Radyo Frekans Yayılımı Nedir?

Etkili bir telsiz iletişimi tasarlamak istediğimizde ya da kablosuz iletişim sistemlerinde, iletişimin yapılacağı ortamdaki etkileri, dalgaların yayılmasını anlamak gerekir. Yayılan dalganın çevresel faktörlerle yansıma, kırılma, kırınım gibi etkilere maruz kalacağı göz önüne alınması gerekir. Dalgaların yayılma prensipleri, yayılımı etkileyen faktörler ve tipleri ile ilgili detaylı bilgi için yazımızı inceleyelim.

A- A+

22.08.2019 tarihli yazı 21893 kez okunmuştur.

Radyo frekans yayılımı, radyo sinyallerinin dünya atmosferinde veya boş alanda bir noktadan diğerine iletilme şeklidir. Bunlar elektromanyetik dalgalar olduğu için yansıma, kırılma, kırınım, soğurma, kutuplanma ve saçılma gibi özellikler gösterirler. Işık dalgaları gibi, radyo dalgaları da yansıtılabilir, kırılabilir, kırılabilir, absorbe edilebilir ve kutuplanabilir ve saçılabilir.

►İlginizi Çekebilir: Sinyal İşlemede Matematiksel İşlemler

Radyo dalgalarının genel davranışı Maxwell denklemleriyle açıklanabilir. Maxwell denklemleri bir dizi diferansiyel denklemlerden oluşur. Maxwell denklemleri elektrik ve manyetik alanların birbirileri, yükler ve akımlar tarafından nasıl değiştirildiği ve üretildiğini açıklamaktadır. Maxwell denklemleri, radyo dalgalarının uzayda yayılımını, ayrıca iletken ve yalıtkan malzemelerdeki değişken elektrik ve manyetik alanların doğasını ve dalga kılavuzlarındaki dalga akışını tanımlamak için bir temel oluşturur.

Radyo Yayılımı

Radyo yayılımı, radyo dalgalarının bir noktadan diğerine aktarıldıkları zaman yaydıkları veya yayıldıkları ve seyahat ettikleri ortamdan ve özellikle de atmosferin çeşitli kısımlarında Dünya'nın etrafından yayılma şeklinden etkilenir.

Radyo yayılımı hiçbir zaman kesin bir şekilde tahmin edilemez. Dalgaların yayılması için birçok teori türetilmiş ve geliştirilmiştir. Uyarlanan mod, verici ve alıcı arasındaki mesafeye bağlıdır. Radyo sinyallerini bulundukları ortamdan, yayıldıkları nesnelere kadar etkiler. Bundan dolayı, radyo sinyali iletiminin bir radyo sistemi tasarlamasında önemi büyüktür. Bir sinyal tüm dünyada dolaşabilir ya da daha kısa mesafelerde seyehat edebilir. Bundan dolayı yayılımda mesafeler de önemlidir. Radyo sinyalinin yayıldığı yolun özelliği, alınan sinyalin seviyesi ve kalitesi için geçerli faktördür.

Radyo Yayılımını Etkileyen Faktörler

Radyo sinyallerinin veya radyo dalgalarının yayılma şeklini etkileyen, sinyali güçlendiren ya da zayıflatan birçok faktör vardır. Bunlar, radyo dalgalarının içinden geçtiği ortam ve atmosferde ilerlerken görünebilecek çeşitli bina, ağaç, elektronik cihazlar, antenler vs. tarafından belirlenir. Radyo sinyallerinin yayılacağı yolun özellikleri, alınan sinyalin seviyesini ve kalitesini yönetir.

Yayılım esnasında; gölgelenme, yansıma, zayıflama, kırılma ve kırınım meydana gelebilir. Elde edilen radyo sinyali ayrıca, farklı yollar ile yayılan birkaç sinyalin bir kombinasyonu olabilir. Bunlar bir araya toplanabilir veya birbirinden çıkarılabilir. Ayrıca farklı yollardan geçen sinyaller, geciken sinyalin bozulmasına neden olarak geciktirilebilir. Bu nedenle, yayılıma etki eden faktörler, yayılımın gerçekleştiği ortam ve buna bağlı oluşacak sonuçları bilmek çok önemlidir.

