İçerik sağlayıcısı : Jose I. Calderon, DU1ANV – Makiling Amatör Radyo Derneği. Üye: Filipin Amatör Radyo Derneği (PARA). Yazarın izniyle yeniden basılmıştır.
Yıllar boyunca, diğer amatör telsizcilerden, havadan ve hatta kişisel gözlem iletişimlerinde, amatör telsiz kulübelerinde iyi ve etkili bir Radyo Frekansı Girişimi (RFI) içermeyen topraklama sisteminin nasıl organize edilip uygulanabileceği konusunda sorunlar duydum. Duyduğum bu sorunlardan bazıları, bu hobiye başladığım ilk yıllarda yaşadığım sorunlarla paralel. Çoğunlukla VHF ve UHF bantlarında çalışan çoğu yeni amatör telsizci, HF bantlarına geçene kadar çalışmalarının tadını çıkardı ve sorunlar hemen ortaya çıktı. İlk kez PTT’ye basıp mikrofonun önünde konuşmaya başladıklarında, kulübedeki tüm aktif ekipmanlar kontrolden çıktı. Panel ölçerler çıldırdı, güç kaynağı voltmetresi yukarı aşağı atladı ve eğer şanssızsa, taban mikrofon kasası metalse ilk mikrofon ısırığı onu şaşırtacak şekilde şoka uğrayabilirdi.
Amatör telsiz kulübesinde etkili bir topraklama sistemi kurmak, amatör telsiz operatörünün topraklamanın iki temel unsurunu ele almasını gerektirir. Bunlar:
- Birincisi – Elektriksel güvenlik kurallarına uyum (elektriksel topraklama sistemi) ve
- İkincisi – Barakada RFI ile başa çıkmak (RF topraklama sistemi).
Genel olarak, amatör telsizciliğe yeni başlayanların çoğu, elektrik güvenliği bağlamında ilk maddeye uyar, ancak kulübedeki aşırı RF enerjisinin azaltılması hususunu genellikle ihmal eder. Birçok kişi, iyi elektrik güvenliği kurallarına uymanın diğer işletme sorunlarını ortadan kaldırmak için yeterli olduğuna inanır. Görünüşte doğru olsa da, bu düşünce bir yanılgıdır. Kulübedeki kötü RF topraklamasının, amatör telsiz ekipmanlarının çalışma kalitesini ve memnuniyetini düşüren sorunlu işaret ve semptomlarından bazıları aşağıda sıralanmıştır:
- Mikrofon ısırıkları (kötü RF şoku!)
- Sert ve/veya bulanık ses modülasyonu (Bozulma)
- Elektronik anahtar arızası (yanlış karakterler gönderme)
- Kulübe içindeki metal nesnelere dokunulduğunda RF şoku
- Güç kaynağı titremeleri (düzenlenmiş güç kaynağı düzensiz hale gelir!)
- Çılgın SWR ölçüm cihazı okumaları
- Masaüstü bilgisayarım çıldırıyor
- PC Masaüstü monitör titremeleri
- Floresan lamba titremesi
- Aktif TTL anahtar devresi çıldırıyor (Kendi kendine AÇIK-KAPALI-AÇIK oluyor)
- Ayrı ekipmanların kendi kendine hareket eden aktif olmayan panelmetreleri
- İletim sırasında, PC masaüstünün amfili hoparlöründen bozuk ses duyuluyor.
- Radyo amatörlerinin kulübesinin yakınındaki ev aletlerinde ciddi Radyo Frekans Girişimi (RFI) meydana geliyor.
Yukarıdakilerin hepsi, verici aktif olduğunda amatör telsiz kulübesinin yakın çevresinde yüksek RF voltajlarının varlığının başlıca işaret ve semptomlarıdır. Ve bunların hepsi zayıf RF topraklamasına atfedilir. Tüm iletken nesneler kuplaj yoluyla RF enerjisini emecek ve aynı şekilde tekrar yayacaktır. “Ama benim zaten çok iyi bir elektriksel topraklamam var!” denebilir….. Gerçek mi? Yoksa yanılgı mı?
Yukarıdaki sorunlardan herhangi birini kulübede yaşıyorsanız, çok sayıda topraklama ve topraklanmamış amatör telsiz kulübesi sorunu yaşadığınızdan oldukça eminim. Genellikle iyi elektriksel güvenlikle uyumlu ancak zayıf RF topraklama sistemleri olan topraklama sistemlerinin bazı senaryolarını analiz edelim. Basit bir durum senaryosu ve en kötü durum antolojisi sunulmakta ve verici aktif hale geldiği anda ortaya çıkabilecek olası sorunlar ele alınmaktadır.
