Dalga, aktaran bir rahatsızlıktır enerji göz ardı edilebilir veya hiç kütle aktarımı olmayan ortam veya boşluk yoluyla. Birçok farklı türde hizmet sunan çeşitli dalga türleri vardır. Elektromanyetik dalgalar yaygın olarak kullanılmaktadır mühendislik uygulamaları . Dalga formlarını kablosuz gibi çeşitli uygulamalarda kullanıyoruz iletişim , Radar, Uzay araştırması , Denizcilik, Radyo seyrüsefer, Uzaktan algılama vb. Bu uygulamalar arasında bazıları dalga göndermek için yönlendirmeli ortam kullanırken, bazıları yönlendirilmemiş ortamdan yararlanır. Bu makalede, ortamın özelliklerinin dalgaların yayılmasını ve bir dalganın çeşitli şekillerde yayılmasını nasıl etkilediğini öğreneceğiz.
Dalga Yayılımı nedir? - Tanım
Elektromanyetik Dalgalar, mevcut taşıyıcıdan yayılan güç tarafından üretilir. sürücü . İletkenlerde, üretilen güç kaçar ve şeklinde boş alana yayılır Elektromanyetik dalga , zamanla değişen bir elektrik alanına, manyetik alana ve birbirine ortogonal yayılma yönüne sahip olan.
Bir izotropik verici, bu dalga alıcıya ulaşmak için farklı yollardan geçer. Dalganın vericiden alıp alıcıya ulaşmak için izlediği yol olarak bilinir. Dalga Yayılımı.
Elektromanyetik (EM) veya Radyo Dalgası Yayılımı
Ne zaman izotropik radyatör için kullanılır aktarma EM dalgaları için, şekilde gösterildiği gibi küresel dalga cepheleri elde ederiz çünkü EM dalgalarını her yöne eşit ve eşit olarak yayar. Burada kürenin merkezi radyatör iken kürenin yarıçapı R'dir. Açıktır ki, kürenin yüzeyinde uzanan R mesafesindeki tüm noktalar eşit güç yoğunluğuna sahiptir.
Küresel Dalga Önü
E dalgaları boş uzayda ışık hızıyla dolaşır. c = Ama EM dalgalar başka bir ortamda ilerler, hız düşer. Boş alan dışındaki herhangi bir ortamdaki EM dalgalarının hızı, 
c, ışığın hızıdır ve ortamın göreceli geçirgenliğidir.
EM dalgaları, ortamdaki atomlar tarafından dalga enerjisinin soğurulması ve yeniden yayılması yoluyla enerji iletir. Atomlar dalga enerjisini emer, titreşime uğrar ve enerjiyi aynı frekanstaki EM'nin yeniden yayılmasıyla geçirir. Ortamın optik yoğunluğu EM dalgalarının yayılmasını etkiler.
Dalga Yayılma Denklemi
Dalgalar, alıcıya ulaşmak için birçok rotadan geçer. Gönderme ve alma yükseklikleri gibi birçok parametre dalganın izlediği yola karar verir. antenler , gönderme ucundaki fırlatma açısı, çalışma frekansı polarizasyon vb…
İletkenlik, geçirgenlik, geçirgenlik ve engelleyici nesnelerin özellikleri gibi yayılma ortamının parametrelerinin değişmesi nedeniyle dalgaların birçok özelliği yansıma, kırılma, kırınım vb. Gibi yayılma sırasında değişir.
Genel olarak, güç boş alana yayıldığında, dalga enerjisi ortamdaki nesneler tarafından yayılabilir veya soğurulabilir. Bu nedenle, bir ortam aracılığıyla bir dalga iletirken, dalganın neden olabileceği kaybı hesaplamak önemlidir. Bu kayıp denir Radyo iletim kaybı dayanmaktadır optiğin ters kare yasası ve yayılan gücün alınan güce oranı olarak hesaplanır.
Friis Serbest Uzay Radyo Devresi
İzotropik bir verici kullanıldığında, gücün eşit olarak dağıtıldığını bildiğimiz gibi, ortalama güç, yayılan güç cinsinden ifade edilebilir:
Bir test anteninin yönlülüğü şu şekilde verilir:
Alıcı antenin radyo dalgalarından üretilen tüm gücü kayıpsız aldığını varsayın. Izin vermek, eşleşen bir yük koşulu altında alıcı antenin aldığı maksimum güç olsun. Alıcı antenin etkili açıklığı ne zaman, şöyle yazabiliriz:
Genel olarak yönlülük ve etkili açıklık herhangi bir anten için alan,
Alıcı antenin yönlülüğü olsun. Sonra,
(3) 'teki değeri değiştirerek elde ederiz,
Bu denklem, boş alan Yayılımı için Temel Denklem olarak da bilinir; Taze boş alan denklemi. Faktör ( λ / 4πr)iki sinyal kaybını gösteren boş alan yolu kaybı olarak adlandırılır. Yol kaybı şu şekilde ifade edilebilir:
Denklemi (6) dB cinsinden şu şekilde ifade edebiliriz:
Alınan güç şu şekilde ifade edilebilir:
Basitleştirmede şu şekilde verilir:
Burada mesafe r kilometre cinsinden ifade edilirken, frekans f olarak ifade edilir. MHz . Bu, kaynaktan yayıldığında meydana gelen dalga yayılmasından kaynaklanan kaybı gösterir.
Dalga Yayılma Türleri
Dünyanın çevresinden geçen elektromanyetik dalgalar veya radyo dalgalarının yayılması, yalnızca kendilerine değil, aynı zamanda çevrenin özelliklerine de bağlıdır. İletilen dalgaların alıcıya ulaşabileceği farklı yayılma yolları vardır. Tüm bu modlar çalışma frekansına, verici ile alıcı arasındaki mesafeye vb. Bağlıdır.
