Çözerken Öğrenelim

Radyo amatörlüğü lisans sınavında sorulan elektronik ile ilgili soruların pek çok örneği, Antrak elkitabında yıllardır yer almaktadır. Bu kitapta soruların cevap anahtarları da vardır. Burada bu teknik sorulardan bir bölümünün çözümlerini bulacaksınız.

Çözüm : Bu soruyu cevaplandırmak için antenler hakkında biraz
bilgi sahibi olmak yeterli olacaktır. Antenler veya elektromanyetik dalgalarla ilgili herhangi bir kitapta başta anlatılan antenlerden biri olan yarım dalga dipol hakkında aşağıda bazı bilgiler bulacaksınız.

Yarım dalga dipol anten : ortadan beslenen ve besleme hattının bağlantı ucundan başlamak üzere iki tarafa çeyrek dalga boyunda iletkenlerden oluşan bir antendir. İki tarafa uzanan ve her biri çeyrek dalga boyundaki iletkenlerin oluşturduğu boy yarım dalgadır. Bu anten, elektromanyetik alanlar ve dalgalar kuramının "dipol", yani iki kutuplu antenler tipinde olduğu ve yarım dalga boyundan dolayı bu adı almıştır. Yayın kalıbı ise yukarıdaki şekildedir.

Dikkat edilirse bu anten dik olarak yerleştirildiğinde düşey düzlemdeki yayın kalıbının kesiti sekiz rakamına benzemektedir.Bu "sekiz şekli" yayın kalıbının hatırlanmasında işe yaramakla beraber, bilginler antene böyle bir ad vermemişlerdir. Dolayısıyla "c" cevabı doğru değildir. "b" ve "d" cevapları da yanlıştır; çünkü bu antenlerin yayın kalıpları başka türlüdür.

Fikir vermek amacıyla bir dikey dipolün rezonans frekansı ve ikinin katı harmoniklerdeki yayın kalıpları yukarıda görülmektedir.

2)Aşağıdaki antenlerden kazancı en yüksek olan hangisidir?

a) İzotropik anten b) Yatay dipol

c) Çeyrek dalga markoni d) Yagi

Çözüm : Antenler, kendilerine verilen RF elektrik enerjisini EM ( elektro-manyetik ) dalgalara çevirerek uzayda yayınlayan donanımlardır.

Bir anten EM dalgaları, uzayın her yönüne eşit bir şekilde yayar ise bu antene izotropik anten denir. EM kuramının en temel anteni olarak tanıtılır ve diğer antenler bu anten ile karşılaştırılarak değerlendirilir. Haberleşmede uzayın her yönüne yayın tekniği hemen hiç kullanılmaz. Bunun yerine haberleşmesi istenen noktaların birbirine EM dalgalarını yönlendirerek göndermeleri istenir. Böylece zor elde edilen RF enerjisini gereksiz yön ve yerlere gönderilmemiş olur. Ayrıca unutmayınız ki : bizim dışımızda da başka yerlerde haberleşme donanımı kuranlar ve başka yöndeki muhatapları ile haberleşmek isteyenler vardır. Onların yolladıkları RF enerjisi bizim işimize yaramaz ve gürültü olarak değerlendirilir, bizim yolladığımız sinyaller de onların işine yaramaz. ( Haberleşme kuramında, yolladığımız sinyalin veya bize almamız için yollanan sinyalin dışındaki her sinyal gürültü diye anılır. Bu sinyal EM dalga olarak gelirse buna "enterferans" ya da "müdahale" adı verilir – QRM kısa kodu da bu amaçla kullanılır – )

Sinyali, haberleşmek istediğimiz noktaya yönlendirdiğimizde ise bu yönde bir güç yoğunlaşması olur. Bu sinyali izotropik antene verdiğimizde bizim istediğimiz yöne gönderilen RF enerjisine göre çok daha fazla bir enerji bizim istediğimiz yöne gönderilir. EM dalga şeklindeki RF enerjisini belli bir yöne yoğunlaştırıp, bunun dışındaki yönlere göndermemek, yönlendirilmiş bölge için sanki daha yüksek bir RF gücü yollamak demektir. Vericinin çıkış gücü aynı değerde kaldığı halde antenin EM dalgalarını bir yönde yoğunlaştırmasıyla sadece bu yönde oluşan bu olay sanki antenimizin bir yükselteç gibi davranmasına benzer. İşte bu olaydaki güç yoğunlaşmasına "anten kazancı" denir. Anten kazancı teorik olarak bizim kullandığımız yönlü antenin o yöndeki gücünün, genellikle izotropik antenin o yöndeki gücüne oranı olarak verilir.