Senaryo 1 (Basit durum paradigması)
Bu amatör telsiz operatörü titiz bir adamdı. Bir gün, sonunda XYL’yi, aile çocuklarının meraklı bakışlarından ve kaşınan parmaklarından uzakta, radyo kulübesini kurmasına izin vermeye ikna etti. Böylece radyo odasını QTH evinin zemin katına kurdu. Ekipmanlarını düzenledi ve düzgünce sıralanmış istasyon ekipmanlarının hemen arkasına yaklaşık 3 metre uzunluğunda kalın bir bakır kablo döşeyerek iyi bir elektrik topraklama sistemi oluşturdu. Topraklama kablosunu düz bir şekilde döşemeye karar verdi, böylece her bir ekipmanın topraklama pabucu, topraklama barasına ulaşmak için kısa ve esnek bir topraklama kablosuna yer sağlayabilirdi. Bunu, tüm istasyon ekipmanlarına, her bir topraklama kablosunun birbirine karışıp dolanmaması için çok düzgün bir bağlantıyla yaptı. Topraklama barasının kalan kısmı, radyo odasının duvarının yakınındaki, hemen dışarıdaki etkili bir şekilde sürülen bir topraklama çubuğuna kadar dışarıya uzatıldı. Bu topraklama düzeni, Şekil 1’de gösterilene benziyordu.
Şekil 1.
Her şey yoluna girdiğinde, 100 watt’lık alıcı-vericiyi çalıştırdı ve 7.035 MHz’de başka bir istasyonu arayarak J3E modunda iletime başladı. Karşı taraftaki istasyon operatörü, sinyalinin S9 olduğunu ancak sesin bozuk, pürüzlü ve bulanık olduğunu söyleyerek yanıt verdi. ALC ve mikrofon kazanç kontrollerinde daha fazla ayarlama ve ince ayar yapılması sorunu çözmedi. Ayrıca, RF gücünü 50 watt PEP’e düşürdüğünde sorunun ortadan kalktığını gözlemledi. Ancak doğrusal amplifikatörünü 250 watt PEP çıkışı verecek şekilde açtığında sorun geri döndü ve daha da kötüleşti. İki istasyon “şunu” ve “bunu” ayarlamak için neredeyse iki saat harcadılar, ancak ne yazık ki sonuç alamadılar. Tam da sinir bozucu bir günün ardından iyi ve düzenli amatör telsizci arkadaşımız dinlenmeye çekilmek üzereyken, tatbikatı izleyen üçüncü bir amatör telsizci frekansa girdi ve kibarca “ZAYIF TOPRAKLAMA” sorununuz olabilir…” dedi. Sorunlu amatör telsizci “Ne?… Mükemmel bir topraklama sistemim var” diye cevap verdi. Ardından yeni ve düzgün bir şekilde bağlanmış topraklama kurulumunu anlattı… “Hmmmm…” dedi üçüncü amatör telsizci “ZEMİN DÖNGÜLERİ olabilir!”… Sonra nedenini açıklamaya başladı. Uzun QSO sohbeti sırasında sorunlu amatör telsizci şunları öğrendi:
Topraklama döngüleri, her bir ekipmanın ayrı topraklama kabloları aşağıdaki şekilde olduğunda oluşur:
- Toprak döngüleri, her bir ekipmanın ayrı topraklama kablolarının birbirinden uzak bir noktada ana topraklama barasına bağlanmasıyla oluşur (bkz. Şekil 1)
- İstasyondaki her bir ekipmanın zaten toprak referansları vardır, ancak birbirlerine bağlandıklarında, Şekil 1’de gösterildiği gibi her bir ekipmanın ana topraklama barasına topraklanması TOPRAK DÖNGÜLERİ oluşturur. Her toprak döngüsü oluşturulduğunda, küçük bir endüktif bobin oluşur (topraklama kablosu döngüyü tamamlar).
- Toprak döngüleri RF enerjisinin yakın alanındayken (iletim modu sırasında), bu döngüler RF enerjisine bağlanır (RF kuplajı olarak adlandırılır). RF enerjisi her bir döngüye bağlandıkça, RF enerjisinin ses modülasyonu patlamasıyla birlikte dalgalanan bir voltaj indüklenir. Bu enerji sistem içinde akacak ve ilgili devreleri takip ederek en düşük direnci arayacak ve sonunda diğer dahili devrelere sızacaktır.
- RF bu devrelerin içine girdiğinde, hassas devrelerin normal çalışma parametrelerini etkileyerek büyük bir karmaşaya yol açacaktır. Uzun, birbirine bağlı koaksiyel kablolardan sızan RF sızıntısı da her bir devrenin içinde dolaşarak tüm kulübeyi RF enerjisiyle doldurabilir.
- Yeni radyo amatör kulübesinin mükemmel bir DC elektrik topraklama sistemi var ama ÇOK KÖTÜ bir RF TOPRAKLAMA SİSTEMİ var!
Son olarak Elmer şunu denemeyi önerdi:
- Mevcut topraklama kablosu konfigürasyonunu sökün.
- Uzun topraklama veri yolunu çıkarın ve her bir ekipman parçasından gelen tüm topraklama kablolarını topraklama çubuğunuzun yakınındaki tek bir noktada sonlandırın.
Sorunlu amatör telsizci bir kağıt parçasına hızlıca bir şeyler karaladı ve Şekil 2’de görülen devreye benzeyen son bir kablolama yaptı.
