TELEVİZYON ANTENLERİ I

UDK : 621.897.6.9.621.396.6/9.

I. GİRİŞ

Televizyon verici, video ve ses çıkışları yayını için ayrı antenlere veya her ıkı kanala cevap veren bir verici antene bağlanır. Verici anten, veya antenleri ile elektromagnetik enerji, alıcıların bulunduğu şehir veya'taşra bölgelerine yöneltilir ve yazılır.

Alıcı antenleri de ya bir alıcı için, veya Muhit Dağıtımı Sistemleri olmak üzere birden fazla televizyon alıcılarına ortaklaşa cevap versn antenler olarak düşünülür Bu yazıda hem verici ve hem de alıcı televizyon antenleri, teknik esaslar dahilinde, İncelenmiştir. Bak . TELEVİZYON ANTENLERİ, II.

n. VERtCl ANTENLERİ :

Televizyon antenlerinde, desen veya proje mühendisi verici signallnin yatay veya dik polarizasyonla yayılacağı kararlaştırıldıktan sonra, iki temel problem ile karşılaşır. Bunlardan biri, antenin ışıma özelliği diyebileceğimiz yayın sahasının bir örneğini gerçekleştirmektir. Diğeri, televizyon gibi geniş band karakteristiği gösteren bir sistem için kabil olduğu kadar düzgün bir «empedans», zahirî dirence sahip olan anteni gerçekleştirmektir. Genel olarak, televizyon vericisini ya VHP (Çok Yüksek Frakans) bandında, veya UHF (Ultra Yüksek Frekans) bandında veyahut ta her iki çeşit yayını birlikte yapan bir televizyon istasyonu olarak düşünebiliriz ki, bu son halde anten desen problemi çok daha güçleşir.

Bu meselelerden ilki, talep edilen tevcihi! rodyo yayın (geniş manada televizyonu da kapsar) sahası örneğini elde etmek metodlan ile ilgili, ve diğeri ise band genişliği 6, veya 7 MHz olan, ve kanal sayılarına tekabül eden her hangi televizyon taşıyıcı frekansları fasılasında düzgün «empedans» elde etme, ve faz farkı değişiminin doğrusallığını (linearıty) temin etme metodlan ile ilgilidir.

IŞIMA ÖZELLİĞİ :

Standard radyo yayın faaliyetlerinde olduğu gibi, televizyonda da elektromagnetlk enerjiyi muhitteki arazi üzerine, bir yayın sahası örneği

Yazan T. Hıfzı EVCİMEN

Elek. Y. Müh.

uyarınca yaymak istenir. Bu demektir ki, yatay düzlemde dairesel, kutupsal bir örnek, düşey düzlemde de dar, uzun (tng. lobe), kalem gibi katı açı (tng. solid angle) denen ışıma örneği elde edilecektir, (kalem huzme, veya ışın, v.s.). Her ne kadar bazı hallerde yatay yayın sahası örneği belirli bazı yönlerde güç zayi etmemek için, veyahut diğer istasyonlarla muhtemel bir karışmayı önlemek İçin dairesel olmayabilir.

Televizyon ve FM (Frekans Modulasyonlu Radyo) frekanslarında nakil (transmisyon), radyo ufkuna* kadar olan bütün noktalar İçin ve ışınsal teoriye göre, doğrudan doğruya yayılan ışınlarla ve yerden yasıyan ışınlarla olur. Radyo mühendisliğinde elektromagnetik enerjinin ışınlar halinde yayıldığı geometrik optik'ten gelen bir hipotezdir, ve bazj.' hallerde pek faydalı olduğu hususunda okuyucunun bu kabil varsayımlara alışık olduğunu kabul ediyoruz.

Bu transmisyonlar, çok yakın alıcı antenleri müstesna, yatayla sadece bir kaç derecelik açı yapan yayınlardır. Şekil 1, mahdut büyüklüğü İçersinde anten yüksekliği ve arzın eğriliği ölçeksiz fazla büyük gösterilmiş olmasına rağmen bu açıyı göstermektedir, ve a açısı pratikte ol-

İ 1 GÖRME DOÎSULTÜSüMÇM, YAYIM duğundan daha büyük görünmektedir. A gibi yakın alıcı antenleri İçin, j9 açısı daha büyüktür, fakat vericiye böyle yakın alıcı antenleri için alan şiddeti o kadar büyüktür ki, anten tamamen yatay ışıma yapsa dahi bu noktada yeterli işaret elde edilir. Toprak veya yer dalgası normal hallerde bu frekanslarda o derece zayıflar ki bir kaç dalga boyu ötesinde pek etkisizkalır. Gök dalgası normal olarak uzayda zayi olur, gerçi müstesna şartlarda bunun kayda değer bir kısmı ionosphere'den yansır ve uzak mesafelerde giriglm ve karıştırmaya sebep olur. Gerçi bu

Radyo ufku modern sayılabllen bir terimdir. Optik ufuktan daha öteye uzanmasının sebebi, tanlma indeksinin radyo ışınlan İle temsil edilen , radyo dalgalarını arza doğru eğmesidlr.

gibi' yerlerdeki slgnal şiddeti çok zayıf olması itibariyle, doğrudan doğruya alış için pek kıymet ifade etmez.

