www.radartutorial.eu www.radartutorial.eu Radar Temelleri

Süperheterodin Alıcılar

Alınan yüksek frekanslı işaretlerden istenen bilgileri almak için bu işaretlerin yükseltilmesi ve tekrardan düşük frekanslı bir video işaretine dönüştürülmesi gerekir. Bir süperheterodin alıcının görevi bu işlevleri yerine getirmektir.

(Süperheterodin (Superheterodyne) kelimesi Yunancadan gelmektedir. “Hetero” farklı, “dyne” güç demektir. “Super” öneki ise, karıştırılan iki frekanstan elde edilen fark frekansının, analog işaretlerin kolayca işlenebildiği “supersonic”, yani sesüstü bölgede olduğunu gösterir. Bu önek bulunmuyorsa, o zaman bu işlem sonunda elde edilen her iki frekansta sesüstü bölgede değildir.)

YF
AF
Video
Yerel Osilatör

Resim 1: Blok şeması

YF
AF
Video
Yerel Osilatör

Resim 1: Blok şeması

Block diagram of a Superheterodyne
YF
AF
Video
Yerel Osilatör

Resim 1: Blok şeması

Resimde tipik bir süperheterodin alıcının blok şeması görülmektedir. YF-işaretler anten üzerinden gelir ve süzgeçten geçirilir. Süzgeçten yalnızca istenen frekans bandındaki frekansa sahip işaretler geçer. Bu frekansa sahip işaretler karıştırıcı katına aktarılır. Karıştırıcıya bir diğer giriş ise yerel osilatörden yapılır. Bu iki işaret girişir ve iki frekans arasındaki fark kadar bir değere sahip ara frekans işaretleri elde edilir. Ara frekans işaretleri ara frekans yükseltecine uygulanır. Yükseltilen bu işaretler demodülatöre yollanır. Demodülatör çıkışı ise girişteki işaretin video bileşenidir.

YF- Ön Yükselteci (Eşlenik frekans süzgeci)

Eşlenik frekans süzgeci (Image frequency filter), eşlenik frekansların, sınır frekanslarının dışında kalacak şekilde tasarlanmış, çoğunlukla geniş bantlı bir YF-Ön Yükseltecidir. Yükselteç bu şekilde istenmeyen işaretleri süzerek alıcının duyarlılığına katkıda bulunur.

Bazı daha eski radarlarda bu düşük gürültülü ön yükselticiler bulunmaz. Yankı işareti doğrudan bir kristal karıştırma katına verilir. Bunun bazı sakıncaları vardır; bir alım işaretine ayarlanmış (tuned) bir alıcıyla, tümüyle farklı iki göndericiden işaretlerin alınması da pekâlâ mümkün olabilir.
Gereksinimi duyulan bu eşlenik frekans süzgecine rağmen, alıcının bant genişliği alıcının ara frekans değerinden önemli ölçüde büyük olamaz. Bu sakıncayı telafi etmek için, birden daha fazla karıştırma katı ve bununda sonucu olarak birden daha fazla ara frekansa sahip, çiftli süperheterodin alıcı kullanılır.

Karıştırma katı

Yüksek frekanslarda çalışan bir radar alıcısının Karıştırma Katının en önemli bileşeni çoğu kez bir karıştırma diyotudur.

  • farafr = falıcıfosilatör
  • farafr = fosilatörfalıcı


Bir negatif frekansı, pozitif bir frekanstan ayırt edebilen herhangi bir aygıt var olmadığından, aşağıdaki formülde verilen frekans farklarının „mutlak değerini“ ölçebiliriz: fAF = | fosilatörfalıcı |

Sonuçtan farklı anlamlar çıkarabiliriz: bir ikinci, osilatör frekansına zıt bir değere sahip „eşleniklenmiş” (mirrored) frekansta aynı işi yapar. Örneğin 60 MHz lik ara frekans ve 1090 MHz lik osilatör frekansımız olsun, alıcı hem (1090 + 60 = 1150) MHz ve hem de (1090 - 60 = 1030) MHz ta çalışacaktır. Bunlardan biri istenmeyen eşlenik frekanstır! Bu yüzden eşlenik frekans süzgeci istenmeyen frekansı geçirmez.

Ara Frekans-süzgeci

Eşlenik frekans hariç, istenmeyen diğer tüm frekanslar ara frekans-süzgecinde bloke edilir. Ara frekans süzgeci, çoğu kez bir ya da birden daha fazla sayıda, sadece ara frekansı belirli bir ölçüde geçişine müsaade eden bant-geçiren-süzgeçlerden meydana gelir.

