MODERN HABERLEŞME TEKNİĞİNDE GÜRÜLTÜ SICAKLIĞI

UDK : 621.396 : 621.896.968

Modern Haber/eşme Tekniğinde Gürültü Sıcaklığı

1. Giriş :

Haberleşme sistemleri genel olarak verici, verici anteni, yayılma ortamı, alıcı anteni ve alıcıdan meydana gelirler. Alıcı çıkışında istenen gürültüsüz bir işarettir ve bu şart genellikle haberleşme uzaklığını ve aktarılan haber miktarını kısıtlar. Bu güçlüğü kaldırmak için «Parametrik Yükselteç», «Maser», gibi gürültüyü azaltıcı, daha doğrusu sisteme az gürültü katan cihazlar geliştirilmiş bulunmakta ve devamlı olarak bu yönde çalışmalar yapılmaktadır. Bu yazı serisinde modern bir haberleşme sisteminin ana problemleri ile kullanılan bazı yeni tarifler ve cihazlar kısa olarak anlatılacaktır. Kullanılan bir çok teknik kelimelerin Türkçeleri ya hiç bulunmamakta veya henüz alışılmamış, durumda olduğundan, okurların eleştirme ve teklifleri kıvançla karşılanacak ve ilerıki yazılarda kullanılarak yeni eleştirmelere yol açılacaktır.

2. Gürültü Kat Sayısı:

Bir elemanın gürültü durumu «Gürültü Kat Sayısı> ile verilmekte ve bu terim giriş işaret /gürültü oranının, çıkış işaret/gürültü oranına bölümü şeklinde tarif edilmektedir, ki matematiksel olarak :

Sg/N 9

(D

ifade edilir ve bu eşitlikte F gürültü kat sayısını, S girişteki işaret gücünü, Ng girişteki gürültü gücünü, Sç çıkıştaki işaret gücünü, Nç çıkıştaki gürültü gücünü göstermektedir. Pratikte bu sayı desibel cinsinden aşağıdaki şekilde ifade edilir •.

F = 10. loğ F = 10. loğ -

---10. loğ

Ç (2)

Eğer bir dört uçlu, tatbik edilen işarete hiç bir gürültü ilâve etmiyorsa kendisi bir zayıflatıcı veya bir yükselteç olarak, girişindeki işaret ve gürültüyü ayni oranda zayıflatır veya yükseltir ve böylece girişteki işaret/gürültü oranı çıkışta

Elektrik Mühendisliği 120

Dr. Y. Müh. H. Ş. OBANÇ (O.D.T.U.)

da aynen korunmuş olur. Bu durum (1) e göre

verir ki araş-

F = l yani (2) ye göre

tırmaların bütün amacı böyle bir elemanı elde

edebilmek; daha doğrusu buna yaklaşmaktır.

3. Gürültü Sıcaklığı :

Bir direnç, gürültü ölçen bir cihazın girişine bağlandığı zaman, dar bir frekans bandı (df) içinde etkili gerilim olarak :

eat. = Ve2 = V 4kTRdf volt ölçülür Bu

(3)

eşitlikte :

k : 1.37 x 10-3 joule/°K (Boltzman Katsayısı) T : °K ............................ (Direncin sıcaklığı) R: Q .......................... (Direncin değeri) df : Hz ........................ (ölçü aletinin gürültü band genişliği)

Bu durumda bir direnci gürültüsüz bir direnç ve gürültüsünü gösteren bir gürültü kaynağı ile temsil etmemiz mümkün olur. (Şekil : l a)

"M

9»ril!m

kaynağı

R (gürültüsüz) akım kaynağı Şekil : l a.

R(gürültüsüz)

Böylece, bir direncin uçlarına gürültüsüz bir direnç bağlanırsa (Şekil : l.b) ve bu bağlanan direnç esas direncin değerine eşitse devreden geçen akım

2R ve gürültüsüz direnç üzerinde harcanan güç, id bu durumda gürültülü dirençten çekilebilecek maksimum gücü temsil etmektedir.

Diğer taraftan gürültü kat sayısı, F, (1), aşağıdaki şekilde yeniden yazılabilir :

Rinormat) <> R (gurultu süz )

ŞeTcll : l b.