Bu suretle aşikârdır ki, azami ışıma yatay düzlemde ve ona yakın yüksekliklerde olmalıdır. Adî dkl - kutuplu (dlpoJe), veyahut bir döner dolap, turnike (îng. turnstile) tertibtndeki çapraz çift, hemen söyleyelim ki elemanları düzleminden başka doğrultularda oldukça fazla enerji yayarlar. Bunun için anten kazancı gerçekleştirilecek ise, üst üste istif anten dizileri kullanılması yoluna gidilir.

Düşey yönelmeyi müzakere etmeden evvel, .yatay düzlemde her - yönlü (tng. Omnidirectional) bir örnek elde etmenin metodlannı gözden geçirmek faydalı olabilir. Bunu gerçekleştiren önemli bir tertip turnike (turnstile) dizisidir. Temsilî bir yapı Şekil 2'de gösterilmiştir. Her biri çapraz îki kutuplu (dipole antenlerden dizi veya saf teşkil edilirse (turnstile) bileşiği meydana gelir.

BESLEME METODU :

Her eleman yarim - dalga iki - kutuplusudur; İki yarım karşısında toprağa nlsbetle eşit ve ters yönlü gerilimler meydana gellr..Böylece elemanın ortası toprak gerillmlndedir ve bu sebeple topraklanmış metal taşıma direğine rapt edilebilir.- Bu, yüksek rüzgâr 'hızlarına dayanan çok sağlam bir yapının elde edilmesini sağlar. Merkez dışı noktalarda karşıt kenarlar, aralarında, bir radyo - frekansı gerilimi meydana gelir, ve aynı zamanda bu noktalarda akım da merkezdekinden daha azdır, çünkü merkezde akım en fazladır, ve en uçlarda ise en azdır (gerilimin en büyük olduğu yerde). Böylece bu noktalardaki zahirî direnç, noktalar uçlara doğru seçildikçe artar. Bu sebeple Uci - telli besleyici hattına empedans uygulaması, noktalan yeteri kadar merkez dışı seçmek suretiyle kolaylıkla elde edilebilir. Bu Şekil 2'de gösterilmiştir.

DÖNEN ALAN HASIL ETME METODU :

Bir biriyle dik açı yapacak şekilde konan ve bir diğerinden 90° faz farkı akımlar taşıyan İki kutuplu (dipole), dönen bir elektromagnetlk alan meydana getirir ki, verici çapraz dipole'ler düzleminde her hangi bir yerde yer almış sabit alıcı dipole üzerinde bir r. f. voltajının, lndüklenmesine sebep olur. Verici anten kendi elemanlarını ihtiva eden düzlem içersinde her-yönlü (omni directlonal) dür. Çapraz yatay iki kutuplular çifti için bu demektir, ki, yatay düzlem içersinde ışıma (radlation) her yönde eşittir.

BAŞKA BİR TERTİP :

Mümkün diğer bir tertip ŞeMl 3'de gösteri lendlr. Buarada her biri yatay düzlemde tertip-

MUU Tut* "TURNSTILE"DÎZI lenmlş olan dört yarım - dalga dipole gösterilmiştir. Yatay düzlemde kazanç elde etmek İçin, karşıt iki - kutuplulardakl akımlar zıt fazlı olmalıdır. Bu, Şekil 3'de oklarla gösterilmiştir. Yatay düzlemde her-yönlü (omnldlrectional) veya dairesel alan elde etmenin bir yolu, komşu dik elemanları 90° faz farklı akımlarla beslemektir. Böylece, bu dizide, dipole'ler her bölümde Şekil 2'deklne nisbetle İki mislidir, ve 90° faz farklı akım taşıyan elemanlar, turnike antendekinin aksine, çapraz bağlanmamıştır, fakat bir kare teşkil etmek üzere merkezden öteye alınmıştın

Şekil 3. Turnike antenden başka bir tertip Elektrik Mühendisliği 140

Gerçekten bu, dönen alan olayını değiştirmez, ve dört dipole, turnike antende çapraz iki dlpole'ün hasıl ettiği gibi aynen dönen alan maydana getirir, fakat İlâveten ileride belirtileceği gibi düşey ışımayı keserler.

Şekil 3'de görürüz ki, Tj koaksiyal besleme hattı, meselâ alt ve üst dipole'lerl birbirine bağlayan iki - telli hatta bağlanır ve Tyin dış dairesi olarak gösterilen bir eteği vardır. Bu, ÜHF tekniğinde iyi bilinen dengesiz nakil hattından dengeli nakil hattına değişmek için gereklidir, ay rica dikkat ediniz ki, iki - telli hat boyunca bir yerde çaprazlama alınmıştır (transpose). Bu besleme hattının toplam uzunluğu \/1, yarım dalga boyudur.

Akım dağılımını anlamak için dipole'leri ve besleme hatlarını uzunluğuna düzeltip adî bir çift tel haline getirmek faydalıdır. Bu, Şekil 4'de gösterilmiştir ve elemanlar Şekil 3'deki gibi karşılıklı işaretlenmiştir, fakat çapraz alma (transposltion) ihmal edilmiştir. Akım, gösterildiği gibi iki uçta sıfır olmalıdır. Sistemin yarısında bir düğüm (node) noktası daha bulunacaktır. Her telin iki yarısında akımların zıt yönde olduğu aşikârdır, ve eğer BA kısmında A'ya doğru bu yön yukarı ise, o halde FE'de aşağıya E'ye doğrudur, ve DC'de C'ye doğrudur ve GITde G'ye doğrudur, Bu, oklarla gösterilnügtir.

