 İletim hattının karakteristik  empedans hesabı, kullanılan antenin karakteristik empedansı, kullanılan dalga frekansı ve yük empedansı referans alınarak yapılır.  Örneğin; Wi-Fi antenlerin alınan frekansa uyumlu karakteristik empedansları yaklaşık 50 ohmdur.  Eğer bir iletim hattı kullanılacak ise bu iletim hattının anten tarafından görülen empedansının(Giriş Empedansı)  anten empedansına eşit olması gerekir. Çünkü anten empedansı ise iletim hattının giriş empedansı eşit olmaz ise kablo üzerinden yansıyan dalga çok fazla olacak ve kayıp artacaktır.  Aynı şekilde kablo kayıpları frekansa göre farklılıklar gösterir.

 

Kabloyu bağladığımız devrenin göstermiş olduğu empedanstan ve kablonun karakteristik empedansından bahsettik. Bu yüzden uygun antene uygun iletim hattının seçilebilmesi için bizim kablonun ucuna bağlandığı devre  ile kablonun karakteristik empedansını hesaba katarak bir giriş empedansı bulmamız gerekiyor. İşte bu giriş empedansı da anten yani kaynak empedansına eşit olmalıdır.

karakteristik empedans

Bu teorik devre,  kablonun birim uzunluğundaki 4 parametreyi devre elemanı şeklinde içerir.  Bu devre üzerinde bildiğimiz devre analizi yöntemleri uygulanır.  Böylece, yapmamız gereken bütün iş, dağılmış devrenin bir tek birim uzunluktaki elemanter hücresinde gerilim ve akımın nasıl değiştiğini bilmektir.V(z) ve I(z), ikinci mertebeden diferansiyel dalga denklemlerinin çözümleri olduğundan, sırayla, pozitif ve negatif yönde yürüyen kararlı voltaj dalgalarının genliklerini ifade eden V + ve V − bilinmeyenlerinin belirlenmesi gerekir.  Bunun sonucu olarak giriş empedansı, karakteristik empedans ve yük empedansı arasında şu sonuç bulunur;

Adsız1

Karakteristik Empedans hat uzunluğundan bağımsızdır.!!  Ancak iletkenlerin yapıldığı metale, iletkenleri kuşatan dielektrik ortama ve hat kesitinin geometrisine bağımlıdır. 

Adsız2

 

 

Burada ZL yük empedansını ve Z(d) ise d mesafesindeki kablo giriş empedansını temsil eder.  Doğal olarak mesafenin artması kaybı arttırır.  B(Beta) ise dalganın ilerleme katsayısıdır.

Şimdi kablonun tam olarak karakteristiğini çıkarmak için kablonun iki paralel düzlemi arasına bir sonsuz empedans bir de “0” empedans uygulanır. Devre teorisindeki kısa devre ve açık devre analizlerindeki gibi.

Kablonun yüke bağlanan ucundaki düzlemleri açık devre yaptığımızda yani sonsuz empedans uyguladığımızda,  kablo birim uzunluğunun uygulanan frekansa göre çeyrek yarım dalga boylarının altında kapasitif üzerinde ise indüktif  davrandığı denemden görülür.  Bu durum kısa devre analizinde tam tersidir.  Fakat  birim uzunluğun uygulanan frekansa göre yarım dalga boylarında ise yük empedansı direk olarak giriş empedansına eşit olur.

Bu durumda  aslında iletim hattımızın indüktif ya da kapasitif davranan bir devre elemanı gibi olduğunu görürüz.  O halde kablo belli frekanslara band pass yani band geçiren filtre gibi davranır. Bu sebeple kullanılacak iletim hattının karakteristik empedansının hangi frekansa göre kullanılacağı iyi hesaplanmalıdır.

 

Bir iletim hattının hangi frekansları geçireceği hesabını yapabilmek için ilk önce quality faktör hesaplanır. (Quality faktör= Dalga ilerleme katsayısı/2*dalga etenasyon katsayı) ( Geçirilen Band= f0/quality faktör)