Radyo Dalgaları

R

adyolu saatinizden yükselen, sunu-cunun anonsunu taşıyan radyo dal-gaları. Gözünüzü açtığınızda sizi selamla-yan günün ilk ışığı. Mikrodalga fırına koy-duğunuz yiyecekleri ısıtan mikrodalga-lar. Arabanızda müzik dinlerken kullan-dığınız diskçaların içindeki lazer. Akciğe-rinizin filmi çekilirken kullanılan X-ışını.

Uzayıp gidebilecek bu listedeki şeylerin ortak özelliği hepsinin de elektromanye-tik dalga olması. Bu kadar farklı işi yapan elektromanyetik dalgaların bilgiyi nasıl ta-şıdığını hiç düşündünüz mü? Radyo

istas-yonundaki stüdyoda oturan sunucunun ağzından çıkan kelimeler size nasıl ulaşı-yor? Bu yolculuğun nasıl olduğunu ve du-raklardan bazılarını merak ediyorsanız, doğru yerdesiniz.

Mikrofon

Sunucunun ağzından çıkan sesler mik-rofona ulaşıyor. Mikrofondaki “dönüştü-rücü” sayesinde elektrik sinyallerine dö-nüştürülüyor. Şu an birçok çeşidi kullanı-lıyor olsa da ilk kullanılanlar karbon mik-rofonlardı. Hayatımıza giren başarılı bir-çok icatta olduğu gibi karbon mikrofon-larda da Thomas Alva Edison’un parma-ğı var. Karbon mikrofonların çalışma ilke-si aslında çok bailke-sit. Biri esnek iki elektro-tun arasına karbon tanecikleri konulur ve bu iki elektrot arasına voltaj farkı uygula-nır. Diyafram olarak isimlendirilen esnek elektrota çarpan ses, diyaframı içeri doğ-ru iter. Diyafram da karbon taneciklerini sıkıştırarak birbirine yaklaştırır. Üzerle-rindeki basınç artan karbon taneciklerinin

elektrik direnci dü-şer. İki elektrot ara-sından geçen doğru akımın değeri diren-cin değişmesiyle bir-likte değişir. Akım-daki bu değişiklik de elektrik bir sinyal oluşturur. Bu sayede diyaframın titreşim-leri elektrik sinyalle-rine dönüşmüş olur.

Dönüştürücü

Genellikle bir enerji biçimini başka bir enerji biçimine çeviren aygıtlara denir. Örneğin mikrofondaki karbon, ses ener-jisini elektrik enerjisine çevirir. Her rad-yonun vazgeçilmez parçası antenlerse ha-vadaki elektromanyetik dalgaları elektrik sinyaline çevirir. Ayrıca ısının ve ışığın seviyelerini ölçen detektörler, bu enerji-leri algılayıp elektrik sinyalenerji-lerine çevir-dikleri için de birer

“dönüştürücü”dür. Ampuller elekt-rik enerjisini ısıya ve ışığa dönüştürür. Tabii ki hiçbir enerji dönüşümü kayıpsız olmaz. Kayıp, genel-de çevrilmek istenen

enerjinin bir kısmının ısıya dönüşmesiy-le olur. Antendönüşmesiy-ler en verimli dönüştürücü-ler arasında sayılabilir. Doğru tasarlan-mış bir anten, beslenen elektrik gücünü % 80’i aşan bir verimlilikle elektroman-yetik dalgaya dönüştürülebilir. Edison’un icadı olarak bildiğimiz ampul ise en kö-tü dönüşkö-türücülerden biridir. Sıradan bir ampul elektrik enerjisinin % 5’inden da-ha azını görünür ışığa çevirir.

Not: Edison en pratik ve uzun ömür-lü ampuömür-lü icat etmiş olsa da teknoloji ta-rihçileri elektrik enerjisini benzer şekilde ışığa çevirmeyi başarmış 20’den fazla mu-cit sayar. Murat Yıldırım

Nasıl Çalışır?

Radyo Dalgaları

60 Sinyal

Karbon tanecikleri Pil Esnek elektrot Sabit elektrot

Sinyal

Antenler

Sunucumuzun neşeli sesi elektrik yallerine dönüştü. Simdi ise elektrik sin-yallerinin elektromanyetik dalgalara dö-nüşmesi gerekiyor. Dergimizin 536. sa-yısındaki (Temmuz 2012) “Elektroman-yetik Dalgalar” başlıklı yazıdan da hatır-layacağınız üzere, elektronlar ve elekt-ronların akışı elektrik alan oluşturu-yor. Elektronların akışı aynı zamanda bir manyetik alan da oluşturur. Manye-tik alandaki değişiklikler ise ikincil bir elektrik alan oluşturur. Bunu basit bir de-neyle açıklayalım. İletken bir tele bir pil ve anahtar bağlamakla başlayın. Bir kaç santimetre uzaktaki başka bir tele has-sas bir voltaj veya akım ölçer bağlayın.