Şimdi iletkenleri, Şekil 3'deki gerçek fizikî durumlarına iade edelim. Eğer az evvel zikrettiğimiz çapraz alma (transpositlon) yapılmazca, o takdirde, meselâ periyodun her hangi anında akım B'den A'ya, ve D'den C'ye akıyorsa, Şekil 4'den anlaşılacağı üzere, aşağı dipole'deki akım da F"den E'ye ve H'den G'ye akmalıdır, yani karşılıklı dipole'lerdeki akım aynı yönde olacaktır.

tı

A: B

•;,î

iI 1/I M• H

Şekil 4. Şekil 3'deki elemanların Transmisyon hattı eşdeğerleri

Fakat bundan sonraki kıstmda görüleceği gibi, yarım. - dalga boyu aralıklı yatay bir çift

dipole için, akımların her ikisinde ters yönde akması sağlanırsa, yatay ışıma menzili artar ve düşey ışıma bastırılır, böylece bir dlpole'dekl akımı karşısındaki dıpole'ün akımına zıt yapmak için iki - telli hattı çapraz (transpose) bağlamahyız. Bu, her iki takım dipole için doğrudur. İlâveten, T2 besleme hattı Tyden bir çeyrek dalga boyu daha uzun veya daha kısa olmalıdır, çünkü bir birine dik açılı vaziyette konmuş dipole takımındaki akımların 90° faz farklı olması dönen alan meydana getirmesi için gereklidir.

Bu şekildeki antenler, daha fazla yatay yönelme elde edilmesi İstenen hallerde düşey olarak İstif edilebilirler, fakat adî turnike anten tertibi kadar mekanik bakımdan dayanıklı değillerdir.

, YAY BİÇİMİNDE YAPILAN DİPOLE'LER :

Yay veya çember dipole'ler bilhassa ses - taşı yıcı antenleri için uygundur, ve geniş uygulama sahası bulduğu için müzakere edilmeğe değer. Bunun için önce katlanmış iki - kutupla antenden (tng. folded dipole) bahsetmek istifadeli olabilir.

KATLANMIŞ İKİ - KUTUPLU ANTENLER:

Şekil 5 (A)'da bir ucundan çeyrek dalgaboyu uzaklıkta beslenen ve kendisi tam bir dalga - boyu uzunluğunda olan bir iki - kutuplu (dipole) anten gösterilmiştir. Bu besleme noktasında bir gerilim düğümü (node) ve bir akım zirvesi vardır, böylece bu noktada giriş zahirî direnci, yani merkez dışı noktadan görülen antenin ışının direnci minimumdur. Şekildeki oklar akım akışının yönünü işaret eder, ve bu akımlar antenin iki yarısında ters yöndedir.

E:.-

Vı.

-X •

CB).

ŞEKİL 5- VA-m-DALGA KATLANMIŞTMPOLE*

Şimdi farz ediniz ki sol \/2 kısmı katlansın ve sağ taraftaki kısmın doğrudan doğruya üstüne yatırılsın [Bak. Şekil 5 (B)]. Her iki kısımda akım yönü şimdi aynı yöndedir. Eğer, ara lan sadece bir dalga - boyunun küçük bir kesri kadar İse, o halde iki kısım ışıma bakımından bir bütün özelliği gösterir ve birleşim ıgıma direnci R, takriben 72 ohm'a eşittir.

Her bir kısımdaki akım I olsun. Akımlar bir bütün olarak rol oynar, ve ıgınan güç sanki 21

akimi' \/2 boyunda tek bir yayıcl (îglnıcO'da akıyormuş gibidir, böylece

Pı,Ima=

= 4Mt

Bu güç, İçinde I akımı akan besleme hattından

gelmelidir. Besleme hattına anten daha yükssk

R' direncine sahip görünür, böylece antendeki

güç, 'ışuıan güce eşittir,

Buradan, bulunur.

= p,ı™ =

R ' •= 4 R

Kısaca, bu anten besleme hattına, ışıma direncinin dört katı olan bir R' direnci gösterir.

Tabiatıyla, gerekli olduğu hallerde bu, İki - kutuplu (dipole) alçak direncini daha yüksek «empedans»'lı atta uymasını sağlar. Bu kabil zahirî - direnç uygulaması oldukça geniş bir frekans fasılası İçin geçerlidir, x ve bu yüzden kanallardakl istasyonları almanın gerektiği televizyon veya PM alıcıları için anten olarak kullanılır, ilâveten işaret etmek isteriz ki, diğer ikisine paralel olarak bir üçüncü iletken konursa (3)2 veya 9 : 1 oranında zahirî direnç uygulanması mümkün olur. Üç tane iletken kullanmaktan İse, ikinci İletken birincinin İki misli yüzeyine sahip yapılırsa aynı 9a 1 «empedans» dönüğümü yapılır.

Katlanmış anten, veyahut onun değiştirilmiş bir şekli olan T - uygulama (tng. T - match) anteni bir Yagi - Uda anteninin sürücü elemanı için zahirî direnç uygulayıcı bir vasıta olarak kullanılır. (Alıcı Antenleri ile karşılaştırınız).