İzotropik antenin kazancını "1" (0 dB) olarak kabul edersek, yarım dalga yatay dipol antenin kazancı, (oransal olarak) "1.62" (2.1 dB) olarak hesaplanmıştır.

Çeyrek dalga markoni anten, toprak üstündeki kısa bir izolatörün üzerine çeyrek dalga boyunda bir tel dikilerek yapılır. Bu antenin iletken toprakta o- luşturduğu ayna görüntüsü, sanki yarısı toprağa gömülmüş bir dipol parçası gibidir. Antenin kendisi de dipolün üst yarısı gibi davranır. Böylece oluşan yayın kalıbının şekli dik bir yarım dalga dipolün yayın kalıbının üst yarısının aynısıdır. Antene verilen RF gücünün yayılması konusunda şunları belirtmek gerekir :

Antene verilen güç sadece toprakla gök arasında yayıldığı için, antenin kazancı dikey dipole göre 2 kat olur ( izotropik antene göre 3.24 )
( 5.1 dB )

Yagi anten ise bu saydıklarımızdan çok daha fazla yönlendirme özelliğine sahiptir. Örneğin beş elemanlı bir yagi ( reflektör + ana eleman + üç adet direktör ) yaklaşık olarak "10 " (10 dB) kazanca sahiptir.

Böylece, doğru cevabın yagi anteni olduğu da anlaşılmaktadır. ("d")

3) Aşağıdaki şekilde görülen antenin tipi nedir.
a) END FED (dipten beslemeli)	b) Basit dipol
c) Cubical quad	d) Trap dipol (kapanlı dipol)

Çözüm : Sorudaki dipol antenin sol veya sağ tarafındaki iletken tellerin tek parça olmadığına dikkatinizi çekelim ! Tellerin arasında bir paralel rezonans (LC) devresi (B1-C1 ve B2-C2) bulunan bu anten "trap dipol" (kapanlı dipol) adıyla tanınır. Antenin her iki tarafında bulunan LC devreleri ile tel boyları simetrik durumda ve eşit yapılmıştır.

Paralel rezonans devresi, rezonans frekansında açık devre sayılabilecek kadar yüksek empedans gösterir. Rezonans olmadığı zaman da aşağı-yukarı kısa devre gibi davranır. Rezonans frekansında : LC devresi açık devre olacağı için, F1–F2 noktalarından verilen RF enerjisi kapan devrelerini (B1-C1
ve B2-C2) aşamaz. Böylece, sistem C1-C2 noktaları arasında ortadan beslemeli bir dipol anten haline dönüşür. Bu antenin çalışma frekansı ise, C1-C2 noktaları arasında kalan telin boyunu yarım dalga olarak hesapladığımız değerdir. Doğal olarak kapan devresinin rezonans frekansı da bu değerde olmalıdır…

f=1 / (2 x p x ÖLxC)

F1-F2 besleme noktalarına uygulana RF enerjisi, kapan devresinin rezonans frekansından daha farklı bir değerde ise, kapan devreleri kısa devre etkisi gösterirler. Bu nedenle sistem A1-A2 noktaları arasındaki tel boyunu yarım dalga olarak hesapladığımız bir dipol antene dönüşür. ( Kapan devrelerinin fiziksel boyutları tel boylarından çok kısa olduğu için, onların anten davranışına etkisi ihmal edilebilir. )

Çözüm : Bir önceki soruda kapanlı antenin çalışma şeklini anlatmıştık. Bu açıklamalardan antenimizin en az iki değişik frekansta çalışabildiğini anlıyoruz. Antende mekanik değişiklik yapmaksızın, iki veya daha fazla frekansta ya da bantda çalışmak, çok önemli bir avantajdır. ( doğru cevap "c" seçeneğidir. )

Temel Y.METİN