Bu bant genişliği, örneğin, daha büyük Doppler frekanslı yansımaları almak için gereklidir. Radar alıcılarında bu bant genişliği çoğu kez 3 ila 5 MHz arasındadır ve bu değeri çok daha da aşabilir. Son olarak darbelerin, yükselen kenarında (rising edge) alındığını da belirtelim. Eğer ara frekans- süzgecinin bant genişliği dar ise, darbe yan kenarları kaybedilir ve dikdörtgen darbeler yerine, darbelerin temel frekansında (base frequency) bir frekansa sahip sinüs yarı-dalgaları alınır.

Darbenin biçiminde (keza temel frekansın harmoniklerin de) bilgiler gizlenmiş olarak bulunur. Hatta bunları ortaya çıkarmak için bir karmaşık Fourier analiz yöntemi kullanılır. Bu nedenle, bu frekansların da aynı şekilde ara frekans süzgecinden geçmesi gerekir.

Ara Frekans- yükselteci

Bir süperheterodin alıcıdaki yükseltme işleminin en büyük bölümü Ara Frekans-yükseltecinde gerçekleşir. Yankı işaretlerinin geniş dinamik bölgesini işleyebilmek için değişik otomatik kazanç kontrol yöntemleri kullanılır.

Demodülatör
Zarf eğrisi
Yüksek frekans

Resim 2: Osiloskop resmi

Zarf eğrisi
Yüksek frekans

Resim 2: Osiloskop resmi

Yüksek frekanslı salınımlardan, bir darbe olarak, sadece bir (sanal) zarf eğrisinin yarısına ihtiyaç duyulur.

Resim 3: Bir basit demodülasyon devresi

Bir demodülasyon katı devre sembolü: Doğrulmak ve süzmek için, seri bir diyot ve bunu takip eden paralel bir kondansatör. Osiloskopta sadece zarf eğrisi görüntülenir.

Resim 3: Bir basit demodülasyon devresi

En basit demodülasyon bir diyot ve buna bağlı bir kondansatörle yapılır:

Kondansatör burada bir alçak-geçiren-süzgeç gibi çalışır ve ara frekansın arta kalan bileşenlerini bloke eder.

Burada gösterilen genlik-demodülasyonlarından yanında demodülasyon olanakları da vardır.

Video yükselteci

Video yükselteci video işaretlerini yükseltir ve takip eden devreye yönlendirir. Takip eden hatlardan ve modüllerden kaynaklanan, demodülatörü olumsuz etkileyebilecek geri beslemeler engellenir.

Video yükselteci demodülatörden darbeleri alır ve bu darbeleri monitörde kullanılmak üzere yükseltir. Bir video yükselteç, aslında yüksek kazançlı transistörlerin kullanıldığı bir RC-bağlaşımlı (coupled) yükselteçtir. Alıcının çıkış katı normal olarak bir emetör takip edicidir (emitter follower). Emetör takip edici devrenin çıkışının empedansı küçüktür ve bu empedans kablo empedansı ile uyum sağlar (matching). Video darbeler kablo vasıtasıyla ekrana ulaşır.

Osilatör

Alıcı osilatörü, ara frekanslı işaretle karıştırılmak üzere gerekli yüksek frekanslı işareti üretir. Çoğu radarlar 30 ila 75 MHz arasında değişen değerlerdeki ara frekanslarda çalışırlar. Bu ara frekans, alıcıda yerel olarak üretilmiş frekansla, alınan frekans karıştırılarak üretilir. Bu yerel osilatörlerin alıcının işlevinde hayati bir önemi vardır ve uç frekans değerlerine kadar ayarlandığında bile frekans-kararlı çalışabilmelidirler. Örneğin, bir yerel osilatör 3000 MHz de çalışsın ve bir frekans-kararlılığı sadece % 0,1 olsun, bu 3 MHz lik bir dalgalanma demektir! Bu değer, bazen bir alıcının bant genişliğidir ve alıcı kanalın duyarlılığında kabul edilemez bir bozulma anlamına gelir.

Yerel osilatörün çıkış gücü çoğu kez 20 ila 50 mW arasında değişen çok düşük değerlerdedir. (Takip eden karıştırma katı için bir küçük işaret seviyesi yeterli olmaktadır.) Osilatörlerin frekansı çok geniş bir bantta (1000 MHz e kadar) ayarlanabilir olmalıdır ve gönderim frekansındaki her değişikliği takiben, gönderim frekansı ve yerel osilatör frekansından bir sabit ara frekans oluşmalıdır.

Bu,