ÇEMBER YAYI TEŞKİL EDEN İKİ - KUTUPLU (DİPOLE) ANTENLER :

Adî iki - kutuplu (dipole) antenin mümkün diğer bir çeşidi, onun bir çember yayı şeklinde bükülmesidır. özellikle her biri bir çemberin dörtte biri olan dört tane dipole Şekil 6'da olduğu gibi kullanılır. Burada bağlantı metodu üstteki şekilde gösterilmiştir, içte kalın çizilmiş çember \/i «eteği» temsil eder ki, antende koakslyal besleme hattı zırhını örten bu etek onu toprak gerilimi üstüne çıkarmaya yarar, ve böylece bu antenin toprağa nisbetle dengeli çalışmasına müsaade eder.

Oklar akım yönünü gösteriyor. Dikkat edilmelidir, ki ikitelli ışınsal veya radyal besleme hatlarındaki akımlar burada ışıma bakımından birbirlerini ifna ederler, halbuki çember yaylanndaki dipole kısımları toplanır ve aynı fazlıdırlar Net tesir, akımların sade e çevrede akıyormuş gibi bu antenden meynada gelen ışımanın da esas olarak bir çemberden yayılmasıdır.

âOMLEK K0AKSIY4L KABLONUN KIŞ Û.ST KEKİNE BU UC.TA " BAŞA

{EKİL 6 Ç.E\\BEU. ANTEN VE BESLEME METODU -

Bu antenin evvelce bahsettiğimiz radyal tip antenlerle birlikte kullanıldıkları takdirde onlara kuplajı veya elektromagnetik karıştırması çok düşüktür. Bunun sonucu olarak, her iki tip anten bir diğeri ile birlikte aynı taşıyıcı direk üzerine takılabilir. Pek basit olarak bu Şekil 6 dan görülebilir. Halkanın merkezinden deslendiği zaman (besleme hattı ile), tam karşılıklı iki-kutuplularda (dipole'lerde) akımlar bir binne tersdir. Turnike (turnstile) antende, diğer taraftan bu birbirine karşıt dipole'lerde akımlar aynı yöndedir. Onların etkisi, bu dipole'lere bağlı besleme hatlarında ıfnâ olur, ve bu suretle kuplaj sıfırdır. Bu, bütün frekanslarda doğrudur.

Merkez besleme hattı karşısında dört çember yayı biçimindeki iki - kutuplu (dipole) antenler paraleldir. Bunun İçin, münferit dipole'lerin dirençleri yüksek olmalı, çünkü eşdeğer zahirî direnç bileşim İçin dörtte biri kadar olacaktır, ve bu da besleme hattı «empadans»ına uygulanacak kadar yeterli olmalıdır. Her ışman eleman için bir katlanmış dipole kullanmak suretiyle bu kolayca gerçekleştirilebilir.

ÇEYREK DALGA - BOYUNDA YAY BİÇİMLİ DİPOLE'LER :

Dörtte bir dalga boyundaki katlanmış dıpole'lerl kullanmak mümkündür. Sözü geçen İki iletkenin toplam uzunluğun yanıtı dalga boyudur. Bu anten için biraz farklı bir görüş kullanılır, gerçi bu görüş istenirse katlanmış yarım - dalga dlpole'üne de uygulanabilir. Şekil 7 (A)'da bayağı İki - telli \/4 uzunluğunda hat gösterilmiştir, ve uzak ucu A'da kısa devre yapılmıştır. Böyle bir hat hatırlanacağı gibi ya-

kın ucunda, sonsuz bir zahirî direnç gibi rol oynar, böylece bu uçta (kaynağın bağlandığı noktada) bir akım düğümü, ve bir voltaj zirvesi vardır.

Şimdi farz ediniz ki, bu hat, hattın yarı noktaları B ve C de bükülerek Şekil 7 (B)'de gösterilen biçime sokulsun. Akım dağılması değişmeden aynı kalır, yani akım zirvesi yine A'da ve akım düğüm noktası yine kaynağın bağlandığı uçtadır. Voltaj dağılımı dahi değişmez. Hat yine kaynağa yüksek bir direnç gösterir. Anı zamanda bu şekil \/2 yerine \/i uzunluğunda, katlanmış bir dıpole'dür.

i/ t/ II

I BC

I\

El

\

I

Şekil 7. Dörtte bir dalga boyunda, katlanmış «Dipole»

Dikkat ederiz ki, üst iletkende akım, alttakinin tersine akmaktadır, bu suretle ışıma ifna edilmeğe meyil eder. Gerçi, şekilden de ballı olduğu üzere üst iletkendeki akım alt iletkendeklnden oldukça fazla olduğu için bunların ışıması birbirini yok etmesi cüz'î kalır, ve net ışıma vardır.

Böyle bir çeyrek - dalga boy antende, iki üyesi arasındaki voltaj dağılımı yüzünden oldukça fazla miktarda kapasitlf akım akar, ve bunun sonucu olarak ta alçak bir güç faktörüne, veya yüksek bir Q sayısına sahiptir. Bu, onu daha seçici (selective) yapar ve televizyon ses anteni olarak kullanıldığı zaman video anteni tarafından tesis edilmek İstenen video frekanslarını daha iyi red eder. Hatırlanması gereken diğer bir nokta şudur : \/i uzunluğunda, çember biçiminde katlanmış dlpole'lerden tegekkül eden antenler büküldükleri zaman tabiatıyla \/2 boyundakilere nazaran daha küçük çember meydana getirirler, bunun sonucu olarak ta turnike (turnstıle) video antenine daha az kuplaj mevcuttur.

