Dalga Klavuzları

DALGA KLAVUZLARI

Çok iyi iletken bir ortamın deri kalınlığı

ile bulunur Yüksek frekanslarda δ çok küçüktür Örneğin bakır için 1 MHz ’de 007 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