Şekil 2.
Her ikisi de değişiklikler konusunda mutabık kaldı ve ertesi gün aynı saatte birbirleriyle temasa geçeceklerine dair sözleşip imzayı attılar.
Ertesi günkü temasta, sorunlu telsizci Elmer’ı aradı ve hemen cevap aldı. “Hey ihtiyar,” dedi Elmer, “harika bir sinyalin var, temiz ve tekmeliyorsun!” Kısa bir aradan sonra cevap geldi… “Evet, teşekkürler!” Uzun ve keyifli bir QSO alışverişinde bulundular ve sonunda ayrıldılar. Ses sorunu çözüldü ve Elmer sonsuza dek mutlu yaşadı.
Senaryo 2 (En Kötü Durum Paradigması) – Topraklanmamış Topraklama
Bir gün, aynı banttaki birkaç sıkıcı oturum sırasında, üçüncü bir istasyon QSO’ya katıldı. Sinyali güçlüydü ama mikrofondan sesini her yükselttiğinde ses ince, bulanık ve bozuktu. Radyo frekansı (RF) kulübesinin her yerindeydi. Elmer’a, mikrofondan her konuştuğunda, regüle güç kaynağının voltmetresinin skalada yukarı aşağı zıpladığını söyledi. Bilgisayarının ekranı bulanıklaştı ve dudakları mikrofonun metal kasasına değdiğinde elektrik çarpmasıyla ısırıldı. Bir gece, bir DX QSO’da çalışırken, Xyl’i kulübeye gelip ona her zamanki iyi geceler öpücüğünü verdi. Aman Tanrım! Dudakları kulak memesine değdiği anda hem Xyl hem de Xyl hafif bir elektrik çarpması aldılar! Ayrıca, akşamın erken saatlerindeki QSO oturumları sırasında, televizyonlarına, stereo ve radyolarına gelen radyo frekansından rahatsız olan yakın komşularının çatısından aşağı yuvarlanan bilye büyüklüğündeki taşlarla defalarca tehdit edildi. Her yayın yaptığında Donald Duck’ın sesi radyolarından duyuluyordu.
Elmer’a önceki alıştırmayı (1. senaryoda) sessizce izlediğini (tabiri caizse sadece postayı okuduğunu) söyledi, ancak havadan verilen dersi bölmemek için içeri girme zahmetine girmedi. Yine de, Elmer’a önceki havadan verilen tavsiyeye harfiyen uyduğunu, ancak istasyonunun kulübe içinde ciddi bir RFI sorunu yaşadığını söyledi. Topraklama kurulumunu anlattıktan sonra Elmer, “Aha! Topraklanmamış bir topraklaman var!” dedi. Hızlı bir yanıt olarak, üçüncü amatör telsizci, “Ne?… Ama benim bir topraklamam var!” dedi. Bu arada şaşkın amatör telsizciyi dinlerken, Elmer, anlatılan kurulumu zihninde canlandırmıştı. Bu amatör telsizci kulübesini evin ikinci katına kurmuştu. Tek bir ağır topraklama kablosu, zemin katın en dış köşesine kadar 9 metre aşağıda olan topraklama çubuğuna ulaşmak için çapraz olarak oldukça uzatılmıştı. Topraklama sistemi, aşağıdaki Şekil 3’te gösterilen kuruluma benziyordu:
Şekil 3.
Bir sonraki “sonra”da Elmer, “Topraklama sisteminizin neden topraklanmamış olduğunu tartışmamız oldukça uzun sürecek. Size hızlı bir e-posta göndermeyi öneriyorum” dedi… Sırası geldiğinde, lütfen açıklamaları dikkatlice okuyun ve anlayın… E-posta adresini sordu ve ardından 73 dedi…
Tedirgin jambon, gerçekten de uzun zamandır beklenen e-postayı aldı. Homurdanan bir boğa gibi, ekteki belgeyi hızla alıp içeriğini okumaya başladı. Ekli belgede şunlar yazıyordu:
Sevgili sorunlu amatör radyo amatörü,
Önceki soru-cevap oturumumuza ek olarak, topraklama düzeninizin neden TOPRAKSIZ olduğunu açıklayan açıklamayı lütfen okuyun ve anlayın! Nedenini anlamak için, lütfen aşağıdaki Şekil 4’te gösterilen elektriksel eşdeğer devre çizimini inceleyin:
Şekil 4.
Elmer devam etti……
Topraklama teliniz 30 fit (9,1 metre) uzunluğundadır; bu uzunluk 7 MHz’de çeyrek dalga boyuna çok yakındır. Bu frekansta iletim yapmaya başladığınızda, verici kurulumunuz ve anten sisteminiz bu telin uzunluğu boyunca duran bir dalga görüntüsü oluşturacaktır. Bu, rezonans nedeniyle indüklenen RF voltajıyla gerçekleşir. Uzun topraklama teli iletim frekansında ¼ dalga boyu uzunluğundaysa, bu tel rezonansa girecek ve radyasyon yayan bir eleman gibi davranacaktır. Topraklama teli çeyrek dalga boyundan daha kısaysa, topraklamada değeri “Sıfır” (“A noktası”) ve ekipmanın devre topraklama noktasında “Yüksek” olan bir endüktif reaktans olarak görünecektir (Bkz. Şekil 4, “B noktası”).