Tek küçük tip katlanmış bir dipole'ün zahirî direnci normal olarak pek büyüktür, çünkü kaynak bir akım düğümünde ve bir voltaj zirves.nde yer almıştır. Fakat dört tane işınıcı eleman kullanılırsa, her birinin empedansını, komşu katlanma noktalarını uygun seçerek, 220 ohm yapmak mümkündür. Böylece dört paralel bağlanmış eleman için 220/4 = 55 ohm, merkezi besleme hattına sunulur ki, koakslyal hat için

Elektrlk Mühendisliği 140

istenen bir değeridir, çünkü bu değer koakslyal kabloda dış iletkenin verilen bir çapı için, minimum kayıplar için 77 ohm ile maksimum güç kaldırma kabiliyeti İçin 30 ohm arasında iyi bir ara değerdir. Bağlantılar tamamen Şekil 6'daM gibidir.

New York City'de Empire State Building üzer.ndekl RCA Televizyonunun eski ses anteni bu biçimde idi, ve çember yayı antenler buz tutmasına karşı 27 KW güce kadar 60 devirli 3 ^ akımlarla beslenen bir takım ısıtıcılarla teçhiz edilmişti.

Diğer taraftan Chrysler Binasındaki C.B.S. Televizyonu (istasyon WCBW) esas itibariyle çevresi kare olan bir birine dik dipole antenler bileşimi kullanılıyordu ki, bundan daha sonra bahsedebiliriz.

YATAY DÜZLEMDE ANTEN KAPSAMINI AKTIRMA METODLABI :

Münferit ışınıcı elemanların meydana getirdikleri dalgalan toplayarak veya İfna ederek (çıkararak) girişim ve etki yapmalarını sağlayarak yönelme özelliği elde edilir. Bu kabil karışım çeşitli yayın sahası örnekleri elde etmeği mümkün kılar. Bu örneklerin temini, elemanlar arasındaki fasılaya, eleman akımlan nisbî faz'lanna ve bu akımların nisbî genliğine bağlıdır.

Turnike (turnstile) ve benzeri antenlerde, Uü metod vardır : ya antenler bir düşey doğru boyunca, veya yatay bir doğru boyunca İstif edilir. Böylece iki anten I ve n'nin bir birine paralel ve yatay bir düzlemde yattığını düşününüz (Şekil 8 A). Ij ve I2 akımları birbirine eşit büyüklükte olsun fakat 1^, I^e nazaran 180° faz farkına sahip olsun.

•

,p

II

(8)

Î K l L 8. l'n.'-tLEMANU BİZİNİM

tki antene dik ve antenler düzlemi içersindeki bir Pj noktası için ikisinden yayılan ışının toplanır, çünkü I. antenden gelen ışınım 180° faz farkı ile başlar \/2 kadar daha fazla yol alır. Böylece Px noktasında I.'den gelen ışınım n. den gelen ile toplam olarak 360°'lik bir gecikme yapacak, bu ise sıfır derece gecikme gibidir, yani 1 den ve II den gelen ışınımlar Pj'e yanı fazda gelir ve aritmetik olarak toplanır. İki antenin so-

lunda karşıt rudur.

bir

nokta

Px

iğin

de

şey

doğ-

Aradaki eğik yönlerdeki noktalar İçin ışınım,

bPdiexrğidşPeirk2.i

maksimum ile, antenler düzlemine dik noktasındaki minimum değer arasında Düşey düzlemde yönelme özelliği, yatık

sekiz rakamı şeklindedir, oysaki tek bir anten

İçin bir dairedir (Şekil 9).

o

Sekix seklinde Dairesel

İSTİF VEVA DİZİ ANTENLER :

Kısaca diyebiliriz ki, turnike antenin prensibi ve az önce tanıttığımız dizme antenlerin prensibi, muhtelif anten istif veya dizileri meydana getirmekte kullanılabilir. Evvelce bir tip Şekil 2'de gösterildi, çapraz dipoller dört dizi olarak üst üste istif edilmişti. Her çift iki - kutupludan (dipole) bir bölüm diye bahsedilir (îng. bay), ve televizyonda altı bölümlü, ve FM'de istenilen yönelme özelliğine bağı olarak on bölümlü antenler kullanılır.

Şekil ll'de sırasıyla tek bir bölüm, İki bölüm ve altı bölümlü antenlerin düşey düzlemdeki ışınım örnekleri verilmiştir. îstenen yönde böyle ışınım artırılması, çok defa verici gücünü dört veya altı misli artırmağa denktir.

Şekil 9. İki yatay «Dlpolejün ve bir yatay «Dipole»ün düşey yayılma örneklerinin karşılaştırılması

Şekil 8 (B)'dekl düşey tertip dahi yaylıma karakteri bakımından düşey düzlemde yatık sekiz örneğini verir, ancak X,, I2 ile aynı faz'da olmalıdır. Bu halde, Pı gibi noktalar için her birinden gelen ışınım diğeri İle toplanır, çünkü yol uzunlukları eşittir, halbuki P2 gibi noktalar için yol farkı \/2 dir, ve 180°'lik bir faz farkı meydana gelir ki, bu, atomlar tarafından giderilmiş değildir, çünkü bu akımlar aynı fazlıdır.

Yatay düzlemde böyle İki elemanlı diziler esas itibariyle tek bir dipole'ün doğrultu özelliğini verirler, yani ışınım, antene dik olan doğrultuda maksimum, ve antenin doğrultusunda ise minimum olacaktır. (Şekil 10'da gösterildiği gibi). Gerçi bu minimum ışınımlar, yatay düzlemde dik açı yapan diğer üyeler tarafından izale edilirler ki, diğerleri ile birlikte turnike (turnstile) anteni teşkil ederler.

