Yazanlar : w c. Ekran modülasyonlu C sınıfı bir RF yükseltici Şekil : l de gösterilmiştir. Şekil : l deki anod

Transkript

1 UDK : Düşük Güçü Vericierde Ekran Moiasyonunun Uyguanası ve Anod Modiiasyonu ie Ekonoik Mukayesesi Yazanar : Dr. Mustafa N. PARLAR (*) Atunkan HIZAL (**) Kuanıan Seboer : W nn w c ** i f E.V Modüasyon frekansı Taşıyıcı frekans Doğru akı Ani akı Frekans Gerii Veri Anod dssipasyonu Çıkış taşıyıcı gücü Modüe ediiş çıkış gücü Ateşee açısı Batarya gücü Modüasyon periyodu Taşıyıcı periyodu Bırenik kondüktans Tank devresi direnci Ekran devresi D.C gücü odüatör anod kaybı dc, P od oduğundan (10 kw'ık tetrod abaar vardır) ızgara veya pâka odüasyonundan başka bir tip odüasyon şeki kuanak ikânsız görünektedir. Bu çaışada, RF çıkış ıkatında tetrod abaar kuanıası suretiye odüasyon probeerinin ekran odüasyon sistei kuanıarak evcut probein başarıı bir şekide ve koayca çözüebieceğini ve bu şeki uyguaa ie verici sistein aiyetinin ortaaa oarak % 50 azaacağını gösterek ükün ouştur. Geiştirien siste O.D.T.Ü. Radyosu oarak tesis ediiş ve yayınara başaıştır. EKRANDAN MODÜLE EDÎLMÎŞ C SINIFI BiR RF YÜKSELTİCİNİN ANALiZi: Ekran odüasyonu C sınıfı bir RF yüksetici Şeki : de gösteriiştir. Şeki : deki anod şeki P pc RF çıkış katı anod kaybı (Ekran odüasyonu sistede) = Ajıod odüasyonu sistede P p = Modüatör anod kaybı P = RF çıkış katı anod kaybı GÎBŞ Radyo vericierinde en büyük probeerden birisi odüasyon probeidir. Çıinkü vericinin gücü arttıkça, odüasyon, sistein güç bakıından çözüesi gereken çok önei bir konusudur. Gene oarak, düşük veya yüksek güçteki (0,5 kw'a kadar ve 10 kvv'dan faza) vericierde pâka odüasyonu uyguanaktadır. En yaygın oan bu tip Tnodüasyon için gereki ses yüksete cihazının, yani odüatörün fıatı, % 100 odüasyon seviyesinde, radyo frekans çıkış katının fiatına eşit veya daha faza oaktadır. Bu sebepe bu tip odüasyon sisteerini uyguaak daha asrafı oaktadır. Yüksek güçteki RF (Radyo frekansı) güç abaarı gene oarak tri- Ekran odüasyonu C sınıfı bir RF yüksetici akıının ekran geriiine göre değişii Şeki: 2 de gösteriiştir. Şeki : de gösterien devrenin çaışası aşağıdaki kabueri yaparak gösterien etoda inceenebiir. (*) O.D.T.Ü. Mühendisik Fakütesi Dekanı. (**) O.D.T.Ü. Eektrik Mühendisiği Böüü öğreti üyesi. 36 Eektrik Mfthenfisiğ 126

2 Şeki IbCVS ) 2 ŞeM 'deki yüksetici adıının P DC odüatöre verien topa DC gücü gösterektedir. P ise odüatörün ses çıkış gücü- dür. PDC= p + p dr. doayısı ie P =( 1) P (7) ede ediir. p RF çıkış katı anod devresine verien ortaaa DC güç aşağıdaki gibi buunur. ekran geriiine göre değişii Modüasyon karakteristiğinin bei bir odüasyon seviyesine kadar ineer oduğunu kabu edei, bu takdirde ekran geriiinin değişii aşağıdaki gibi yazıabiir. V s = E 5 ( + Cosw t) (1) burada e = E Coş w t odüatörün çıkışıdır. s 33 = e /E s (2) odüasyon seviyesini gösterektedir. Aynı şekide I S = I S (1 + Cos w t) (3) ya)zıa >iir. 1^ ekran akıını gösterektedir. Ekran devresine verien topa