Tel, iletim frekansının tam ¼ dalga boyundaysa, topraklama teli, tepesinde çok yüksek empedans bulunan (Şekil 4’teki “B” noktası) rezonanslı bir LC devresi gibi davranacaktır. Bu reaktans, RF akımının toprağa akışını engelleyen bir direnç (Empedans olarak adlandırılır) gibi görünecek ve tüm istasyon ekipmanının toprak dönüşünü, topraklama teli yokmuş gibi (veya RF’de bir yalıtkan gibi) topraklamanın üzerinde yüzdürecektir. Telin bir ucu doğrudan toprağa (Sıfır Empedans) bağlandığından, bu telin tepe noktasının (“B” olarak işaretlenen ekipmanın devre topraklama noktasında) yüksek empedans noktası (Yüksek Z) olduğu sonucu çıkar. Bu telin uzunluğu boyunca herhangi bir noktada rezonans frekansında görünen voltaj sabit dalgası şudur:
Şimdi anten temellerine geri dönersek ve yukarıda gösterildiği gibi Bay Ohm’un güç formülünü incelersek, “B” noktasında görünen voltaj aşağıdaki parametrelerle belirlenecektir:
- Verici ekipmanın gücü.
- “B” noktasındaki eşdeğer empedans değeri.
- Topraklama kablosunun dalga boyu cinsinden uzunluğu.
- Ve kulübedeki tüm düzenekte mevcut olan RF’den toprağa kaçak miktarı.
Hesaplama amacıyla, bir toprak kaçağı olduğunu varsayalım (Ekipman topraklaması ile topraklama). Kulübenin durumu (mobilya, ameliyat masası, beton zeminler ve duvarlar vb.) nedeniyle, örneğin “B” noktasındaki empedans 1000 Ω’dur. Bu durumda, aktif verici çıkış gücü 100 watt olduğunda bu noktadaki indüklenen voltaj şu şekilde olacaktır:
Hmmm… Kulübede RF olmasının sebebi bu! Çünkü “RF TOPRAKSIZ TOPRAKLAMA! Hi hi…” var.
Elbette, bu yalnızca toprak kaçağı varsa geçerlidir. Eğer yoksa, örneğin kuru mevsimde (nem ve rutubetin sıfır olduğu) durum daha da kötüleşecektir. Topraklama kablosunun tepesindeki empedans 1500Ω veya civarına yükselecektir. Dolayısıyla, bu koşullar altında ve enterpolasyonla, kurulumunuzun “B” noktasındaki voltaj şu şekilde olacaktır:
Aşağıda (Tablo 1’e bakın), farklı uzunluklarda topraklama kablosu kullandığınızda ve kulübenizde aynı parametreler mevcut olduğunda “B” noktasında oluşan voltaj sabit dalgaları gösterilmektedir. Voltaj değerleri, dalga boyu faktörü kullanılarak enterpolasyon yoluyla hesaplanmıştır.
Tablo 1.
Aşırı RF ortamında yaşıyorsunuz! Siz ve/veya ailenizden herhangi biri “kalp pili” takmadığı için şanslısınız. Yoksa, kahretsin! Artık ambrosia tarlalarının bir yerindesiniz! Kulübenizin yakınındaki bu RF seviyesi, ulaşabileceği mesafede büyük bir kaos yaratacaktır. Güvenliğiniz ve tüm istasyon ekipmanlarınız etkilenecektir. Ayrıca, iletim gücünü her artırdığınızda, “B” noktasındaki voltaj sabit dalgasının da artacağını unutmayın!
Elbette, Tablo 1’deki yukarıdaki alıştırma, “B” noktasındaki gerçek empedans 1000Ω ise doğrudur. Diğer empedans değerleri, gösterilenlerden farklı bir voltaj sonucu verecektir. Bu uca bağlanan herhangi bir yük, empedans değerini değiştirecek, ancak kısa ve uzun teller arasındaki voltaj oranları aynı kalacaktır. ¼ dalga boylu bir telin açık ucundaki empedansın yaklaşık 2000-3000Ω olduğunu unutmayın. Yukarıdaki örnek bu varsayımlara dayanmaktadır, ancak gerçek değerlere yaklaşacaktır. Bu hesaplamalarda, örneği basitleştirmek ve böylece oluşan voltajları vurgulamak için güç aktarım kaybı dikkate alınmamıştır.
Ayrıca, anten besleme noktası empedansı ile iletim hattı arasında büyük bir uyumsuzluk varsa, yüksek voltajlı bir sabit dalga, anten sistemi tuner çıkış terminalinde yüksek bir VSWR’ye neden olur. Bu sabit dalga, uzun topraklama kablosunun oluşturduğu mevcut sabit dalgaya ekleneceği için durumu daha da kötüleştirir. Sonuç felakettir! RF her yerdedir…
Tavsiyelerim:
- Topraklama çubuğunu kulübeye daha yakın bir yere taşıyın, böylece topraklama kablosu mümkün olduğunca kısa olur ve yankılanmaz.