MAICSIMÜM

ANTEN

IŞINIM Şekil 10. Bir yatay «Dipole»ün yatay ıgınım örneği

(C) Şekil 11. Düşey düzlemde ışıma örneği (A) Bir bölümlüde (B) Ikl bölümlüde (C) Altı bölümlüde

SABİT «EMPEDANSA» MALİK ANTENLERİN GENİŞ - BAND TATBİKATI : Video bandı üzerinde oldukça sabit empedansa malik antenler elde etmek için muhtelif usuller kullanılır. Bir usul, evvelce Empire State video anteninde1 kullanılmış olandır ki, bundan az sonra kısaca bahsedeceğiz. Yeterli band genişliğini veren daha basit imkânlar gerçi vardır, fakat bunlar özel olarak zikrettiğimiz Lindenblad'ın deseni kadar büyük değildir. GENİŞ ARA-KESİT ALANLI İLETKENLER : Eğer geniş ara - kesitli iletkenlerden yapılmış dipole'ler kullanılırsa, bu takdirde bu slstemLlndebland, N. E, «Televislon Transmittıng Antenna for Empire State Building», RCA Revlew Nisan 1939.

lerin reaktans bileşenleri değerce alçaktır, antenin dağıtım (distributive) endüktansı alçak ve dağıtım kapasitesi yüksektir, ve «empedansın akortlu dirençsel değerinden ayrılması, oldukça geniş bir frekans aralığı için, küçüktür.

Misâl olarak, Şekil 12'de muhtelif şekiUerdeki dlpole'lerin (%) yüzde yansıma değişimleri frekansın fonksiyonu olarak gösterilmiştir. Bükülmüş dipole'un ara kesiti çapı 1 1/2 ınch (yaklaşık olarak 3.61 cm) dir. özel olarak yapılmış iki büyük koniden müteşekkil (bl - conical) anten'de, ancak Şekil 12'den aşikâr olduğu üzere, yansımanın ilgilendiğimiz frekanslar aralığında yüzde beş'den fazla olmaması isteniyorsa ki, o takdirde sisteme bakılan yansıma yüzde 10'dan fazla olmayacaktır, bu talep geniş bir band için mümkün oluyor.

Geniş ara - kesitli iletkenler kullanıması bu etkiyi azaltır, fakat onu ortadan kaldırmaz. Işıma direni, kendisi hızU değişmez ve empedansdaki değişmenin başlıca sebebi değildir. Gerçekten farz ediniz ki, besleme hatları \/l kadar farklı iki benzer antenimiz bulunsun. Bunlar, turnike antenin iki çapraz dipole'leri olabilir.

Şekil 13'de gösterildiği gibi bu iki dipole vericiden gelen kısa hat kısmına bağlanmıştır, fakat sağ taraftaki İlâveten dörtte bir dalga boyu hatla bağlanmış olsun. Çeyrek - dalga boyu hat 90° gecikme ile bir empedans dönüştürücüsü olarak etki yapar.

1 *İO TEL'ÜıPOLB" « UVMLAMA

İZDE FREKAV3 SAP/HAS/

ATFEN, RCA

Şekil 12. Muhtelif biçimde «Dipole»lerin yansıtma özelliği

Her ne kadar adî boru, çapı 4 inch (10.16 cm), ve 7 ft (veya 213.5 cm) uzunluğunda dipole'ler olarak, empedans değişimini önleyici diğer çareler ile birlikte basan ile kullanılabilirler. Böylece geniş ara - kesit alanlı iletkenler geniş band anten sistemleri meydana getirmekte bir değer taşırlar.

ÇEYREK - DALGA HATLAR :

Turnike antenin besleme hatları arasındaki çeyrek - dalga boyu kadar bir fark, antenin mukabelesini (response) genişletmek İçin, empedansı hemen hemen geniş bir band üzerinde sabit tutarak, pek tesirli bir vasıtadır.

Antenin rezonans noktasından geçerken, net reaktansmdan hızlı artış, empedansm frekansla değişmesinin başlıca sebebidir.

Şekil 13. Çeyrek dalga boyu fark üe empedans uygulaması

Dipole'lerle nihayetlenen her İki kısa besleme hattına bakılan empedans Zs olsun. Çeyrek dalga kısmının başlangıcında,

«empedans»ı görülür ki, burada Zo hattın karakteristik «empedans»!: olup, düşük zayiatli bir hat için esas itibariyle safî dirençtir.

Şimdi Zs, farz ediniz ki sadece «endüktif reaktans» olsun, o halde Z' = Z2 /Jx = — J

OS

Z2<J/XJ, veya «kapasltif reaktans» olacaktır, yani çeyrek - dalga sadece sonlandırıcı «empedans»ın büyüklüğünü değil, aynı zamanda karakterini de değigtdriyor.