DC güç aşağıda gösterien ifade yardııya hesapanır: 2jr 'f I d (w t) = s s f E s ( + Cos w t) I 5 ( + Cos w t) O d (w t) (4a) Bu ıntegra koayca aınabiir. PDCS = E. 1, Yukarıdaki ifadede E I = P. ı s batı ekran bataryası tarafından verien güçtür. Meseâ = 0,7 için (% 70 odüasyon) P = (4b) (5) (6) Modüatörün anod verii ise anod kaybı, yani anod da harcanan güç P p P DC -P = P DC ^P DC =d ^)P DC our. Bu ifadede O burada : I b (t) = g,v 5 (t).. yere konursa DCp " (9) ve ıntegra aınırsa, ^b 5 or: P -= t ^(tjdt (8) V s (t)... (). ifadeden f O p DCP = E bb E 2 s= E bb : b < 10 ) buunur. Gorüuyorkı anod devresine verien ortaaa DC güç bir odüasyon periyodu süresince sabittir. Tabii bu husus düz bir odüasyon eğrisi için doğrudur. Yanı g 0 sabit ise varıan sonuç ve beirtien husus gerçekeşebiir. Çıkış tank devresinin giriş epedansı üzerindeki RF gücü odüasyona artar. RF çıkış gücü ağaşıda gösterien ifade yardıı ie buunabiir : dt burada; j R «I2 p o P r. = I RF akıın birinci haroniğinn efektif değeridir Doayısı ie I, I fa ye bağıdır. I p = g' n, 2 ( + Cosw t)... (11) g' 2 = kg 2... (12) yazıabiir k, RF kopeks sinyainin Fourer açııında I b ie I p arasındaki katsayıdır. O hade; P c = o f R, (I Cosw.t)-dt... (13) veya T J s PC = Coş* w c t dt... (14) R (, tank devresinin giriş epedansı oup aba tarafından görüen epedansa eşittir. (14). ifadede w c w dir, bunun için ıntegra koayca aınabiir C ( + V2)..,. (15) P = j J W Eektrik Mühendisiği

3 Yukarıdaki ifadede görüdüğü gibi bdüeu çıtag gücü, odüe oaıg çıkıg gücünden fazadır. Anod verii,, ie gösteriirse : veya 2E (16) d + V2)= 7 j (. o (+=/2) (17) buradan ifade (17) de,j co odüe edieig RF ' katının veriidir. Anod güç kaybı ise P e dir. P pc = P dcp bb P c = P dcp P P c = E bbs 2 E s E-,» (+V2)]... d») c P dcp = t 1 dcp Buunan ifade (18) de görüdüğü gibi odüasyon arttıkça anod kaybı azaaktadır. Anod akıının ekran geriiine göre değişii evvece kabu edidiği gibi taaen ineer değidir. Bu sebepe, karakteristiğin ineer kısını kuanabiek için nora ekran geriiini aşağı yukarı yansına kadar dügürek gerekektedir. Bu duru ise odüasyonsuz RF çıkıg gücünün düğesine sebep oaktadır. Bu şartar atında ise anod kaybı doayısı ie artar. Çünkü anod devresi DC gücü (E bh fa ) sabittir. Bu sebepe, çıkış RF takat katı için tatinkâr bir çaışa ancak odüasyon seviyesini çok yüksek tutaka ükün oabiir. Yukarıdaki üahazadan görüüyorki ineer odüasyon ede etek için ekran geriiinin düşürüesi y bir çözü you değidir. Makbu çözü you öye oaıdırk, bununa RF çıkış gücünde faza bir düğe oasın ve odukça yüksek bir seviyeye kadar ineer odüasyon yapıabisin. Şeki 3 ün yardıı ie çıkış abaarının odüe ediişken çaışa duruu irdeenebiir. Şeki 3 te Q anod akıının aka süresinin rad- yan oarak karşıığıdır. Sabit ekran geriii eğrieri ve ızgara sürücü RF sinyai ie odüasyona göre # c nn değigii gösteriiştir. Q c, O ie * arasında değişektedir. Ekran geriii yarıya yakın bir değere indiridiği takdirde ineer odüasyonun ükün oacağı, fakat