EMC laboratuarlarında kullanılan verici antenlerin optimizasyonu

Abstract

Balun, VSWR, Yansıma katsayısı, Empedans, Smith abağı Birbirinden ayrı iki terminal arasında, kablosuz, havadan veri iletişimi sağlamak için bilindiği gibi antenler kullanılmaktadır. Karşı tarafa gönderilmek istenen sinyal, kaynaktan antene, iletim hattı vasıtasıyla aktarılır. Bu aktarma sırasında anten ile iletim hattı arasındaki empedans farkından dolayı, iletim hattının sonunda, gönderilmek istenen sinyalin bir kısmı kaynağa doğru geri yansır. Böylelikle gönderilmek istenen sinyalin tamamı empedans farkına bağlı olarak antene aktanlamamış olur. Ayrıca yansıyan sinyal, gönderilmek istenen sinyal ile girişim yaparak, literatürde SWR (Duran Dalga Oranı), ya da VSWR (Gerilim cinsinden Duran Dalga Oram) olarak adlandırılan sinyale sebep olur. Anten ile iletim hattı arasındaki empedans farkım kaldırmak ya da kabul edilebilir seviyede tutup, kaynaktan çıkan gönderilmek istenen sinyali en az kayıpla antene dolayısıyla alıcı tarafa aktarmak için, iletim hattı ile anten arasında literatürde BALUN (Balanced- Unbalanced) olarak tanımlanan özel tasarlanmış transformatörler kullanılmaktadır. Hazırlanan çalışmada, ilerki bölümlerde ölçülecek büyüklüklerin anlaşılabilmesi ve yorumlanabilmesi için; propagasyon katsayısı, yansıma katsayısı ve SWR terimleri incelenmiş, yansıma katsayısının özel bir grafik gösterimi olan Smith Abağı tanıtılmıştır. Bahsedilen bu bilgilerin ardından, kullanılan ölçüm cihazı hakkında kısaca bilgi verilmiştir. Çalışmanın orijinal kısmını oluşturan bölümde; farklı sarım sayısına sahip, farklı çaplarda ve farklı magnetik geçirgenlik katsayısına sahip nüvelerden Balun'lar hazırlanmıştır. Hazırlanan bu Balun' ların boştaki empedansları, verici antene bağlı iken ki empedansları ve SWR değerleri kaydedilip grafikler halinde sunulmuştur. Gönderilmek istenen sinyalin, maksimum seviyede gönderilmesi için, SWR'nin doğru ölçülüp, doğru Balun'un hazırlanması gerekir. Bu nedenle ölçümler, dış elektromanyetik çevreden etkilenmeyen, Anechoic Chamber (yansımasız oda) adı verilen bir ortamda yapılmıştır. Son bölümde, farklı nitelikteki Balun' lardan oluşan ve mikroişlemci vasıtasıyla ölçüm yapıp, röle kontaklarını çeken, geniş bantta SWR ayarı yapan sistem tanıtılmıştır.

OPTIMIZATION OF THE TRANSMITTING ANTENNAS USED IN EMC LABORATORIES SUMMARY Keywords: Balun, VSWR, Reflection coefficient, Impedance, Smith Chart Antennas are used to provide wireless data communication between two terminals. Incident signal is transmitted to antenna from source by a transmission line. When impedance of transmission line is not equal to impedance of antenna, part of transmitting signal is reflected back from antenna. So, all of incident power is not absorbed by antenna. Incident and reflected waves creates a voltage standing wave pattern on transmission line. The ratio of maximum to minimum voltage (or current) of the pattern is known as Voltage Standing Wave Ratio (VSWR). To minimize impedance difference between transmission line and antenna, special transformers named BALUN (BALanced-UNbalanced) is used between transmission line and antenna. In the first part of this work; definition of propagation coefficient, reflection coefficient and VSWR terms that are measured parameters are given. In addition, Smith chart that is a special graphical presentation of reflection coefficient and used measurement equipment are introduced. In the original part of the work; BALUNs are designed and produced using cores that have different permeability, diameter and numbers of turns. Measured SWR values are graphically presented for two cases that are open ended and terminated in antenna situations. To realize maximum power transfer between transmission line and antenna, we have to truly measure VSWR and design right BALUN. So, measurements are done in an anechoic chamber that is not affected by electromagnetic environment. In the last part, the system that can adjust VSWR in broadband is introduced. The system that includes different BALUNs makes measurements using a microprocessor. XV