Gösterilen tertipte Za •= R + Jx alalım. Vericiden gelen besleme hattı ile ortak noktada iki

empedans paralel bağlanmış olacaktır: biri

Z^ = R + IX diğeri, Z\ •= R1 — JX\ Eğer,

dipole rezonansta hattın karakteristik «empedansı R=

ZZo

Ue ve

dirence

malik

İse, o halde

Z'

dlr,

(R + JX)

(Zo + JX)

ve eğer X, R'ye oranla küçük ise, Z2o/(Z0 + JX)

yaklaşık olarak taki dipole'I»Zoi

ZQ +

^ JX'e 'eğit olur.''Sol tarafJX empedansına sahip ola1

çaktır. Her ikisinin admltan'slan empedanslannın aksi olup, l/(Zo + JK) ve l/(Zo — JK)'olur. Ortak «admitans» ikisinin toplamı, veya

2Zn

o Z 2

Z0

olur. Ortak empedans Jise A('nin aksi, veya

\_

Bu, sadece dirençtir. Çeyrek - dalganın etkisi, İki antenin reaktanslarnu akord^ etmek olmuş, ve böylece' esas itibariyle rezonans' dışı frekanslarda dahi hatta sırf direnç sunulmuştur. Yukarıdaki «reaktans»lann dirençlere oranla daha küçük olduğu farz edilmesi ile! bu ancak yaklaşık bir açıklamadır, fakat televizyon kanalı frekanslarında yine de faydalıdır.

s - >--

AKORD ÇUBUKLARI: \ X " * 7 ' L , ...

Prensip Şekil 14'de gösterilmiştir. Yarım - dalga anten merkezinden 'beslendiği' zaman, çeyrek - dalga besleme hattı gibi etki yapar ve besleme noktasında bir, serî rezonans devresi gibi görünür. Bu, serî' olarak bağli LA ,C A, ve R A ile temsil edilmiştir ki, burada RA esas itibariyle antenin ışıma direncidir.

BESLEME i ,

HAATTTTII H

. Şekil 14. Anten ve akord çubukları için eşdeğer .devre

Rezonans altında anten kapasitif reaktanşa ve yukarı frekanslarda endiktif reaktanşa maliktir, ve rezonansta ise sırf R A direnci olarak görünür.

Şimdi jfarz ediniz ki, bir paralel rezonans devresi, Lj Ct anteni, besleme hattı kargısına bağlansın. Rezonansta bu paralel rezonans devresi çok yüksek bir direnç (teorik olarak sonsuz diren j) olarak gözükür. Rezonans frekansının- altında net bir «endüktiv reaktans»a malik olacak, ve rezonans frekansının üstünde net bir kapasitif reaktansa malik olacaktır. Anten İle

birlikte Lj, Ct rezonans dışında «reaktans»ları aksi işaretli bir paralel devre olacaktır ki, sınırlı bir frekans aralığında «empedansu1 itibariyle direnç olmaya meyil edecektir.

Pratikte Lj ve Cv uzak uçlarında kısa - devre ve açık - devre kılınmış, sekizde bir dalga boyunda hatlardan teşkil edilirler. Bu tertip Sakil 15'de gösterilmiştir. İletken fizikî ölçülerini ve oranlarını değiştirerek, Lj ve C^ için uygun eşdeğerleri elde edilebilir ki, bunlar da rezonans dışı «reaktans>lan karşılar veya İfna ederler. Bu, başlıca deneme yoluyla hesaplanır.

V f l AÇIK HAT

KOAKSIYAL 6£SL£Yft(L£R.

DIPOLE

t

V8 KISA DEVRE

£V\IM(Ş HAT .

Şekil 15. «Dipole» ve İM akord çubuğu

IIT. GERÇEKLEŞTİRİLMİŞ B.AZI

.TELEVİZYON VERİCİ ANTENLERİ .

Şimdi bir dereceye kadar tarihî gelişme ssynni takiben bazı televizyon verici antenlernden bahsedebiliriz. Bu günkü tatbikatta VHF te adî istif veya dizi turnike (turnstile) antenleri ile, «superturnstile»1 antenlerin revaçta olduğunu, ve UHF'de ise pylon anteni ye diğer her - yönlü ve yüksek kazançlı antenlerim kullanıdığını görüyoruz.

ı Wolf, L. J., «Triplex Antenna for Televlsion and PM; Electronics, Vol. 20, s. 88-91, Temmuz 1947. , «High - Galn ana Directional Antennas for Televisipn Broadcasting,» Broadcast News, No 58, s. 46-53, Mart-Nisan, 195CK

2 Fiet, O. O.,, «Ultra - High - Fıequency Antenna ana System for Television Tıansmssion,» RCA Rev., Vol. 11, 212 - 227, 1950

3 Epstee'i'n, J., Peterson, D.W., and Wooflward, O. M Jr., aSome Types of Ommdirectional High Gain Antennas for Use at U!tra - High - Prequenoles,», RCA Rev., Vol. 13, s. 137-162, 1952.

, Turnike anten için Bak : Brown, G. H., «The Turnstile Antenna,» Electronics, Vol. 9, s. 14 17, "İ8İ, Nisan 1936. Elektrik Mühendisliği 140

Evvelce (1939) WNBT Televizyonu için Empire State Buılding üzerine konmak üzere Lindenblad'ın deseni bazı ilgi çekici özellikler taşıdığı için burada kısaca bahsedilmeğe değer, gerçi talep edilenden çok daha geniş bir band genişliğine sahip olması, ve kazancının oldukça alçak olması sebebiyle bu video anteni daha sonraki tesislerde kullanılmamıştır.

LABUT ANTEN:

Lindenblad'ın Rock Point Laboratuvarlarında denenen bu antenin video ve FM ses dizleri Şekil 16'da gösterilmiştir. Orada alttaki alışılmamış biçimli dört eleman video antenini, ve üstteki yay biçimindeki katlanmış dipole'ler FM ses antenini temsil eder. Bu sonuncuyu evvelce prensip olarak tanıtmıştık.

