LNA Nedir niçin kullanmaliyiz..Ya da kullanmalı mıyız?

LNA (Low Noise Amplifier), Türkçe'de Düşük Gürültülü Yükselteç olarak bilinir. Elektronik ve telekomünikasyon sistemlerinde kullanılan bu cihazlar, radyo frekansı (RF) sinyallerini güçlendirirken eklenen gürültüyü minimumda tutarak sinyalin kalitesini artırırlar. Özellikle zayıf sinyallerin alınması ve işlenmesi gereken sistemlerde kritik önem taşırlar.

Noise Figure (NF) Nedir? Noise Figure (Gürültü Figürü veya Noise Factor), bir elektronik cihazın (örneğin bir LNA'nın) sinyali işleme sırasında eklediği gürültünün ölçüsüdür. Daha düşük bir NF değeri, cihazın daha az gürültü eklediği anlamına gelir ve bu da daha iyi bir sinyal kalitesi sağlar. NF, genellikle desibel (dB) cinsinden ifade edilir.

SNR (Signal-to-Noise Ratio) Hesaplama ve Örneği: Bir alıcı sistemi düşünelim: Anten -120 dB gücünde bir zayıf sinyal alıyor ve bu sinyal 10 metrelik bir koaksiyel kablo ile bir telsize iletiliyor. Koaksiyel kablonun 10 dB kaybı olduğunu varsayalım.

1. Sinyal Koaksiyel Kabloya Girmeden Önce (LNA Kapalı):

   • Sinyal gücü: -120 dB

2. Koaksiyel Kablo İletimi:

   • 10 dB kayıp eklendiğinde, sinyal gücü: -120 dB - 10 dB = -130 dB

3. Telsize Ulaşan Sinyal (LNA Kapalı):

   • -130 dB

LNA'nın önemi burada devreye giriyor. LNA, sinyali güçlendirirken eklediği gürültüyü minimize eder ve böylece SNR'yi artırır.

4. LNA Kullanıldığında:

   • LNA'nın ortalama 20 dB kazanç sağladığını varsayalım.
   • Sinyal gücü LNA sonrası: -130 dB + 20 dB = -110 dB

5. Gürültü Figürü (Noise Figure - NF) Hesaplama:

   • Örneğin, LNA'nın Noise Figure'ü (NF) 0.6 dB olarak belirleyelim.
   • Telsize gelen sinyalde NF dahil edildiğinde: -110 dB + 0.6 dB = -109.4 dB

Bu hesaplamada, LNA'nın sağladığı kazanç ve eklediği gürültü seviyesi (NF) dikkate alınarak, telsizde alınan sinyalin güç seviyesi hesaplanmış olur. Şimdi SNR hesaplamasına geçelim.

6. SNR Hesaplama:

   • Telsizin alım hassasiyeti -135 dB olsun.
   • SNR (LNA Kapalı) = Sinyal Gücü - Telsizin Gürültü Seviyesi
   • SNR (LNA Kapalı) = -130 dB - (-135 dB)
   • SNR (LNA Kapalı) = -130 dB + 135 dB
   • SNR (LNA Kapalı) = 5 dB
   • Telsizin NF 4 dB kabul edilir ve eklenirse SNR= 1dB

7. SNR (LNA Kullanıldığında):

   • SNR (LNA Kullanıldığında) = Sinyal Gücü - Telsizin Gürültü Seviyesi
   • SNR (LNA Kullanıldığında) = -110 dB - (-135 dB)
   • SNR (LNA Kullanıldığında) = -110 dB + 135 dB
   • SNR (LNA Kullanıldığında) = 25 dB
   • Telsizin NF 4 dB kabul edilir ve eklenirse SNR= 21 dB

Bu hesaplamada görüldüğü gibi, LNA'nın kullanımı SNR'yi önemli ölçüde artırır. SNR ne kadar yüksek olursa, sistemdeki sinyal kalitesi o kadar iyidir ve zayıf sinyaller daha doğru şekilde algılanabilir.

Şimdi bazı örnek telsiz modellerinin NF hesaplarını da eklemek istiyorum.