buna ukabi ortaaa $ c değerinin de düşesinden doayı RF çıkıg katının önei iktarda düşeceği koayca görüebiir. O hade, abanın C tipi çaışa odu değiştirieidir. Eğer, ızgara geriii ve ekran geriii beraberce azatıırsa ekran geriiinin düşesinden doayı ineer odüasyon, ızgara geriiinin düşesinden doayı yüksek bir ğ e ortaaa değeri ede ediir. Bu deektirki ekran geriiinin düşürüesi ie kaybedien çıkış gücü, ızgara geriiinin düşürüesi ie (daha az negatif yapıası ie) kısen gideriebiir. Laba, ekran odüasyonunda C-B odunda çaıgtırıaıdır. Izgara geriiinin düşürüesi, anod kaybı bakıından u şekide tesir eder: En faza anod verii C odunda ede ediir. Çaışa odu B'ye yakaştığı için odüesiz anod verii % 80 ia % 70 ten % 60 ia % 50 ye kadar iner. (17) ifadeden görüeceği gibi odüe edg çıkış katının anod verii,, (+ 2 /2) fonksiyonuna göre artar. Ekran ve ızgara geriierinin ne iktar artacağı deneyse oarak buunacağı gibi grafikse oarak da buunabiir. Bu iği yaparken, göz önünde buunduruacak husus gu oaıdır. Ortaaa # c değeri öye ayaranaıdırki, odüe edieiş abanın anod verii aksiu osun ve odukça yüksek bir seviyeye kadar ineer odüasyon ede edisin. Yukarıda izah edidiği şekide ayaranan ekrandan odüe ediig bir RF katı tatinkar bir çaışa özeiği gösterir. Ekran odüasyonunun dügük güçü vericierde uyguanabie duruunun aragtınası esas oarak ekonoik sebepere dayanaktadır. Bu hususun ateatik izahı çaıganın 3. kısında yapııştır. ANOD VE EKRAN MODULASYONLU VE- RtCtLERÎN EKONOMiK MUKAYESESİ: Ekran odüasyonu uyguanıg bir vericinin odüatörünün anod kaybının, RF çıkıg katının anod kaybına oranı x s ie gösteriecektir. Anod odüasyonu bir vericide aynı oran \ ie gösteriecektir. X, ve \ 'nin sayı oarak ukayesesi, yukarıda zikredien iki tip odüasyonu vericierin çıkış, katarının fat oarak ukayesesinde esas aınacaktır. (7) ve (18) ifadeeri kuanıarak x, in hesapanası için gereken ifade ede ediebiir. ŞeTcı : Eektrik Mühendisiği 126

4 veya U/,,,,,-1) J- \ :,-n, tj c için şu değerer kabu ediebiir -. = % 60 0,60 1= % 5 0 0,50 = % 75 0,75 2. ( yj yukardaki ifadede : AV 2.( -J E (20) (21) (22) (22). ifadede «(17). denkede veriiştir. \ p aşağıdaki şekide hesapanır. Lineer bir odüasyon kabu edersek i b = I ba ( + Cosw t)... (23)... (24) e b = E bo U + Cosw t). P. = E.. I H E dcp bb Da 2ıc dcp' ; 2 V ö ( + Cosw t) 2 d (w t) (25). ve (26). ifadeerde ' P = P pc = Anod kaybı = P dcp - P C = P dcp ( -,, e ) do-ayısı ie P pc = ( + V2) E bb b> ( ^ (28) Modüatörün anod kaybı : P = (!/ 1) P our. Burada v, odüap 'i '/ torun anod veriidir. (28). ifadeden yerine konursa: P p p = U/,,,,-1) J?! P*,.