&EKİI 17. BİTILEŞIK. T U R H ı ' ı Ç £ *.MT6Hl'n GSNEL T6R.TIBI

KOtKY POİNT

18 BİR. IŞINICINIM MESNET KOŞtBENTI İLE DEĞİŞEN BOMJTURI (A) İLETKEN BÎa. VÛZEYl ÜZEÇWE TEK. g ı a ISINIC1 (B) TURNİKE. ANT^>i 8HîL£Ş[Wi !Ç'^ '5INıCı MOOE.Lı

Video anteni dört radyal elemandan teşkil edilmiştir, ve elemanların her biri komşuları ile dik açı yapar. Her eleman bir koaksiyal kablodan geliştirilmiştir, şöyle ki : dış iletken yakaya katlanmış, ve iç iletken de bir lobut (tng. Indıan club) biçimini alarak yakadan ileri çıkmıştır. Şekil 17 ve 18 (A) ve (B). ye bakınız.

Desenin temeli, hemen hemen izli - yan band (tng. vestigial sideband) filtresinde kullanılanın aynıdır. Esas devre, Şekil 19 (A) da gösterilmiştir. Kaynak 1-2 uçlarında serî bağlanmıştır. Diğer bir tarzda, 1 ve 2 uçları topraklanmış, ve kaynak 3 ve 4 uçları ayrılarak arasına yerleşir (Şekil 19 B). Bu son tertipte L ve R bir dipole'ün bir tarafını temsil eder; ve C ve R diğerini. Her birinin direnci, o üyenin ışınım direncini temsil eder, ve uzunluklarını uygun seçmek suretiyle, iki ışınım dirençleri eşit yapılabilir.

Elektrik MühencUsli&i 140

GEN.

ŞEKİL

T t MEL DtVRENİH

A.NTEMINE UYGULAMMASI

Hakikî anten Şekil 18 (A) veya (B)'de gösterilmiştir. İç iletken bir ellpsoid biçmindedir, bu Şekil 19'deki «kapasitif» elemanı temsil eder. Dış iletken veya kın, katlandığı yere kadar boboğaz admı alır. Katlanan kısma yaka denir ve

bu «endüktiv» kısımdır, çünkü alt uç topraklanmıştır. (\/4 den daha az kısa devre edilmiş, hat). Dikkat ederiz M, eğer elipsoid'te akım yukan doğru alınmış İse, o takdirde kının iç yüzeyinde akım aşağıya doğru akmalıdır. (Bir dönüş, akımı temsil edebilmesi İçin). Bunun manası şudur : mademki elipsoid ve yakanın iç yüzeyi, çeyrek dal - boyundan biraz az bir dlpole'ün iki tarafını temsil ediyor, her iki elemandaki akım dolaşımı, onların ışmımlannm bir birini ifna etmeyip toplanması için aynı yönlü olması gerekir, iyi bir talih eseri olarak, bu şart otomatik olarak gerçekleşir.

Antenin giriş «empedansj»taşıyıcı frekansının yüzde 60'na kadar bütün frekanslar fasılası için oldukça sabittir. Şekil 20'ye bakınız. Bu bir istasyon İçin İstenenden çok fazla bir fasıladır. Elipsoidi yaka içersinde tutmak için ve mekanik sağlamlığı temin etmek için bir mesnet veya köşebent kullanılır ki, bu da endüktansa ilâve olur, ve desen de ona göre değişir.

Şekil 17'de alttaki iki ışınıcı'yı dikkate alınız. Soldaki ışımayı besleyen hat aağdakinden bir çeyrek dalga - boyu daha uzundur. Bunun için sol elemandaki akım, sağdakinden 90° geridir. Benzer şekilde üstteki sağ besleyicideki akım soldakinden 90° geriler, fakat bunlara gelen hatlar alttaki ışınıcılara nisbetle ters bağlandıkları için alt sağ elemandan başlayıp saat yönünde sırayla 90°'lik bir faz farkı meydana gelir.

Dört 110 ohm transmisyon hattı parelel çift halinde iki 55 ohm luk transmisyon hattına bağlanmıştır. 110 ohmluk iki paralel hat ortak olarak 55 omh «empedans»a malik oldukları için.böylece ışınıcı veya yayıcılar 55 ohm'luk transmisyon hattjna mükemmel surette uygulanır.

Rezonans dışı frekanslarda 110 ohm hatlar ışınıcılara tam olarak uygun gelmezler, fakat 110 ohm'luk hatlar, dörtte bir dalga - boyu uzunlukta farklı oldukları için, evvelce müzakere edi-

: ıO

*-—

'S-

.—"

"** 30 32 3* <36 38 40 42 4¥ 4i 4* SO 52 54 56 SB 6O 61

**

FREKANS,

(LINDENBLAD'A ATFEı S E K I L 2 0 . VIDEO VE 3 E S ANTENUERINıN FR.EKANS

BESLEME StSTEMt:

Elemanlar bir turnike anten tertibinde tanzim edilmişlerdir. Anteni besleme tarza Şekdl 17'de gösterilmiştir. Her elemanın «empedans»ı 110 ohm'dur, ve aynı karakteristikte bir besleme hattı İle beslenir.

len «empedansa» uygulamasını gerçekleştirirler, ve paralel ikisi, daha sabit bir «empedans»a sahip olurlar.

(Devamı gelecek sayıda)