FT-847 

NF: 5.5dB

Icom IC_705



IC-9700

IC-706 MKIIG
Receiver noise figure 8.5dB (preamp off)
FT-100
Receiver noise figure 5 dB (preamp off)
FT-817
Receiver noise figure 5.4dB
FT-991

Receiver noise figure 5.0dB

Adalm Pluto

Receiver noise figure 2.4dB

RTL-SDR

Receiver noise figure 17dB

Gördüğünüz gibi , bir LNA'nın 0.5-0.8 dB gürültü seviyesi yanında oldukça yüksek seviyelerde kalıyor.

Bu yüzden bir LNA eklemek her zaman alış seviyenizi etkileyecektir. Ancak, burada dikkat edilmesi gereken mümkünse LNA'nın tercihen giriş, ya da çıkışında bir bandpass filtre kullanarak sadece hedeflenen frekanstaki sinyalleri almasını sağlayarak LNA veya arkasındaki cihazın sature olmasını engellemek olmalı.

Ama LNA'nız yoksa da, cihazınızın PreAmp özelliğini aktive ederek NF değerini biraz daha düşürebilmeniz her zaman olası.

10 GHz saha denemeleri

 Selamlar herkese,

Geçtiğimiz bayram tatilini fırsat bilerek TA2SUA, TA2YGT ve TA9AAP ile beraber bir saha testi yapmaya karar verdik.

Ekipman olarak benim tarafımda

F6BVA'nın dizaynı olan bir 430-10 ghz transverter bulunmaktaydı. Kit olarak satın aldığım bu transverterı dizmek ve yapmak epey meşakatli olsa da birkaç ay önce tamamlamıştım. 

Cİhazın özelliklerine gelecek olursak TX'te 4dB civarı bir çıkış gcüne sahip. Hassas bir ayar yapsam 10 dB ye kadar çıkabilse de bana bu kadarı yeterli geldi.

RX tarafında yaklaşık 3-4 dB civarı bir Noise Fİgure'u mevcut. Bu biraz yüksek olduğundan ilave olarak alış tarafında bir de LNA kullandım.

F6BVA transverter

Biraz önce yazdığım gibi alıcı tarafındaki gürültü miktarını azaltmak ve daha iyi bir SNR değeri yakalamak için DU3T tasarımı bir LNA kullandım.

LNA 0.6dB NF e sahip olup waveguide için tasarlandığından girişinde bir de wr90-SMA adaptörü kullanmam gerekti.

DU3T LNA

WR90-SMA adaptörü

Aralarda kullandığım tüm coax patch kablolar digikey'den alınmış, kayıp miktarları ölçülmüş ve 10 GHz e uygun kablolar.

Tabii, TX / RX arasında geçişi sağlamak için bir sequencer, ayrıca tx/rx rf path'i seçmek için bir 18 GHz SMA RF Röle kullanmam da gerekti.

Bu cihazların beslemeleri için birkaç farklı stepdown güç kaynağı da ekledim.

Çıkış tarafının güçlendirilmesi için VK3XPD'den temin ettiğim eski KU band vericilerden çıkan bir amplifier kullandım. 17-18 dB gaini olan bu pA sayesinde yaklaşık 150mw güce kadar çıkabildim.

VK3XPD PA

Feed olarak I0JXX'in feed3 antenini kullandık.

Kullandığım 60 cm çanak ile bu frekansta kazancım yaklaşık 33 dB.

Yani 33+17+4 = 54 dB yaklaşık 250watt bir EIRP değerine ulaşmış oldum.

Karşı tarafta TA2SUA, yaklaşık 200 mw(23 dBm) çıkış gücüne sahip bir Kuhne 10 GHz transverter ve 40 cm çanak kullandı. Çanağın kazancı o frekansta 29 dB olup onun da toplam çıkış gücü 29+23 = 52 dB = 200 watt EIRP değerine ulaşmış oldu.

Ben ve Türker (TA9AAP)  Yapracık Şeyh Şamil camii bahçesinde yerleştim. Alper ve Yiğit ise Eskişehir sınırındaki Sarayköy mevkiine gitti. Aramızdaki mesafe 67.8 KM ve direkt bir LOS'a sahiptik.

Bu şartlarda telsizlerimizi 10.450.200 Mhz frekansına ayarladık ve birbirimizi direkt olarak duyduk. Antenlerin ayarları ile azıcık bir oynama sonrası sinyal seviyelerimizi S9+10dB civarına kadar çıktı. 