- hade : - baıp + V2) ;«.... (26) (27) (29).buunur. O veya) 1 x i «p = (30) X, ve.x p nin (1) k W gücünde bir verici için karşıaştırıası isa oarak aşağıda yapııştır. (30). ifadeden, A p = (0,153)? ,5 1 0,75 0,5 : = 0,6, Tj = 0,5, i] cs = 0,6 E 500. I = - x60 A = 15 W 2 2 P., = E,. I. = 3000 x 500 A = 1,5 kw D3p nb b X p = 0,615 (0,36) (1 0,5) 15 (22). ifadeden \ (0,5) (1 0,6) 1500 = 4,5x10-3 0,615 = 0,153 X, ve A nn birbirine oranı aınırsa, = 7,3 X10-3 4,5x10-3 Bu oran aynı vericide iki tip odüasyon uyguandığı zaan gereki ekran ve anod odüatörerinin anod kayıparının oranı 7,3 x 10- s veya yakaşık oarak % dir. Bu sebepe, ekran odüatörünün anod odüatöründen % 99 daha ucuza a edieceği ortaya çıkar. Bu fiat ukayesesi, en pahaı kat oan çıkış katan arasında yapııştır. Anod odüasyonunda, geneike odüatörün ve RF çıkış katının güç abaarı aynıdır. Doayısı ie odüatör için yüksek gerii DC güç kaynağının kapasitesi % 100 odüasyon için.2 ( H ) = 1,5 isi faza oaıdır. Bu da 2 ayrı bir fıat artışına sebep our. Habuki ekran odüasyonunda % 70 odüasyon gerektiğine göre sadece P = 0,245 P bbt (6), P bab = 15W veya P > = 0,245 x 15 = 4 W, bu güç içinde ayrı bir yüksek gerii kaynağına ihtiyaç yoktur, = 0,70 için P ı = 4 W P p = 1/2 V^ (27) p b«p =ı.«kw p ; P = > 245 x 15 p p= 4 w - Oranar aınırsa; P /P p = 4/400 = 1/100 = % Görüüyorki, ^/X p ^p/ p p Avn vericide kuanıan iki tip odüasyon şekinde x a ve \ n sayı oarak ukayesesi Tabo : de değişik.odüasyon değereri (seviyeeri) için yapııştır. (1) Bu isade ve ekonoik ukayese tabosunda O.D.T.U. de yapıan ekran odüasyonu kw'ık kısa daga vericisinin değereri kuanııştır. Eektrik Mühendisiği

5 M P TABLO:. Ap A, A/Ap 0,50 0,50 0,445 0,32xO- 2 0,7x10-3 0,60 0,60 0,615 0,45x10-2 0,73x10-8 0,70 0,70 0,78 0,61x10-2 0,78x10-3 0,80 0,70 0,97 0,61x10-2 0,63x10-" 0,90 0,75 1,15 0,70x10-2 0,60xO-«1.0 0,75 1,33 0,70xO- 2 0,53x10-3 1,0 0,80 1,33 0,8x10-2 0,60x10-3 Bu tabo inceenirse, görüürki x,/a S k düşük bir orandır; % gibi. O hade eğer anod odüasyonu vericinin fiatı 2 biri aırsak ekran odüasyonu vericinin fiatı biri our. SONUÇ : Yukarıda ekran ve anod odüasyonu bir vericinin ekonoik ukayesesi yapııştır; ve neticede ekran odüasyonu vericinin % 50 daha ucuza a oabieceği görüüştür. Düşük güçü vericierde ekran odüasyonunun başarı ie uyguanabieceği bu yazının ikinci kısında gösteriiştir. O hade, eeketiizin taşra şehireri içinson derece ucuza a oabiecek düşük güçü bir verici iâ etek ükündür. Ekran odüasyonu bu yazıda izah edidiği gibi kuanıırsa nora ve tatinkâr bir çaışa ede ediir. Orta Doğu Teknik Üniversitesinde bu eyanda bir çahşa yapııştır, kw gücünde bir verici iâ edinıijş ve ekran odtiasyonu kuanııştır. Ede edien netice, bir çok taşra şehireri için aynı tip vericierin koayıka ve çok ucuz oarak iâ ediebieceğini gösteresi bakıından üit vericidir. Bu çaışanın yapıası için gereki ai desteği sağayan O.D.T.Ü. Rektörü Sayın Kea Kurdaş'a ve anten.bağantı ve ayar probeeriizde yardıarda buunan O.D.T.Ü. Eektrik Böüü öğreti Üyesi Dr. Eek. Yük. Müh. Canan Toker'e teşekküreriizi beirtek isteriz. KAYNAKLAR: 1) Eectronics and Radio Engineering Teran. Mc. Graw Hi book Cop Inc ) Appied Eectronics MİT John Wiey and Sons. Inc ) Teecounications I and n parti by Metin Akgün pubished in the Eectrica Engine ering Departent in Midde East Technica Üniversity. 10 Eektrik Mühendisiği 123