- Çalışma frekansının ¼ dalga boyunda (veya tek katlarında) veya ona yakın olmayan kısa bir topraklama kablosu kullanın. Alıcı-verici kılavuzunuzun bu uzunlukta topraklama kablosu kullanmamanızı önermesinin nedeni de budur!
- Artık RF enerjisinin birleşmesini önlemek için topraklama kablosunu telefon hatlarından ve ana ev kablolarından uzak olacak şekilde döşeyin.
- Topraklama çubuğunu başka bir yere taşıyın ve topraklama kablosunu mümkün olduğunca yakın komşunuzdan uzakta olacak şekilde başka bir yerden geçirin.
- İletim hattı empedansını antenin besleme noktası empedansına eşit veya mümkün olduğunca yakın olacak şekilde ayarlayın; böylece tunerin çıkış terminalindeki VSWR’yi azaltın (Dikkat: tunerin giriş terminali değil! Çünkü tüm tunerler yalnızca alıcı-verici tarafındaki VSWR’yi ölçer)
Yakında sinyallerinizi duymayı sabırsızlıkla bekliyorum……
73s…
Elmer
Üç gün sonra ve bir sonraki hafta sonu boyunca, sorunlu amatör telsizci frekansta yeniden belirdi. Elmer onu şu yorumla onayladı; Hey ihtiyar! Sinyalin gürleyen sesle harika. Kristal berraklığında! Bu sefer ne yaptın? Kısa bir duraklamadan sonra, sorunlu amatör telsizci cevap verdi… Evet, yeni bir arkadaşım var! Kim? diye sordu Elmer. Sorunlu amatör telsizci dedi ki… yakın komşum! Çok teşekkürler merhaba merhaba! Tavsiyelerini takip ettim! Hepsi yuvarlak masa QSO’suna devam etti ve mutlu bir şekilde not alışverişinde bulundular. Elmer, bu amatör telsizcinin sonunda topraklama kablosunun yerini değiştirdiğini öğrendi; kablonun uzunluğu şimdi sadece 3 metreydi. Hala biraz uzundu ama güç kaynağı titreşimi gitmişti ve 100 watt PEP’te iletim yaparken mikrofon devresine RF sızıntısı ortadan kalkmıştı. Amatör telsizci sevinçten uçtu ve Elmer’a tekrar teşekkür etti.
Ek:
Kulübedeki yüksek RF ile başa çıkmanın basit bir cevabı yoktur, ancak yukarıdaki senaryolarda örneklenen paradigmalar, görünüşte mükemmel bir topraklama sisteminin temel kavramlarını ve çözüm yollarını sunmaktadır. Amatör telsizciliğe yeni başlayanların çoğu, radyonun temellerini ve amatör telsiz kulübesindeki fiziksel varlıkların RF ortamına maruz kaldıklarında nasıl davrandıklarını unutur. Temel prensiplerin unutulması ve amatör telsizcinin bu prensip ve temelleri gerçek uygulamaya uygulayamaması, zayıf güvenlik uygulamalarına, yüksek düzeyde elektromanyetik radyasyona maruz kalma tehlikesine ve zayıf RF topraklama teknikleri nedeniyle ekipman ve diğer istasyon aksesuarlarının tahrip olmasına zemin hazırlar. En kötü senaryoda, hassas regülatör algılama devresine sızan yüksek düzeyde dalgalanan RF nedeniyle güç kaynağı sonunda kendi kendini imha edecektir. Zayıf düzenleme nedeniyle, alıcı-verici “elveda” demek için takip edecektir. Sunulan senaryolar, amatör telsizcilik uygulamalarındaki gerçek yaşam deneyimlerinin uç örnekleridir. İki paradigma da temel sorunları ve kulübedeki yüksek RF seviyelerinin varlığını azaltmak için her biriyle nasıl başa çıkılacağını sunmaktadır. RF’yi tamamen sıfıra indirmek imkansız olmasa bile büyük bir başarı olacaktır, ancak RFI’yi hassas ekipman ve devreleri etkilemeyecek seviyelere düşürmek, devam eden bir hobinin güvenli ve tam memnuniyetini sağlamak için yeterlidir.
İyi bir elektriksel DC topraklama dönüşünün, amatör telsizde güvenliği sağlamak için yeterli olduğu düşüncesi bir yanılgıdır. Bu, kulübede RF varlığını azaltmak için hiçbir önlem alınmayan sunulan senaryolarda da tutarlıydı. Elbette, sunulan çözümlerin yalnızca kuplaj (topraklama döngüsü) olasılığını ve çalışma frekansında çeyrek dalga boyuna eşit veya yakın uzunluktaki uzun topraklama kablolarının (topraklanmamış topraklama) kullanımından kaynaklanan yüksek voltajlı sabit dalgaların azalmasını azalttığı düşünülebilir. Sunulan iki senaryodan öğrenilen derslerden doğabilecek bazı sorular aşağıdaki gibi öngörülebilir:
- Peki ya senaryo 2’deki sorunlu amatör telsizci topraklama çubuğunu kulübeye daha yakın bir yere taşıyamazsa?