Önce CW, daha sonrasında SSB ile yaptığımız denemeleri FM görüşme ile sonlandırdık. Bu sırada her iki tarafta TA2YGT ve TA9AAP/2 de qso'larını gerçekleştirdiler.

Bir sonraki hedefimiz 100 km'nin üzerindeki mesafeler ve bununla ilgili yer arayışlarımıza da başladık bile.

Görüşmenin kısa bir videosu aşağıdaki linkte mevcut.

Yeni(Çok ta değil) bir dijital Mod.. Q65

 Selamlar,

HF dünyasından insanlar önce jt65 ile tanıştı, sonrasında FT8 ve FT4 ile zayıf propagasyon şartlarının olduğu zamanlarda düşük güçler ve kötü şartlar altında bile dünyanın uzak köşeleri ile haberleşmeyi sağladı.

Birçok radyo amatörü için bu beraberinde bir başka tartışmayı getirdi haliyle.. İnsanların SSb CW gibi modlardan neredeyse topluca dijital modlara geçişi akıllara QSOları bilgisayarlar mı yapıyor yoksa amatörler mi diye bir şüphe düşürdü ama, dijital modlar tam hızıyla devam ediyor.

Aslında Q65 çok ta yeni degil 2021 yılının başında yukarıda bahsi geçen modülasyonları yazan Joe Taylor'un özellikle 50 MHz ve üstü , tropo rain scatter, EME gibi zayıf sinyal ve saçılımların olduğu şartlarda çalışmak için geliştirdiği bir protokol. 

WSJT-X 2.4.0 versiyonundan itibaren de kullanılmaya başladı.

Genel kullanım detaylarını Quick Start linki altında bulabileceğiniz bu mod dediğim gibi VHF ve üzeri özellikle mikrodalga frekansları kullananların gitgide artan bir şekilde kullanmaya başladığı bir protokol.

Q65 5 alt modtan oluşmakta. A,B,C,D ve E modu. Temel olarka modlar arası fark daha çok farklı ton aralıklarından geliyor.

Kısaca Joe Taylor'un hangi frekans veya şartta hangi tip modulasyonu kullanmamız önerisi şu şekilde;

• Trans-Equatorial Propagation (TEP) on 50 MHz: 15C, 30C
• Ionospheric scatter on 50 MHz: 30A
• QRP ionospheric scatter on 50 MHz: 120E
• Ionospheric scatter on 144 MHz: 60C
• TEP on 144 MHz: 30B
• Troposcatter and rain scatter at 10 GHz: 60D
• Small-dish EME, 10 and 24 GHz: 120E
• Other EME: 50, 144 MHz 60A; 432 MHz 60B; 1296 MHz: 60C; 10 GHz: 60D

* K5ND'nin sayfasından alınmıştır.

Değişik zaman aralıklarında çalıştırmak ise aşağıda göreceğiniz kadar düşük sinyallerin decode edilebilmesini sağlamaktadır.

• 15 seconds, -22.2 dB SNR, with a priori (AP) decoding -23.7 dB SNR.
• 30 seconds, -24.8 dB SNR, with AP decoding -26.6 dB.
• 60 seconds, -27.6 dB SNR, with AP decoding -30.2 dB.
• 120 seconds, -30.8 dB SNR, with AP decoding -32.5 dB.
• 300 seconds, -33.8 dB SNR, with AP decoding -37.4 dB.

WSJT-X programında gelen bir sinyalin çözme işlemi gerçekleştirilirken (aşağıdaki ekran çıktısında görebilirsiniz) yanında yazan Q kodlarının anlamı ise şu şekildedir;

• Q0: Bu, ek AP bilgisi kullanmadan elde edilen bir çözme kodudur.
• Q1: Bu genellikle AP'nin mesajı CQ çağrısı olarak çözmesi anlamına gelir, DX Çağrısı ve Grid bilgisi AP tarafından bilinmemektedir.
• Q2: AP, sizin çağrı işaretinizi AP bilgisi olarak kullanmış, ancak DX Çağrısı veya Grid hakkında herhangi bir varsayım yapmamıştır.
• Q3: AP, çözme işlemi için hem sizin çağrı işaretinizi hem de DX Çağrısını AP bilgisini kullanmıştır. İki çağrıyı tanımladıktan sonra, grid lokatörü, sinyal raporu, '73' gibi ek bilgileri arar.
• Q32: İki iletimin ortalaması alındıktan sonra bir Q3 çözmesinin elde edildiğini belirtir.