(5) 4R

Bu durumda, bir direncin gürültüsü, kendisinin direnç değerinden bağımsız olarak ve yalnızca sıcaklığı ile ifade edilebilir. Yukardaki ifadede k bir sabit ve df de ölçü aletinin bir özelliği olduğu için dirençle bir ilgileri yoktur. Kısaca bir direncin verebileceği maksimum gürültü gücü yalnız ve yalnız sıcaklığına bağlıdır ve direncin değerine bağlı değildir.

4. Gürültü Kat Sayısının Gürültü Sıcaklığı Cinsinden ifadesi:

Bir iki uçlunun verebileceği maksimum gürültü gücü Pmakj. ise bu iki uçlu, ayni maksimum gücü verebilecek dirençle ayni sıcaklıktadır geklinde bir tarif yapmak mümkündür.

= kTdf .......... (6)

* maks

• maki

'direnç iki uçlu

Bu durumda iki uçlu Pmakj

watt gürültü

iki uçlu

gücü verebilir diyeceğimize, bu iki uçlu T "K sıcaklığındadır diyebiliriz. Bu noktada belirtilmesi

gereken husus bu T °K sıcaklığının genel olarak,

iki uçlunun gerçek sıcaklığı ile, hiç bir ilgisinin

bulunmamasıdır. Kısaca, gürültü sıcaklığı yalnız

ve yalnız o iki uçlunun verebileceği maksimum

gürültü gücünün bir ölçüsüdür ve k (Boltzman

Katsayısı) yi kullanmadan hesap yapmak mümkün olur.

özet olarak; bir iki uçlunun verebileceği maksimum gürültü gücü Pmoks- ise bu iki uçlunun gürültü sıcaklığı :

* maki

T=•

(7)

kdf

veya bir iki uçlunun gürültü sıcaklığı T °K dendiği zaman bu iki uçlunun verebileceği maksimum gürültü gücü :

uçlu demektir. 30

(9)

sa.G

N.G

bu e§ıtlikte G elemanın kazancını göstermektedir ki bu birden büyük veya küçük olabilir. Gürültü kat sayısının ölçülmesi esnasında giriş, uçlarının uygun bir dirençle kapatılması gerektiği göz önünde tutularak gürültü katsayısı aşağıdaki/ Şekilde tarif edilmiştir.*

«Belirli bir frekanstaki gürültü kat sayısı, ayni frekansta çıkıştaki maksimum alınabilecek gürültü gücünün, gene çıkışta ölçülen fark girişindeki 290 °K (17 °C) rezistanstan alınarak elemandan geçip çıkığa erişen gürültü gücüne oranına eşittir.»

Böylece çıkıştaki maksimum alınabilecek gürültü gücü, Nç, girişteki direncin verebileceği gü rültü gücü, k 290 df, ve yalnız bu gücün elemanın çıkışındaki değeri, G k 290 B, ve böylece gürültü katsayısı :

(10)

G.k.290.B

ki burada B elemanın gürültü band genişliğini temsil etmektedir ve şu şekilde tarif edilir :

B=

G

G(f maks

)

d

f

(10a)

Bundan da anlaşılacağı üzere (1) de verilen tarifi «Ancak ve ancak giriş gürültü sıcaklığı 290 °K olduğu takdirde gürültü kat sayısı giriş işaret gürültü oranının çıkış işaret gürültü oranına bölünmesine eşittir» şeklinde değiştirmek gerekmektedir

Bu durumda dört uçlunun çıkışında alınabilecek maksimum güç

Ç> maks :kB.F.G.290 watt........................................ (11) ve evvelce yaptığımız tarife göre (7)

gürültü sıcaklığı

k.B F.G.290

T =------------------- = F.G.290 °K,

(12)

k.B

bu sıcaklığın bir kısmı dört uçluda meydana gelmiş olup bir kısmı da girişinde bulunan ve 290 °K gerçek sıcaklıkta olan dirençten gelmektedir. Bu son kısım 290.G °K dir, çünkü girişteki güç, k.290.B, dört uçludan geçince k.290-B.G., şeklini alır ve sıcaklık cinsinden de 290.G ye eşittir. Böylece yalnızca dört uçluda meydana gelen sıcak-' hk :

* Proc. IRK, July 1957, 3. 1000.