- Topraklama kablosu kısaltılamıyorsa Elmer’in başka hangi önerileri olabilir?
- Senaryo 1 ve 2’de önerilen tüm düzeltici önlemler uygulandıktan sonra RFI devam ederse ne olur?
Bunlar iyi tahmin edilmiş sorular. Tüm amatörler, evlerinin QTH’sinin zemin katına telsiz kulübeleri kurduracak kadar şanslı değil. Birçoğu “Uçurum sakinleri” olarak adlandırılır; yani kulübeleri apartman ve sitelerin üçüncü veya daha yüksek katları gibi yüksek katlarda bulunur. Bu uçurum sakinleri, topraklama kablolarını toprağa doğru kısaltma avantajından yararlanamayabilir. Bu duruma rağmen, dikkate alınması gereken etkili önlemler mevcuttur. Bunlardan bazıları yeni, bazıları ise telsizcilik dünyasının yaşı kadar eskidir.
Elmer’a bu sefer ulaşılamıyor, ancak bu yazar ilk iki soruyu yanıtlama fırsatını değerlendirecek. İki etkili alternatif var. Bunlar:
Alternatif 1 – Dengeleme
Bu topraklama tekniği, amatör radyonun tarihi kadar eskidir. Bu tekniğin kullanımı 1895 yılına kadar uzanır. Toprak iletkenliği zayıf olduğunda daha etkili bir şekilde kullanılır. Ancak anteninizin topraktan daha yüksek bir rakımda verimli bir şekilde yayılım gösterebilmesi için bir RF topraklamasına da ihtiyacı olduğundan (bunun nedeni bu makalenin kapsamı dışındadır, ancak gelecekteki makalelerde ele alınabilir), iki işlevi yerine getirmek üzere kurulabilir. Yani, topraktan yüksekteyken anten için yapay bir topraklama sağlamak ve RF’yi istasyon ekipmanından uzak tutmak. Kurulum aşağıdaki Şekil 5’te gösterilmiştir.
Şekil 5.
40, 20, 15 ve 10 metre olmak üzere 4 amatör bantta çalışmak istediğinizi varsayalım. Kurulum prosedürü aşağıda verilmiştir:
- Her bir karşı ağırlık telini, her bir çalışma frekansının tam ¼ dalga boyunda kesin.
- Her birinin bir ucunu tek topraklama noktası terminaline bağlayın (bkz. Şekil 5).
- Karşılıklı tüm uçları serbest ve serbest bırakın (bağlantı yok). Daha iyi verimlilik için, Şekil 5’te gösterildiği gibi her bir teli radyal olarak, istasyon ekipmanından uzağa doğru uzatın ve yayın. Ancak tellerin konumu ve yönü kritik olmadığından, her birini apartman binasının yan duvarına sabitlemek isteyebilirsiniz (elbette uçlarını küçük yumurta yalıtkanları kullanarak yalıtmanız gerekir). Diğer bir alternatif ise, her bir telin aşağıya doğru sarkmasına izin vermek, ancak yine de teller yayılmalıdır. Bunu nasıl yapacağınız, üretken hayal gücünüze bağlı olacaktır.
- Şimdi, topraklama çubuğuna ulaşabilen en uzun kabloyu (belki de ¼ l 40 metrelik bant dengeleyicisi) bulun ve bunu elektrik topraklamanız olarak belirleyin. Buradaki fikir, bu kabloyu bir bıçak anahtarı aracılığıyla topraklama çubuğunuza bağlamaktır. İstasyonu çalıştırırken bıçak anahtarı açık konumda olmalıdır. Ancak çalışmayı bıraktığınızda ve güvenlik nedeniyle, bir elektrik topraklaması sağlamanız gerekir. Aşağı inin ve anahtarı kapatın. Ancak, istasyonu her “AÇIK” olarak işaretlediğinizde bu anahtarı her zaman açmayı unutmayın.
Dengeleme Prensibi – Eskiden bu düzenek, aslında bir çeyrek dalga anteni olan “Marconi anteni”ni tamamlamak için kullanılırdı. Rezonans, doğru uyum ve verimli radyasyon özelliklerini sağlamak için anten devresini tamamlamak üzere bir çeyrek dalga elemanı eklenir. Bu, günümüzde yerden yüksekte bulunan çeyrek dalga ve 5/8 dalga antenlerine kurulan radyal sisteme benzer. Aynı tekniği, RF’yi istasyon ekipmanından uzak tutmak için de kullanabiliriz. Elektriksel eşdeğer devre aşağıdaki Şekil 6’da gösterilmiştir:
Şekil 6.