Aiağıdaki ekran çıktısında, 10 GHz bandında 130 cm'Lik bir çanak, bir adet LNB bias tee ve bir sdr alıcı ile DL0SHF'in Almanya'da çalıştırdığı 10 GHz beaconun sinyalinin çözümünü görmektesiniz.

10 GHz bandında genelde Q65D kullanılırken, DL0SHF küçük istasyonların da çözümlemesi için ay doğuşundan batışına kadar otomatik olarak 10.368.025 Hz'ten Q65E ve CW yayınlarını dönüşümlü olarak yapmakta.

Bu frekansta aydan saçılma çok yüksek olduğu için 144 MHz teki gibi JT65 tarzı protokoller çok sağlıklı çalışamamakta.

Roportaj

 Ağustos ayında Perseid meteor yağmurları sırasında MOEP için yaptığımız Perseid Meteor Scatter etkinliği sırasında kısa bir roportaj verdiğimiz TRT, daha sonrasında biraz daha detaylandırmak amacıyla istasyonumda ziyarete geldi.

Konuşacak konu çok , vakit az olunca hap gibi kısa ve öz bir amatörlüğü tanıtım videosu yayınladılar.

10 GHz Rainscatter ve Doppler etkisi

 Şu an 10 ghz beaconu evime kuş uçuşu 15 km uzaklıkta iş yerimin çatısında yer alıyor. 

Benim direkt bir görüşüm olmadığı için evden sinyali alabilmek için hem benim evimi hem de iş yerimi gören yüksek bir binaya doğru antenimi çevirmiş durumdayım. 

Normalde sinyali buradan duyuyorum.

Biraz önce Ankara'daki şiddetli yağmur sırasında etkilerine bakmak için dinleme yapayım dediğimde aşağıdaki gibi bir görüntü ile karşılaştım.

Ekranın sol tarafındaki görüntü benim binadan yansıma ile duyduğum gerçek sinyal, oldukça zayıf. Ama yine de okunabilir.

Sağ taraftaki ise çok daha güçlü ve çok geniş bir sinyal.

Bu sinyal yağmur damlaları tarafından yansıtılan hatta yansıtılmakla kalmayıp her bir yağmur damlasının anten gibi davranıp güçlendirdiği sinyal.

Peki niye böyle geniş ve dağınık görünüyor derseniz...

Her bir yağmur damlası 10 ghz bandının 1/8 i büyüklüğünde olduğundan birer saçılma noktası olarak çalışıyor.

Ancak bu yağmur damlaları farklı hızlarda yeryüzüne doğru da düştüğü için her birinin hareketten dolayı bir doppler etkisi var. Tıpkı uzaktan yaklaşan bir ambulansın siren sesinin size yaklaşırken tizden normale, uzaklaşırken ise normalden basa dönmesi gibi, radyo dalgaları da hareket sırasında frekansta kaymaya sebep oluyor.

Buradaki gerçek ve doppler sinyallerin frekans farkı ise 1 mhz civarında..

Bunu 

https://www.omnicalculator.com/physics/doppler-effect  adresindeki hesaplayıcıda yerine koyduğumda

f = f₀(v + vr)/(v + vs)

formülüne göre

yaklaşık 50 km/h bir hız bilgisi elde ettim.

Yağmur damlaları normalde 30km civarı bir hıza sahip olabiliyor. Muhtemelen buradaki fark damlaların rüzgar ile daha farklı hızlarda hareket etmesinden kaynaklı olabilir diye yorumluyorum.

Tabii spectrumda çok daha yakın noktalar da silik te olsa mevcut. Yani çok daha yavaş damlalar da görünüyor. Amatör radyo ile meteroloji'nin hatta basit bir yağmur radarının çalışmasını da böylece yapmış oluyoruz.

10 GHz yeni rekor 100km

 Daha önce nasıl daha uzaklar ile deneme yaparım diye araştırırken, heywhatsthat ve radiomobile  sitesinden yaptığım değerlendirmeler sonucu Çankırı Eldivan Dağı (1800 rakım)  ile benim ev arasında, minik miniminnacık bir aralıktan bir LOS olduğunu gördüm. Evin yanındaki tepe iki hemen yanındaki bina arasında daracık bir alan o bölgeyi görüyordu bilgisayarın söylediğine göre..

