Mikrodalga Teorisi



Şekil 1 - Alanlar sadece iki yönde sınırlıdır.

Şekil 2 - Alanlar tüm yönlerde sınırlandırılır.
Dalga klavuzları, elektromanyetik enerjinin taşınmasında daha etkildir. Dalga klavuzları aslında orta iletkeni olmayan koaksiyel hatlardır. Dairesel, dikdörtgen veya eliptik olarak iletken malzemeden imal edilirler (Şekil 3).

Şekil 3 - Dalga klavuzu şekilleri



Dalga Klavuzlarının Avantajları
Dalga klavuzları 2wire ve koaksiyel hatlara karşın, çoğu konuda daha avantajlıdır. Örneğin geniş iletim yüzeyi bakır kayıplarını (Copper Losses I2R) önemli ölçüde azaltır. 2wire hatlar dar yüzeyleri nedeniyle yüksek bakır kaybına sahiptir. Koaksiyel kabloların dış iletken yüzeyi geniştir ama iç iletken yüzeyi dardır. Mikrodalga frekanslarda, iç iletkenin akım taşıyan alanı yüzey etkileşimi (Skin Effect) nedeniyle çok sınırlı bir tabakadır.
Skin Effect olayı geniş bir inceleme gerektirdiğinde izah edilmeyecektir. Fakat iletken direncinin artmasına sebep olduğu bilinmelidir. Koaksiyel kabloda enerji transferi elektromanyetik alan haraketiyle sağlanmasına rağmen, alanın büyüklüğü iç iletkenin akım taşıyan yüzeyinin genişliği ile sınırlıdır. İç iletkenin küçüklüğü skin effect'in daha etkili olmasına sebep olmaktadır. Dalga klavuzlarında DIELEKTRIK kayıpları da daha azdır. 2wire ve koaksiyel hatlarda dielektrik kayıpları, iletkenler arasındaki yalıtkanın ısısının artmasıyla ortaya çıkar. İletkenler arasındaki dielektrik maddenin ısısının artması kapasitif etkiye sebep olur (Dielektrik Kaybı).
Dalga klavuzlarında dielektrik madde, geleneksel yalıtkanlara göre çok daha az dielektrik kaybı olan havadır. Ancak dalga klavuzları, durağan dalgalarda dielektrik bozulmayla karşı karşıyadır. Dalga klavuzlarında durağan dalgalar enerji transferinin verimini azaltır. Ayrıca dalga klavuzları çok daha fazla güç taşıyabilir. Fazla güç taşıma yetisi iletkebler arası boşluğa bağlıdır. Şekil 4 bu boşluğu karşılaştarmaktadır.

Şekil 4 - Koaksiyel kablo ile dairesel dalga klavuzunun iletkenler arası boşlukları.
Dalga klavuzlarının bu kadar avantajlı olması, size iletim hatlarında kullanılabilecek tek şey olduğunu düşünderebilir. Fakat dalga klavuzlarının bazı belirgin dezavantajları, sadece mikrodalga frekanslarında kullanılmalarının gerekliliğini göstermektedir.



Dalga Klavuzlarının Dezavantajları
Dalga klavuzlarının fiziksel büyüklüğü, düşük frekanslarda kullanılmalarını sınırlayan etkendir. Örneğin 1 MHz'de çalışacak bir dalga klavuzu yaklaşık 150m genişlikte olmalıdır. Bu nedenle dalga klavuzları 1.000 MHz altı frekanslarda kullanılmaz.
Dalga klavuzlarının kurulması da sert, boş boru yapıları nedeniyle zordur. Güvenli iletim için birleşim yerlerinde özel kuplorler kullanılmaktadır. Ayrıca skin effect'i azaltmak için, dalga klavuzlarının iç yüzeyleri altın veya gümüşle kaplanır. Buda maliyeti artırır.
S3: Mikrodalga frekanslarda koaksiyel hatlar 2wire hatlara göre neden avantajlıdır?
C3: Elektromanyetik alan tamamiyle sınırlandırılmıştır.
S4: Dalga klavuzu imalatında ne tip maddeler kullanılır?
C4: İletkenliği yüksek maddeler.
S5: İletken hatlarda yüzey genişliğinin fazla olması hangi olayın etkisini azaltır?
C5: Bakır Kayıpları (Copper Loss).
S6: Bir iletkende akım taşıyan yüzeyi daraltan etki nedir?
C6: Skin Effect.
S7: Dalga klavuzlarında hangi dielektrik madde kullanılır?
C7: Hava.
S8: Dalga klavuzlarının düşük frekanslarda kullanılamamasının temel sebebi nedir?
C8: Fiziksel büyüklüğünün düşük frekanslarda çok artması.