Karşı ağırlık aslında yapay bir topraklamadır. Çeyrek dalga boyunun bir ucu sistemin devre toprağına (RF üreteci veya vericisi) bağlanır ve diğer ucu serbest bırakılır. RF üreteci aktif olduğunda, bu telde sinyalin bir görüntüsü oluşturulur ve bir gerilim sabit dalgası indüklenir. Bu gerilimin büyüklüğü, uzunluğu boyunca çeşitli noktalarda ¼ dalga boyu bir antene benzer. Bu telin açık ucu yüksek empedanslıdır (anten teorisine bakın) ve jeneratörün devre toprağına bağlı karşı uç sıfırdır. Bundan, jeneratör tarafındaki gerilimin sıfır (devre toprağı) ve açık ucun yüksek gerilim olduğu sonucu çıkar.
Yüksek RF gerilim noktasının artık senaryo 2 durumunda geliştirilen gerilim noktalarının tersi olduğuna dikkat edin (Bkz. Şekil 4). Bu özellikten yararlanılarak, karşı ağırlığın kullanımı yüksek gerilimi istasyon ekipmanından uzaklaştıracaktır. Her çalışma bandının ayrı bir karşı ağırlığı varsa, çalışma bandı değiştirildiğinde her bir karşı ağırlık da çalışacaktır. Bu da çok bantlı çalışmaya olanak tanır ve kulübede şiddetli radyo frekans girişimini (RFI) önler.
DİKKAT! —- Karşı ağırlık telleri RF enerjisi yayacaktır. Tellerin herhangi birinin ucunun evinizdeki ev aletlerinin veya yakın komşularınızın yakınına uzanmadığından emin olun.
Alternatif 2 – RF Bastırıcı Topraklama Sistemi
Bu, son yıllarda birçok amatör telsizci tarafından, özellikle de 2003 yılında makaleyi yayınlayan William Chesney/N8SA (bkz. http://www.hamuniverse.com/grounding.html) tarafından geliştirilen ve tanıtılan yaratıcı bir cihazın modern versiyonudur. Bu topraklama sistemi, amatör telsizcilikte hem elektriksel topraklama hem de RF topraklama gereksinimlerini karşılar. Cihaz, uzun topraklama kabloları için tasarlanmıştır. Topraklama cihazı, istasyon ekipmanının yakınında yüksek voltajlı duran dalgaların birikmesini önlemek için topraklama kablosunun RG-8 iletim hattı gibi bir kalkanla çevrelendiği bir koaksiyel hat kullanır. Bu topraklama hattı uzunluk hassasiyetine sahip değildir ve herhangi bir uzunlukta endişe duymadan kullanılabilir. RF’yi kulübeden uzak tutar. Bu pratik topraklama sisteminin kablolama düzeni aşağıdaki Şekil 7’de gösterilmiştir:
Şekil 7.
RF bastırıcının montajı – Mevcut topraklama kablosunu çıkarın ve topraklama çubuğuna ve kulübeye ulaşacak kadar uzunlukta bir RG-8 koaksiyel iletim hattı ile değiştirin. Bir uçta, koaksiyel korumayı RG-8’in merkez iletkenine kısa devre yapın (lehimleyin) ve topraklama çubuğuna ulaşmak için bağlanacak kalan pigtail’i kısa, kalın, masif bakır bir tele lehimleyin (Bkz. Şekil 7). Diğer uçta, merkez iletkeni ortaya çıkarmak için koaksiyel kabloyu soyun ve korumasının bir kısmını çıkarın. Merkez iletkeni cihazın devre toprağına bağlayın. Koaksiyel korumayı bu uçta açık bırakın ancak bir seramik disk kondansatörü bağlayın (C1 = 0,001 ila 0,1 μF / I Kilo Volt olarak işaretlenmiştir). Bu kondansatörün bir terminali koaksiyel korumaya, diğer terminali ise merkez iletkene bağlanır (Bkz. Şekil 7). RF bastırıcı topraklama sistemi artık tamamlanmıştır.
Elbette, kapasitör değeri en düşük çalışma frekans bandına ve Koaksiyel kablo uzunluğuna bağlı olarak seçilebilir. Doğru değer, RF barakada kaybolana kadar (en düşük bantta) veya konuşurken veya yayın yaparken dudaklarınızın yanmayacağı veya elektrik çarpmayacağı (metal mikrofon kutusuna dokunduğunuzda) zamana kadar seçilir. Ancak, YÜKSEK VOLTAJLI BİR KAPASİTÖR KULLANMALISINIZ, minimum yaklaşık 1KV, ancak ne kadar yüksekse o kadar iyi. Aksi takdirde, ZAP!!!, bu terminalde 500 volt veya üzerinde bir yüksek voltajlı sabit dalga dalgalanması anında oluşursa, bu kapasitör patlayacaktır.
Şekil 7’de gösterilen devre, etkili bir RF topraklama düzeneğidir. Yazarın kulübesi ikinci kattadır ve 1989’dan beri kullanılan aynı topraklama sistemini kullanmaktadır; 1 KW doğrusal amplifikatör kullanımdayken bile kulübede RFI yoktur. DU1FLA/Estoy da aynı topraklama sistemini kullanmaktadır. C1 için 0,01 μF / 1 Kv kapasitör kullandık.