Aşağıdaki resimde görünen kahverengi çizginin diğer ucu test yaptığım yer..Binadan birkaç metre açıklıkla geçiyor.

Baktım orada bir TRT vericisi de var. E dedim yol da vardır..

Epey süredir oraya gidip bir LOS testi yapmak ta aklımdaydı.

Pazar günü hadi bakalım dedim bir arkadaşıma , gidelim. bakalım benim araba oraya çıkabilecek mi. Haritadaki gibi bir yolu var mı vs.. Çıktık yola

Benim evime yaklaşık 150 km araba yolu mesafesinde olan bu yer, google maps'e göre yaklaşık 2 saatlik bir yolculuk öne sürmekteydi. Aşağı yukarı o kadar zamanda da dağa ulaştık.

Yolu son 10km'si oldukça bozuk bir toprak yol. Bazı yerleri yağmur gibi etkilerden çukurlar kanallar ile dolu ama bir şekilde gidiliyor.

Zirveye çıktıktan sonra ağaçsız bir alanda (ki daha önce o alanın LOS içinde göründüğünü yazılımdan görmüştüm) durduk ve anteni çıkarıp bir SDR ve BiasTee ye bağladım.

SDR Console programını açtığımda hiç zorlanmadan beacon sinyalini duymaya başladım.

Karşı taraf omni directional olduğu için her yöne yayın yapmaktaydı. Bendeki anten de 40cm'lik küçük bir anten olduğundan 3dB açısı muhtemelen bu frekans için 8/10 derece civarındaydı. Bu yüzden sinyali bulurken hiç zorlanmadım diyebilirim.

Duyduğumuz sinyal maksimumda 25 dB civarına kadar çıktı.  Aşağıda hem SDR ekranındaki sinyal seviyesini hem de beacon QTH'i ile bulunduğumuz nokta arasındaki mesafeyi gösteren screenshotları görebilirsiniz.

Mesafe olarak 95.8KM hiç te kolay yakalanabilecek bir mesafe değil ama bu sinyal seviyesi ile çok daha uzak mesafelere rahatlıkla iletişim kurulabilir diye düşünüyorum.

10 GHz Beacon Uzak mesafe Testleri

 

Herkese merhaba,

Türkiye'de daha önce yapılmayan bir başka çalışma ile yine karşınızdayız.

Bir önceki 10 GHz Beacon yazımda anlattığım beacon'u güzel bir şekilde kutuladıntan sonra çatıdaki yerine yerleştirdim.

Şu an kendi evimin bulunduğu yerden testleri yapıyorum. Uzun süreli testlerden sonra belki çok daha geniş bir LOS (Line Of Sight) sahip başka bir lokasyona taşımam mümkün olabilir. 

Bir önceki yazımda basitçe beacon ne işe yarar niye kullanırız tarzı bilgiler ve nasıl duyarız tarzı birkaç bilgi vermiştim ama, özellikle nasıl duyarız kısmını tekrar açıklayayım.

10 GHz bandını duymak için gerekli ekipman:

1 adet LNB(Tercihen kristalli Octagon, MAC ya da daha da ideali BullsEye marka eger yoksa standart bir Uydu LNB'si.)

1 adet Bias-Tee devresi (Bir mercimek kapasitor, bir elle sarılmış bobin ve her iki tarafa uygun kablo,konektör)

1 adet SDR alıcı (RTL-SDR, Adalm Pluto, HackRF ya da 700 MHz civarında SSB /CW dinleyebilen analog bir alıcı)

SDR alıcı kullanılıyor ise bir de bilgisayar.

Hepsini birbirine bağlamak için ise ara kablolar, beslemek için 12V güç kaynağı vb.

Not: Mesafe biraz uzak ise bir adet te çanak kullanmak her zaman faydalı olacaktır. Biz bu denemelerde 40cm lik bir çanak kullandık.

Burada önemli bir ipucu Beacon yayını Horizontal yani yatay polarizasyonda.. Beaconu dinlerken antende konektör aşağı ya da yukarı değil yana doğru dönük olmalı böylece horizontal yani yatay dinleme yapmış olursunuz. Öbür türlü sinyali duymanız zorlaşır.