Radyo dalgaları tuğla, taş ve çelik gibi bazı malzemelere nüfuz edecektir. Sinyal gücündeki azalma, malzemenin yoğunluğuna bağlıdır. Binalar içinde ağlar sağlanırken bu dikkate alınmalıdır. Ayrıca verici antenlerinin konumu, bir hücreden gelen sinyaller, aynı frekansta çalışan yakındaki bir hücreden gelen sinyalleri engelleyebileceği için önemlidir. Anten, binaların veya arazinin düzeninin oluşturduğu kör noktaları önlemek için genellikle yukarıya yerleştirilmelidir.

Radyo sinyallerinin yayılabileceği mesafeler değişiklik göstermektedir. Bazı radyo iletişim uygulamaları için sadece kısa bir aralık gerekli olabilir. Örneğin, bir Wi-Fi bağlantısının sadece birkaç metre mesafeden kurulması gerekebilir. Öte yandan, kısa dalga yayın yapan bir istasyon veya bir uydu bağlantısının radyo dalgalarının çok daha büyük mesafelerde hareket etmesi gerekir.

Radyo dalgaları ışığa benzer şekilde düz çizgiler halinde hareker eder ve radyo sinyalini değiştirebilecek engellerden etkilenir.

Radyo sinyallerini etkileyen ana faktörler işe şu şekilde sıralanabilir;

►Gölgelenme: Binalar gibi çevresel etmenler sinyalleri kısmen zayıflatır.
►Zayıflama: Bir binadan geçerken sinyalin gücü azalır.
►Kırınım: Bir sinyal, nesnenin etrafında sınırlı bir ölçüde bükülebilir.
►Yansıma: Sinyalin gücü azaltan bir faktör olmasına ragmen kimi zaman kapsama alanine yardımcı olabilir.

Radyo Yayılım Tipleri

Radyo yayılım türleri farklı alt başlıklar altında toplanabilir. Burada ayrıldıkları noktalar, dalganın geçtiği yerler, çıkabileceği maksimum mesafe ya da sahip olduğu frekans olarak sıralayabiliriz.

►İlginizi Çekebilir: Jammer (Sinyal Bozucu) Nasıl Çalışır?

►Yer Dalgası Yayılımı (Ground Wave Propagation)

Yer dalgaları, elektromanyetik dalgalar olup, Dünya'nın kıvrımını izleyen, Dünya yüzeyine paralel ve bitişik radyo dalgalarının yayılmasını ifade eder. Radyo dalgalarının yayılmasında enerji kaybolur ve yüzeyden geçerken zayıflar. Bu yüzden yer dalgaları 2 MHz'nin altındaki düşük frekanslarda yayılmasında daha kullanışlıdır. Bunun nedeni, uzun dalga boyları nedeniyle engellerin etrafında daha kuvvetli bir şekilde dağınık olmaları ve Dünya'nın eğriliğini takip etmelerine izin vermeleridir.

Dünya bir kırılma indisine sahiptir ve atmosfer bir başkasına sahiptir, böylece yüzey dalgası iletimini destekleyen bir arayüz oluşturur. Yer dalgaları düşeyde yayılır, manyetik alan yatay ve elektrik alan dikey olur. Herhangi bir yatay elektrik alanı bileşeni toprakla kısa devre olacaktır. Bu nedenle yer dalgası iletimi için dikey anten kullanılmalıdır.

►İlginizi Çekebilir: Mikroşerit Yama Anten ve Uygulamaları

►Boş Alan Yayılımı (Space Propagation)

Radyo dalgaları sahip yüksek frekansları temelde uzay dalgaları olarak adlandırılır. Bu dalgalar, verici antenden alıcı antene kadar atmosferde yayılma yeteneğine sahiptir. Bu dalgalar doğrudan hareket edebilir veya dünyanın yüzeyinden, dünyanın troposfer yüzeyine yansıdıktan sonra hareket edebilir. Bu yüzden Troposferik Yayılım olarak da adlandırılır.

►İlginizi Çekebilir: Antenler ve Çeşitleri

►İyonosferik Yayılım (Ionospheric Propagation)

Burada radyo sinyalleri, iyonosfer olarak bilinen, dünyanın atmosferindeki yüksek bir bölge tarafından değiştirilir ve etkilenir. Bu radyo yayılım şekli, HF veya kısa dalga bantları üzerinde iletilen radyo iletişim sistemleri tarafından kullanılır. Bu yayılım şeklini kullanarak, kullanılan radyo frekansları, günün saati ve çeşitli başka faktörler dahil olmak üzere birçok faktöre bağlı olarak, dünyanın diğer tarafından istasyonlar duyulabilir. İyonosfer aşağıdaki katmanlara sahiptir.