RF bastırılmış topraklama sisteminin prensibi – İncelemeyle (bkz. Şekil 7), topraklama teli koaksiyel kalkan tarafından etkili bir şekilde çevrelenmiştir, bu nedenle bu telde yüksek voltajlı sabit dalga oluşamaz. Ancak, kalkan açıkta ve yüzer durumda olduğundan, koaksiyel kalkanın dış yüzeyinde yüksek voltajlı bir sabit dalga görünecektir. Bu voltaj, kısa devre yapılmış uçta (toprak çubuğu terminali) Sıfır, açık uçta ise yüksektir. Koaksiyel kalkanın yüksek voltajlı ucu ile merkez iletken arasına bir kondansatör bağladığınızda (bkz. Şekil 7), bu kondansatörün empedansı çalışma frekansında çok düşüktür ve bu nedenle kalkan ile merkez iletken arasında düşük empedanslı bir yük görevi görür (Düşük reaktansı = Z, Ohm cinsinden). RF akımı bu kondansatörden kolayca akacak ve kalkan tarafından çevrelenen merkez iletkene ve son olarak toprağa yönlendirilecektir. Dış kalkanın iç yüzeyi ile merkez iletken arasında yüksek voltajlı sabit dalgaların birikmesi, RG-8’in karakteristik empedansının yalnızca 50-52Ω olması nedeniyle bastırılır. Ayrıca, kalkanın açık ucu ile merkez iletken arasındaki dış kapasitör (C1) üzerindeki voltaj düşüşü;
Bu kapasitörün paralel reaktansı ve RG-8 iletim hattının toplam kablo kapasitansı, voltaj düşüşünü daha da azaltacaktır. Ayrıca, çalışma frekansı arttıkça C1’in reaktansı da azalacaktır. Dolayısıyla voltaj düşüşü daha da düşük olacaktır. Bu, koaksiyel topraklama kablosunun fiziksel uzunluğunun elektriksel olarak yaklaşık 1 metreden az olmasıyla eşdeğerdir (Bkz. Tablo 1).
7,035 MHz’in üzerindeki yüksek RF çalışma frekanslarında voltaj zayıflama eğrisi, oktav başına eksi 6 dB oranında ilerleyecektir. Bu, çalışma frekansı iki katına çıktığında (14,07 MHz), C1 üzerindeki voltajın orijinal genliğin yarısına düşeceği anlamına gelir. Ayrıca, koaksiyel hattın merkez iletkeni doğrudan bir topraklamaya bağlı olduğundan, otomatik olarak elektriksel güvenlik toprağınız haline gelir. Beğendiniz mi?
Sunduğumuz ve tartıştığımız konu, toprak döngüleri ve topraklanmamış RF topraklamaları gibi cihazlarımızın yakınındaki sorunlu RF enerjisini nasıl uzak tutacağımızla ilgiliydi! Ancak, anten sistemiyle iletim ve alım sırasında çalışacak iyi ve etkili bir RF topraklama sistemini nasıl kuracağımız (ister beğenin ister beğenmeyin, sisteminizin buna ihtiyacı var!) bambaşka bir konu. DX çalışmaları için etkili bir yayılım sağlamak, iyi bir RF topraklama kurulumu gerektirir. Sadece cihazlarınızın topraklamasını iyileştirmiş olmak, aynı zamanda etkili bir RF topraklama sistemine sahip olduğunuzun garantisi değildir… Bir gerçek daha!
Anten sisteminizle uyumlu çalışacak iyi bir RF topraklama hattı geliştirmek veya oluşturmak, bu makalede ele alınmayan başka bir konudur. Benzer şekilde, beklenen 3 numaralı soruyu cevaplamak da başka bir makale için ayrı bir konu gerektirir. “Yakın alan etkileri” ve amatör telsiz ekipmanlarının uygunsuz topraklama sistemlerinden kaynaklanmayan, ancak bir şekilde ilişkili olan yüksek RF alanlarına aşırı maruz kalmasından kaynaklanan çok sayıda RFI nedeninin ele alınması ayrı bir konudur. Mevcut alan bu konuların genişletilmesini gerektirmemektedir, ancak umarız bunlar gelecekteki makalelerde ayrı ayrı ele alınacaktır.
Bu makalenin, okuyucunun etkili topraklama paradigmalarının önemini ve amatör telsizde topraklamanın gerçeklerini ve yanlışlarını anlamasını sağladığı umulmaktadır. Bir kulübeyi RF’den arındırmak ve sağlam bir elektrik topraklama tekniği kullanmak, çalışma ortamında yüksek RF enerjisi seviyeleriyle uğraşırken topraklamanın yönlerini ele almak amatör operatörün sorumluluğundadır. Kişisel güvenlik, hassas ekipmanların hasar görmesi ve işletme topluluğunda ciddi RF’nin önlenmesi konularını ele almak için ekipmanların etkili bir şekilde topraklanması zorunludur.