Evet.. Sıra geldi bugün TA2SUA yani Alper arkadaşım ile neler yaptığımıza.

Saat 10 gibi beni gelip aldı. Evden çıkmadna Beacon'un çaıştığına emin olarak evden ayrıldık.

Önce Polatlı istikametinde bir süre gittik. Sanırım 15km civarı bir uzaklıkta yolun kenarına çekip bir deneme yapalım dedik.

Ancak herhangi bir sinyal duyamadık. Daha sonra düşününce bunun sebebi beacon QTH ile bizim aramızda bize çok yakın dik bir tepenin bulunması. Sinyaller bize kadar ulaşabilecek şekilde kırılamıyor.

Sonra geri dönüp 10.2 km mesafedeki Yapracık Şeyh Şamil camii bahcesine gittik.

Burada cihazı açar açmaz sinyali duyduk.

Yükseklik eğrisinden görülebileceği gibi aramızda yaklaşık 5km mesafede bir tepe mevcut. 

Ancak buna rağmen çok kuvvetli bir şekilde sinyali duyabiliyorduk.

Bu videoda düzeneği anlatıyorum.

Burada ise, biraz daha denemelere devam edip arkada bir binadan yansıtma deniyoruz.

Buradaki denemelerimiz bittikten sonra bir sonraki hedefimize geçmeye karar verdik. Bu sefer hedef daha uzaklar. Ayaş tarafı. 

Biraz plansız bir çalışma olduğundan olup olmayacağna emin değildik. Olmaz ise, bir sonraki hedefimiz daha önce LOS çalışması yaptığım Pursaklar tarafıydı.

Ayaş'a geçerken tabii Sincan'da durup bir Karadeniz lokantası döneri yemeden olmaz dedik, yemekten sonra   cep telefonundan bulduğumuz bir dağ köyüne doğru yola devam ettik.

Yeni geldiğimiz nokta konum itibari ile Ankara'nın çoğu yerine hakim bir noktaydı.

Arkadaki puslu alan çok belli olmasa da Ankara.

Cihazı arabadan indirdik

Yere koyduk ve gücü açtık. O anda beacon sinyalini duymaya başladık.

Mesafeye baktık 30 km. Ama aramızda direkt bir görüş olmadığının da farkındaydık. 

Daha sonra yaptığım LOS analizinde de bu net bir şekilde belli oluyordu. Evimin hemen birkaç yüz metre yakınındaki tepe, 5 km ilerideki tepe, üstüne 8 km ilerideki tepe hepsi bize engeldi. Ama gayet okunabilir sinyal almayı başarmıştık.

Buradaki başarıdan sonra dedik artık dönme vakti.

Ayaş'tan Sincana doğru indiğimiz sırada, ya bu 10 ghz propagasyon şartları biraz daha esnekse.. Şuradan da bir deneme yapsak mı diye düşündük ve arabayı yolun kenarına çektik.

Cİhazı açtık ve ..... Beacon yine duyuluyor. Evet mesafe biraz daha yakın 28 km ama.. Aramızda dağlaar dağlar....

Soldaki Beacon'un olduğu bölge. Gördüğünüz gibi aramız tamamen bloke.Hatta Beacon'un bulunduğu yerden çok daha alçaktayız.Ama sinyal harika..

Bu kadar denemeden sonra eve dönme vaktidir diyip döndük.

Yaptığımız testler sonucunda elde ettiğimiz 10 GHz propagasyon şartları hakkındaki bilgiler ışığında başka lokasyonlar da belirlediğimiz gibi, bir sonraki çalışmada normalde sinyal duyamayan bölgelerden RainScatter yani yağmurdan yansıtma sayesinde sinyal alıp alamayacağımızı da test etmeyi planlıyoruz.

Unutmayın Ankara ve birkaç yüz km içerisinde bir bölgede yer alıyorsanız, yukarıda saymış olduğum ekipman ile sizin de bu beacon siynalini almanız hiç zor değil. Siz de kendinizi 10 GHz'in büyülü dünyasına dahil edebilirsiniz.

Beacon sinyalini duyduğunuzda locator ve mümkünse beacon kaydı ile beni bilgilendirebilirseniz ülkemizde 10 GHz bandının ilk adımlarını hep beraber atmış oluruz.