www.radartutorial.eu Radar Temelleri

Süperheterodin Alıcılar

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

alıcı
arafr
video
osi

Resim 1: Blok şeması

alıcı
arafr
video
osi

Resim 1: Blok şeması

Block diagram of a Superheterodyne
alıcı
arafr
video
osi

Resim 1: Blok şeması

Resimde tipik bir süperheterodin alıcı blok şeması görülmektedir. Radyo frekansında taşıyıcı sinyaller anten üzerinden gelir ve süzgeçten geçirilir. Süzgeçten yalnızca istenen frekans bandında ki frekansa sahip sinyaller geçer. Bu frekansa sahip sinyaller karıştırıcı katına aktarılır. Karıştırıcıya bir diğer giriş ise lokal osilatörden yapılır. Bu iki sinyal girişir ve iki frekans arasında ki fark kadar bir değere sahip ara frekans sinyalleri elde edilir. Ara frekans sinyal taşıyıcısı ara frekans yükseltecine uygulanır. Yükseltilen bu sinyaller demodülatöre yollanır. Demodülatör çıkışı ise girişte ki sinyalin video bileşenidir.

Yüksek frekans ön yükselteci (Eşlenik frekans [image frequency] süzgeci)

Eşlenik frekans süzgeci, eşlenik frekansların sınır frekanslarının dışında kalacak şekilde tasarlanmış, çoğunlukla geniş bantlı, bir yüksek frekans ön yükseltecidir. Yükselteç bu şekilde istenmeyen sinyaller süzerek alıcının duyarlılığına katkıda bulunur.

Daha eski bazı radarlarda bu düşük gürültülü ön yükselticiler bulunmaz. Yansıma sinyali doğrudan bir kristal karıştırma katına verilir. Bunun bazı dezavantajları vardır; bir alım sinyaline ayarlanmış (tuned) bir alıcıyla, tümüyle farklı iki göndericiden alım yapmak pekala mümkündür.
Bu gereksinimi duyulan eşlenik frekans süzgecine rağmen, alıcının bant genişliği alıcının ara frekans değerinden önemli ölçüde büyük olamaz. Bu dezavantajı dengelemek için, birden fazla karıştırma katı ve bununda sonucu olarak birden fazla ara frekansa sahip, çift süperheterodin alıcı kullanılır.

Karıştırma katı

Yüksek frekansta çalışan bir radyo alıcısının karıştırma katının en önemli parçası çoğu kez bir karıştırma diyotudur.

  • farafr = falıcıfosilator
  • farafr = fosilatorfalıcı


Bir negatif frekansı, pozitif bir frekanstan ayırt edebilen herhangi bir aygıt var olmadığından aşağıda ki formülde verilen frekans farklarının "mutlak değerini" ölçebiliriz: farafr = | fosifalıcı |

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

Ara frekans süzgeci

Eşlenik frekanslı sinyaller hariç, istenmeyen diğer tüm sinyaller ara frekans süzgecinde bloke edilir. Ara frekans süzgeci, çoğu kez bir yada birden fazla, 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 de aşabilir.

Konu üzerinde çok durduk, ama son olarak darbelerin yükselen kenarında (rising edge) alındığını da söyleyelim. 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 yarım dalgaları alınır.

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

Ara frekans yükselteci

Bir süperheterodin alıcıda ki yükseltme işleminin en büyük bölümü ara frekans yükseltecinde gerçekleşir. Yansıma sinyallerinin zengin içeriğini işleyebilmek için değişik otomatik yükseltme kazanç kontrol yöntemleri kullanılır.

Demodülatör
Zarf eğrisi
Yüksek frekans

Resim 2: Osiloskop resmi

Zarf eğrisi
Yüksek frekans

Resim 2: Osiloskop resmi

Yüksek frekanslı salınımlardan darbe olarak, sadece bir zarf eğrisinin yarısına ihtiyaç duyulur. Bir mikrodalga alıcısında ki demodülatör ara frekans darbelerini video darbelere çevirir.


Resim 3: Demodülasyon katı

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: Demodülasyon katı

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 başka demodülasyon olanakları da vardır.

Video yükselteci

Video yükselteci video sinyallerini yükseltir ve takip eden devreye yönlendirir. Hatlardan ve takip eden modüllerden gelen, demodülatörü olumsuz etkileyebilmesi muhtemel yükler 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 emetöre 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

Lokal osilatör, yüksek frekanslı giriş sinyaliyle girişerek ara frekanslı sinyal elde etmeyi sağlamak için, sabit frekanslı sinyal üretir. Çoğu radarlar 30 ila 75 dB arasında değişen değerlerde ki ara frekanslarda çalışırlar. Bu lokal osilatörlerin alıcının işlevinde hayati bir önemi vardır ve uç frekans değerlerine kadar ayarlandığında bile frekans-kararlı çalışabilmelidirler. Örneğin bir lokal osilatörümüz 3000 MHz de çalışsın ve sadece % 0.1 lik bir frekans-kararlılığı olsun, bu 3 MHz lik bir pay demektir! Bu bazen bir alıcının bant genişliği demektir ve alıcı kanalların duyarlılığının bozulmasının kabul edilemez bir seviyesi anlamına gelir.

Lokal osilatörün çıkış gücü çoğu kez çok azdır (20 ila 50 mW arasında takip eden karıştırma katına sadece düşük bir sinyal seviyesi yeterli olmaktadır.) Osilatörlerin frekansı çok geniş bir bantta (1000 MHz e kadar) ayarlanabilir olmalıdır ve gönderim frekansında ki her değişikliğini takiben, gönderim frekansı ve lokal osilatör frekansından bir sabit ara frekans oluşmalıdır.

Bu