RF Güç Yükselteçleri

Güncelleme 29/01/2021

Lineer (Doğrusal) RF güç yükselteçleri AM ve SSB vericilerin çıkış katı olarak yaygın olarak kullanılır. Aslında genel olarak giriş ve çıkış arasında ki bağlantı bir Lineer yükselteç tarafından sağlanır.

Lineer yükselteç yada doğrusal yükselteç, adından da anlaşılacağı gibi girişine uygulanan sinyalin şeklini, frekansını bozmadan fakat genliğini arttırarak çıkışa aktaran yükselteçlerdir. Bu yüzden, bilgiyi genliğinde taşıyan RF sistemlerinin (AM, SSB gibi) çıkış katı olarak kullanılır.

Lineer yükselteçler; A sınıfı tek transistörlü, paralel bağlı transistörlü veya AB sınıfı yada B sınıfı push-pull bağlı transistörlerden yapılabilir.

Bildiğiniz gibi A sınıfı yükselteçlerde bir takım bozulmalar (distorsiyonlar) olmuyor. Şüphesiz B sınıfı yada AB sınıfı yükselteçlerin de çalışma bölgelerinin doğrusal kısımlarında da aynı özellik var. Peki, Lineer yükselteç kullanmazsak ne olur. Şimdi burada kısa bir bilgilendirme yapacağım. Bir yükselteç doğrusal çalışmıyorsa, girişine uygulanan sinyali çıkışta şekli bozuk olarak bize verecektir. Bu dalga şeklinin trigonometrik ifadesini yazmaya kalkarsak (yani dalga şeklini genliği, frekansı gibi şeyleri)

f_(t)= a₀ + a₁Cosw₀t + a₂Cos2w₀t + a₃Cos3w₀t + a₄Cos4w₀t +……. a_nCosnw₀t

Şimdi bu yazıyı okuyan pek çok arkadaş buda ne diyebilir. Hemen açıklayacağım. Aslında basit. Burada bir anımı anlatayım. Yıllar önce telsiz üreten bir firmada teknisyen olarak çalışıyordum. Yaptığımız telsizler lambalı idi. Gelen bir talep doğrultusunda ilk defa transistörlü VHF telsiz imal edecektik. Şirketimizin sahibi, patronumuz ve tasarım mühendisi, devreleri tasarladı. Bende baskı devre tasarımlarını yapıyordum. Devreyi inceledim. Tamam, sanat enstitüsünde öğrettikleri gibi osilatör frekansı düşük, sonra katlanarak yükseltiliyor… Her şey tamam fakat kafama takılmıştı. Bir diyot ve LC den oluşan devrenin giriş ve çıkış frekansları arasında üç kat fark vardı. Nasıl oluyor da diyot frekansı üçe katlıyordu? Anlamadım. Doğruca patronun yanına gittim ve sordum, nasıl oluyor? Şöyle purosundan derin bir nefes çekti. Biraz düşündü. Yahu, oluyor işte. Senin matematik bilgin bunu anlamaya yetmez, daha sonra anlatırım dedi. Tabi, o sıralar laplace transformu, fourier serileri gibi şeyleri bilmiyordum. Bilsem de fark etmez di, çünkü bunların anlamlarını da bilmiyordum. Şimdi yukarda ki ifadeyi anlamak için bunları bilmeye gerek var mı? Bilinse iyi olurdu. Bilinmediğini düşünerek size çok basit olarak anlatmaya çalışacağım. İşin özü şu; Kare, üçgen, kesik sinüs, kesik kosinüs gibi (tam sinüs ve kosinüs olmayan dalgaların dışında) dalgaların içinde sonuz sayıda sinüs dalgası vardır. Buradaki sinüs dalgalarının frekansları ana frekans ve tam katlarından oluşur. Şimdi yukarda ki ifadeye bakalım ve açıklayalım.

f_(t) = a₀ + a₁Cosw₀t + a₂Cos2w₀t + a₃Cos3w₀t + a₄Cos4w₀t +……. a_nCosnw₀t

f_(t)= Sinüs olamayan, periyodik bir dalga sekli, örneğin üsten kesik bir sinüs, kare dalga yada üçgen dalga gibi.

a₀= Dalga şeklinin DC bileşeni

w = 2 . pi . f (f ana frekans)

a₁Cosw₀t= a₁, ana frekansın genliği, Cosw₀t ise ana frekans.

a₂Cos2w₀t= a₂, ana frekansın ikinci harmoniğinin (ana frekansın iki katı) genliği, Cos2w₀t ise ana frekansın ikinci harmoniği (ana frekansın iki katı).

a₃Cos3w₀t= a₃, ana frekansın üçüncü harmoniğinin (ana frekansın üç katı) genliği, Cos3w₀t ise ana frekansın üçüncü harmoniği (ana frekansın üç katı).

a₄Cos4w₀t= a₄, ana frekansın dördüncü harmoniğinin genliği, Cos4w₀t ise ana frekansın dördüncü harmoniği.

a_nCosnw₀t= a_n, ana frekansın n inci harmoniğinin genliği, Cosnw₀t ise ana frekansın n inci harmoniği.

Yani, sinüs dalgası dışındaki periyodik dalgalar, frekansları ana frekansın kendisi ve katları olan sinüs dalgalarından oluşur. Bu ne işe yarayacak derseniz, frekans katlama devreleri bu işi yapıyor, önce dalga şekli bozularak harmonikler üretiliyor (bir diyot yada A sınıfı çalışmayan transistörlü bir devre ile). Sonra katlayıcının çıkışına bu harmoniklerden hangisini kullanacaksak sadece onu alan bir LC devresi konuyor. Her halde bu açıklama işe yaramıştır.

Bir yükselteç doğrusal çalışmıyorsa, girişine uygulanan sinyali çıkışta şekli bozuk olarak bize verecektir demiştik. Yukarıdaki açıklamam iyi analiz edilmişse içinde işe yaramayan pek çok bileşkeler olduğunu ve yükseltecin veriminin azalacağı, çıkış sinyalinin seviyesinin düşeceği açıktır.

Genel olarak bu bölümü özetlersek;
Bir RF dalgasındaki bilgi dalganın genliğinde (AM, SSB) taşınıyorsa Lineer yükselteç kullanılır. Bir RF dalgasındaki bilgi dalganın frekansında (FM) taşınıyorsa Lineer yükselteç kullanılmayabilir. Dar bantlı bir vericimiz varsa (Mors gibi) ve modülasyon kollektör besleme voltajını değiştirerek yapıyorsak AM için çıkış katı olarak kullanabiliriz. Fakat bu tür bir yükselteci SSB olarak kullanmak mümkün olmaz.