Dalga Yayılımı
- Dünya yüzeyinin yakınında yayılan dalgalara denir YER DALGALARI. Bu tür bir yayılma, hem verici hem de alıcı antenin her ikisi de dünyanın yüzeyine kapalı olduğunda mümkündür.
- Herhangi bir yansıma olmadan hareket eden yer dalgalarına Direkt dalgalar veya Uzay dalgaları denir.
- Yeryüzünün yüzeyinden yansıma yoluyla alıcı antene yayılan yer dalgalarına Yere Yansıyan dalgalar veya Yüzey dalgaları denir.
- Üst atmosferdeki iyonlaşma ile saçılma ve yansıma nedeniyle alıcı antene ulaşan dalgalara Skywaves denir.
- Antene ulaşmadan önce troposferde yansıyan veya saçılan dalgalara troposfer dalgaları denir.
Yer Dalgası veya Yüzey Dalgası Yayılımı
Bir yer dalgası dünyanın yüzeyi boyunca hareket eder. Bu dalgalar dikey olarak polarize edilmiştir. Dolayısıyla bu dalgalar için dikey antenler kullanışlıdır. Yatay olarak polarize bir dalga, dünyanın iletkenliği nedeniyle yer dalgası olarak yayılırsa, dalganın elektrik alanı kısa devre olur.
Yer dalgası, verici antenden uzaklaştıkça zayıflar. Bu kaybı en aza indirmek için iletim yolu yüksek iletkenliğe sahip zemin üzerinde olmalıdır. Bu duruma göre deniz suyu en iyi iletken olmalıdır ancak havuzlarda, kumlu veya kayalık topraklarda büyük miktarda su depolanmasının maksimum kayıplar gösterdiği görülmüştür.
Bu nedenle, yer dalgası yayılımlarını kullanan yüksek güçlü düşük frekanslı vericiler tercihen okyanus cephelerinde yer alır. Zemin kayıpları frekansla birlikte hızla arttığından, bu yayılma pratik olarak yalnızca 2 MHz frekansına kadar olan sinyaller için kullanılır.
Orta dalga yayını için yer dalgaları tercih edilmekle birlikte iyonosfere bir miktar enerji iletilir. Ancak gündüz vakti enerji iyonosfer tarafından tamamen emilir ve gece vakti iyonosfer enerjiyi yeryüzüne geri yansıtır. Bu nedenle, gün içinde alınan tüm yayın sinyalleri yalnızca yer dalgasından kaynaklanmaktadır.
Maksimum yer dalgası yayılma aralığı yalnızca frekansa değil, aynı zamanda vericinin gücüne de bağlıdır. Yer dalgaları dünyanın yüzeyinden geçerken, bunlara Yüzey dalgası da denir.
SkyWave Yayılımı
Orta ve yüksek frekansların her uzun radyo iletişimi, skywave yayılımı kullanılarak gerçekleştirilir. Bu modda, EM dalgalarının dünyanın atmosferinin üst kısmındaki iyonize bölgeden yansıması, dalgaların daha uzun mesafelere iletilmesi için kullanılır.
Atmosferin bu kısmı yaklaşık 70-400 km yükseklikte olan iyonosfer olarak adlandırılır. İyonosfer, frekans 2 ila 30 MHz arasındaysa EM dalgalarını geri yansıtır. Bu nedenle, bu yayılma moduna Kısa dalga yayılımı da denir.
Uzun mesafelerde iletişimi işaret etmek için gökyüzü dalgası yayılma noktasını kullanmak mümkündür. Gökyüzü dalgalarının çoklu yansımaları ile son derece uzun mesafelerde küresel iletişim mümkündür.
Ancak bir dezavantaj, alıcıda alınan sinyalin, alıcı noktaya ulaşmak için çok sayıda farklı yolu izleyen çok sayıda dalga nedeniyle solmasıdır.
Uzay Dalgası Yayılımı
30 MHz ila 300 MHz arasındaki EM dalgaları ile uğraşırken, uzay dalgası yayılması yararlıdır. Burada özellikleri Troposfer iletim için kullanılır.
Uzay dalgası yayılma modunda çalışırken, dalga alıcı antene doğrudan vericiden veya dünya yüzeyinin yaklaşık 16 km yukarısında bulunan troposferden yansımadan sonra ulaşır. Dolayısıyla uzay dalgası modu iki bileşenleri .i.e. direkt dalga ve dolaylı dalga .
Bu bileşenler aynı faz ile aynı anda iletilse de, farklı yol uzunluklarına bağlı olarak alıcı uçta birbirleriyle faz içinde veya faz dışı ulaşabilirler. Bu nedenle, alıcı tarafında sinyal gücü, doğrudan ve dolaylı dalgaların kuvvetlerinin vektörel toplamıdır.
Boşluk dalga yayılımı modu, çok yüksek frekansların yayılması için kullanılır.
Kısa Dalga Yayını İçin Hangi Yayılımın Kullanıldığı
Kısa dalga yayını genellikle 1.7 - 30 MHz frekans aralığında gerçekleşir. Yukarıda gördüğümüz gibi, bu aralıktaki frekanslar Skywave yayılma modunda yayılır.
Frekans veya dalga boyuna bağlı olarak, elektromanyetik dalgalar çeşitli malzeme ve cihazlarda farklı etkiler üretir. Bu nedenle, elektromanyetik spektrum çeşitli uygulamalar için kullanılmaktadır. Hangi dalga yayılımı ilginizi çekiyor? Yayılma modlarından hangisinin zor olduğunu düşündüğünüz uygulama.