►Troposferik Yayılım (Tropospheric Propagation)

Troposferik saçılma yayılımı, görüş hattının ötesine geçen bir yoldur. Troposcatter, troposferi, iletilen radyo sinyallerini etkileyen bölge olarak kullanır ve uzak alıcı tarafından alınabilmesi için onları Dünya'ya döndürür. Troposcatter, atmosferde 2 ila 5 kilometrelik bir yükseklikte dielektrik sabitinin biraz farklı olduğu alanlara dayanır. Atmosferdeki bu yükseklikteki tozlar bile sinyalin yansımasına katkıda bulunur. Bir verici, çoğu atmosferden dış uzaya geçen yüksek güç sinyalini başlatır. Bununla birlikte, troposferin bu alanından geçildiğinde ve uzak bir noktadan dünyaya geri döndüğünde küçük bir miktar dağılır.

►İlginizi Çekebilir: Sayısal İşaret İşleme Konvolüsyon

Bu ana kategorilerin haricinde başka alt başlıklarda bulunmaktadır. Bunları ise şu şekide sıralabiliriz.

►Sporadik E (Sporadic E)

Sporadik E veya Es, iyonosferin E bölgesinde yoğun iyonlaşma bulutları oluştuğunda ortaya çıkar. İyonlaşma seviyesi, normalde en yüksek seviyedeyken ulaşılan seviyelerin yaklaşık beş katıdır.

Sporadik E'den kaynaklanan yüksek iyonlaşma seviyeleri, bu iyonlaştırılmış bulutlar tarafından kırılacak olan spektrumun VHF bölgesine sinyal göndermesini sağlar - 150 MHz'e kadar olan frekanslar etkilenebilir. İyonlaşma seviyeleri ayrıca kayıpların özellikle düşük olduğu anlamına gelir - genellikle düşük güç vericileri sporadik E ile duyulabilir.

►İlginizi Çekebilir: Telekomunikasyon ile İlgili Bilinmesi Gerekenler

►Sınırlararası Yayılım, TEP (Transequatorial propagation, TEP)

TEP ilk kez 1940'ların sonlarında ekvatorun bir tarafından diğerine temas eden askeri operatörler ve radyo amatörleri tarafından fark edildi. Genellikle kullanılan frekanslar, maksimum 60MHz veya daha fazla olacak şekilde VHF bölgesindedir. Sınır ötesi yayılım, 2500 ila 5000 km arasındaki mesafelerde iletişimi destekler. Bu yollar ekvator boyunca kuzey güney veya güney kuzey yönünde meydana gelir.

TEP'in ekvatoral bölgelerde daha yüksek bir iyonlaşma seviyesi olduğunda ortaya çıktığı düşünülmektedir. Bu, iyonosfere ekvator boyunca yayılacak doğru açıyla giren sinyalleri sağlar. Sinyallerin yayılma şekli göz önüne alındığında iyonosfere neredeyse kuzey yönünde girmeleri gerekir, aksi takdirde yayılma olmaz. Ayrıca, sinyallerin iyonosfer tarafından dünyaya geri gönderilmeden önce iki yansıma geçirdiği de tespit edilmiştir.

►İlginizi Çekebilir: PWM Tekniği Nedir?

►Auroral Radyo Yayılımı (Auroral Backscatter)

Auroral kutup ışıkları ya da Kutup aurorası, Kutup bölgelerinde gökyüzünde görülen, yeryüzünün manyetik alanı ile Güneş'ten gelen yüklü parçacıkların etkileşimi sonucu ortaya çıkan doğal ışımalardır. Hepimizin bildiği kuzey ışıkları aslında bu şekilde oluşmaktadır.

Aurora borealis (Kuzey Işıkları) ve Aurora Australis (Güney Işıkları), normal iyonosferik yayılmayı bozabilecek güneş enerjisi aktivitesinin göstergeleridir. Bu yayılım türü, ticari iletişim için öngörülemeyen bir şey olmadığından nadiren kullanılır, ancak radyo amatörleri genellikle bundan yararlanır.