= F.G.290 — G.290 dört uçlu

= (F —1) G.290 °K

(13)

(13) den görüldüğü üzere bir dört uçluyu

hem gürültü katsayısı hemde kazancı ile tarif

etmek gerekmektedir. Genellikle bu gürültü girişte

meydana geliyormuş gibi kabul edilir ve

tabiatiyle çıkışta bu sıcaklığı (gücü) verebilmesi

için girişteki gürültü (13) ün kazanca

bölünmesi ile elde edilir. Böylece dört uçunun

etkili giriş gürültü sıcaklığı :

TelK. = (F — 1) 290 °K ................................. (14)

Bu tarif bilhassa uzay haberleşmesinde çok faydalı olmaktadır. Çünkü, antenden giren gürültü genellikle sıcaklık cinsinden tarif edilegelmiş olmakta ve meselâ anten sıcaklığı 100 °K, alıcı etkili giriş sıcaklığı 300 °K dendiği zaman girişteki gürültü durumunu daha iyi olarak canlandırmak mümkün olmaktadır.

Son gelişmeler alıcı gürültüsünü o kadar çok küçültmüş durumdadır ki, desibel olarak gürültu kat sayısının verilmesi kullanışsız şekle girmiştin Bu durumu, yani gürültü kat sayısı yerine gürültü sıcaklığının kullanılmasının sağladığı kolaylığı aşağıdaki misalde daha iyi görebiliriz :

Alışılagelmiş metotla;

antilog - -—l

10-F—Tl=anatnitliolğo-g - (15)

= 10 + 19/10 + 5/200 = 11 925 FT (db) = 10.log 11.925 — 10.7637 db Sıcaklık cinsinden ise (14e göre) TT = (11925 —1).290 = 3168.25 °K

Kolaylıkla gösterüebilirki gürültü sıcaklığı kullanılarak tüm sistemin giriş sıcaklığı aşağıdaki şekilde yazılabilir :

TT = T, + •

(16)

= 2610 + 5510/10 + 1450/200 = 3168.25 °K

Mümkün olduğu takdirde gelecek yazıda, uzun zamandır Radyo - Astronomide kullanılan ve fa-

Gj=20 F,

G,=-10F, =10

=13 db

db T =2610

°K

Ta*55100K

özellikleri şekil : 2 de belirtilen üç yükselteç ardısıra (kaskad) bağlanmış durumdadır ve

tüm sistemin giriş gürültü durumu bulunacaktır.

KXXXXXXX*XXXXXXXXXXXXXXX*^^

G; .20

F, « 9 db

T3 =U50°K kat haberleşme sistemlerinde ancak uzay haberleşmesi çalışmalarından sonra kullanılmaya başlanan «Anten Sıcaklığı» kavramı bu yazıdan yararlanarak anlatılacaktır

İyi İngilizce Bilen Mühendisler Aranıyor

ÇUKUROVA ELEKTRİK ANONİM ŞİRKETİ'NİN KURMAKTA OLDUĞU HİDROLİK VE TERMİK SANTRAL VE ŞEBEKE İŞLERİNDE, BÜRODA VEYA İŞYERİNDE DAİMÎ VEYA MUVAKKAT OLARAK ÇALIŞACAK ASKERLİĞİNİ YAPMIŞ İYİ İNGİLİZCE BİLİR ELEKTRİK, MAKİNA VE İNŞAAT MÜHENDİSLERİNE İHTİYAÇ VARDIR.

ARZU EDENLERİN ÇUKUROVA ELEKTRİK A.S. ADANA ADRESİMİZE (BAY ZEKİ TURGAY VEYA VAKIF ACUNSAL'IN DİKKATİNE) İŞARETİ İLE BİLDİRMESİNİ RİCA EDERİZ. TAHSİL VE ÇALIŞMA DURUMU İLE ÜCRET HUSUSUNDAKİ DÜŞÜNCELERİN DE BİLDİRİLMESİ İYİ OLACAKTIR.

ÇUKUROVA ELEKTRİK A.Ş.

****X****»«^*********XX^

(E. M. — 433)