Anahtarı açıp kapamaya başladığınızda iki tel birbirine değmediği halde voltaj farkının değiştiğini ve bir akım oluştuğu-nu göreceksiniz. Evet, başardınız. Birkaç santimetre öteye de olsa, sadece statik de olsa radyo yayını yaptınız. Eğer anahtarı Mors alfabesine göre açıp kapatabilirse-niz, kablosuz (yani wireless) bilgi iletimi yapabilirsiniz. Bu kadarcık zahmete da-hi katlanmak istemiyorsanız radyo din-lerken ışıkları açıp kapatırsanız, tama-mıyla aynı fiziksel sebeplerden kaynak-lanan statik gürültüyü radyonuzdan du-yabilirsiniz.

Radyo istasyonlarında güç kaynakla-rındaki anahtarları sürekli açıp kapatma-dıklarına göre radyo yayınları nasıl yapı-lıyor? (Dergimizin 536. sayısındaki (Tem-muz 2012) “Akımlar Savaşı” başlıklı yazı-daki alternatif akımı hatırlayın.) Akımın yönü, sinüs dalgası şeklinde olacak şekil-de, periyodik olarak sürekli değiştirilebi-liyor. Sürekli değişen akım yönü manye-tik alanı, değişen manyemanye-tik alan da

elekt-rik alanı oluşturuyor. Aynen pilli düze-neğimizde birkaç santimetre öteye ilet-tiğimiz gibi değişen bu alanlar sayesin-de elektromanyetik ışıma (bu durumda radyo yayını) gerçekleşiyor ve yapılan ya-yın kilometrelerce öteye iletilebiliyor. Fa-kat yaptığımız bu yayında daha sunucu sesi ya da herhangi bir bilgi yok. Elektrik sinyallerine çevirdiğimiz bu sesleri akı-mın yönünü değiştirmek için kullandı-ğımız sinüs dalgalarına bindirmemiz ge-rekiyor. Bunu yapmak için kullanılan iki yaygın yol var: AM (Amplitude

Modula-tion-genlik modülasyonu) ve FM (Fre-quency Modulation-frekans

modülasyo-nu). Bu kısaltmalar aynı zamanda kul-landığımız radyo bandını da temsil eder.

Genlik modulasyonunda elektrik sinyal-ler radyo dalgasının frekans şiddetini de-ğiştirecek şekilde sinüs dalgasıyla etki-leştirilir. Frekans sabit kalırken verici an-tende titreşen elektronların sayısı azalır veya artar. Frekans modülasyonunda ise elektrik sinyalindeki değişiklikler taşıyıcı frekansta ufak değişikliklere yol açacak şekilde taşıyıcı radyo dalgasıyla etkileşir.

Bir başka deyişle, antendeki elektronla-rın sayısı sabit kalırken hızları normale göre biraz azalır veya artar. Radyo dalga-sında yapılacak modülasyonun dalganın frekansı ile bir ilgisi olmamasına rağmen, Türkiye’de FM bandı 87,5-108 Mhz aralı-ğında, AM bandı ise 522-1620 Khz ara-lığında. Ufak değişiklikler olabilmesine rağmen hemen hemen tüm dünyada da benzeri aralıklar kullanılıyor.

Elektromanyetik dalgalar radyonuzun antenine ulaştığında antendeki elektron-ları hareket ettirmeye başlar, aynen pilli düzeneğimizin anahtar açıp kapandığın-da diğer telde akım ve voltaj farkı oluş-turması gibi. Böylece sunucunun sesin-den elde edilen elektrik sinyaller radyo-nuza kadar ulaştı. Şimdi ise bu sinyalle-rin tekrar sese çevrilmesi gerekiyor.

Hoparlör

Mikrofonun esnek elektrotuyla elekt-rik sinyallerine çevirdiği ses dalgalarını tekrar üretmeliyiz. Bunu hoparlör kul-lanarak yapıyoruz. Hoparlörler elektrik enerjisini ses enerjisine çeviren dönüş-türücülerdir. Hoparlörün çalışma ilke-si aslında çok bailke-sit. Bir hoparlör bailke-sitçe üç kısımdan oluşur. Esnek bir diyafram, sabit bir mıknatıs ve bunların arasında-ki bir elektromıknatıs. Elektromıkna-tıs üst üste sarılmış bakır tellerden oluş-muş bir bobin olabilir. Bobin diyaframa tutturulur. Bakır tele elektrik verildiğin-de bobinin etrafında manyetik alan olu-şur. Bu alanın en güçlü olduğu yer bobi-nin ortasıdır. Sabit mıknatısın manyetik alanıyla etkileşime geçen elektromanye-tik alan, diyaframı hareket ettirir. Elekt-rik sinyalindeki değişimler diyaframı bu değişimlere göre hareket ettirir. Diyaf-ram da etrafındaki havayı titreştirerek mikrofon tarafından algılanan ses dalga-larını tekrar üretir. Bilim ve Teknik Der-gisindeki “Kendimiz Yapalım” köşesinde

(http://www.biltek.tubitak.gov.tr/geli-sim/elektronik/index.htm) basit bir

ho-parlörü evde nasıl yapabileceğinizi bula-caksınız.

Bu arada hoparlörden sunucunun se-si bir kez daha yükseliyor: “Tekrar görüş-mek üzere.”

Bilim ve Teknik Ekim 2012

murat.yildirim@tubitak.gov.tr 61 Genlik modülasyonu Frekans modülasyonu Volt Pil 60_61_nasil_calisir_yeni.indd 61 28.09.2012 11:01