Rainscatter Nedir

 10 GHz bandında mikrodalga haberleşmesi ve amatör telsizcilikle uğraşanlar için en heyecan verici propagasyon (yayılım) türlerinden biri şüphesiz Rainscatter (Yağmur Dağılımı) modudur. 

Amatör telsizcilikte VHF, UHF ve özellikle SHF (Mikrodalga) bantlarına geçtiğimizde, ufuk çizgisi en büyük sınırımız haline gelir. Ancak doğa, bize bu sınırları aşmamız için harika fırsatlar sunar. İşte bu fırsatların en dinamik ve heyecan verici olanlarından biri: Rainscatter (Yağmur Dağılımı).

Peki, arkasını göremediğimiz koca bir dağın arkasındaki istasyonla hatta bazen yüzlerce km mesafede, sırf arada şiddetli bir yağmur var diye 10 GHz'de nasıl QSO yapabiliyoruz? Gelin bu işin arkasındaki fiziğe ve pratik detaylara yakından bakalım.

1. Rainscatter Nedir ve Hangi Frekanslarda Etkilidir?

Rainscatter, elektromanyetik dalgaların atmosferdeki yoğun yağış alanlarına (yağmur, dolu veya sulu kar fırtınaları) çarparak saçılması ve bu sayede normalde görüş hattında (Line of Sight) olmayan istasyonların birbirleriyle haberleşebilmesi durumudur.

Bu olay her frekansta gerçekleşmez. Frekans seçiminde kritik parametre, sinyalin dalga boyu ile yağmur damlasının fiziksel boyutu arasındaki ilişkidir.

• Alt Sınır (Kritik Eşik): Yağmur dağılımı genellikle 4.3 GHz (6 cm) civarında kendini göstermeye başlar. 144 MHz veya 430 MHz gibi alt bantlarda yağmur damlaları dalga boyuna göre çok küçük kaldığından sinyal doğrudan içinden geçer (dağılım ihmal edilebilir düzeydedir).

• En Verimli Bantlar: Bu modun en popüler ve verimli kullanıldığı frekanslar 10 GHz (3 cm) ve 24 GHz (1.2 cm) bantlarıdır. 10 GHz'de 3 cm olan dalga boyu, fırtına bulutlarındaki iri yağmur ve dolu tanelerinin boyutlarıyla mükemmel bir rezonansa girer.

• Üst Sınır (Zayıflama): 24 GHz'in üzerine çıkıldığında (örneğin 47 GHz veya 76 GHz), yağmur damlaları sinyali dağıtmaktan ziyade emmeye (attenuation/zayıflatma) başlar ve sinyal yok olur. Bu yüzden 10 GHz, rainscatter için "altın frekans" olarak kabul edilir.

2. Yağmur Damlaları Sinyali Nasıl Dağıtır? (Mie Saçılması)

Peki, sıvı haldeki bir su damlası nasıl olur da bir ayna gibi davranıp 10 GHz sinyalini yansıtır?

Buradaki fiziksel fenomen aslında bir "yansıma" (reflection) değil, saçılma (scattering) olayıdır. Elektromanyetik dalga boyu, çarptığı parçacığın (yağmur damlası) boyutuyla hemen hemen aynı olduğunda Mie Saçılması (Mie Scattering) teorisi devreye girer.

Mie Saçılması

Sinyal bulut kütlesine ulaştığında, her bir yağmur damlası küçük birer dielektrik saçıcı (anten) gibi davranır. Gelen enerjiyi emer ve her yöne doğru yeniden yayınlar (re-radiate). Bu saçılma izotropik (her yöne) değildir; sinyalin büyük kısmı ileriye doğru (forward scatter) ve bir kısmı da geriye doğru (backscatter) yayılır. İki amatör telsizci, antenlerini aynı yağmur hücresine (rain cell) çevirdiklerinde, bu saçılan sinyaller üzerinden havada buluşmuş olurlar.

Rain Scatter

3. Sinyal Güçlenir mi, Saçılır mı? Ses Kalitesi (Audio) Neden Bozulur?

Rainscatter haberleşmesinde en çok şaşırtılan konulardan biri sinyalin karakteristiğidir.

• Sinyal Gücü: Sinyal kesinlikle güçlenmez, aksine ciddi bir saçılma kaybına (scattering loss) uğrar. Ancak antenlerin kazancı (gain) yüksek olduğunda ve doğru yağmur hücresi hedeflendiğinde, normalde hiç duyulamayacak bir sinyal birden gürültü eşiğinin üzerine çıkar.

• Ses Kalitesindeki Değişim (Doppler Etkisi ve Distorsiyon): Rainscatter üzerinden gelen bir CW (Mors) veya SSB (Ses) sinyalini dinlediğinizde, sinyalin saf ve net olmadığını, "hışırtılı", "coşkulu" (watery/gurgling sound) veya adeta bir fırça sesine benzediğini fark edersiniz. Bunun nedeni, bulut içindeki binlerce yağmur damlasının rüzgar nedeniyle sürekli ve farklı hızlarda hareket etmesidir. Her bir damladan saçılan sinyal, mikroskobik düzeyde farklı bir Doppler kaymasına uğrar. Bu durum sinyalde faz dalgalanmalarına ve frekans yayılmasına (spectral broadening) yol açar. 10 GHz'de bu bozulma o kadar yoğundur ki, bazen karşı istasyonun sesini tanımak imkansız hale gelebilir.

Scattering 

4. Hangi Modlarla Haberleşme Yapılır?

Sinyal kalitesindeki bu dramatik bozulma, mod seçimini doğrudan etkiler:

• CW (Mors Kodu): Rainscatter için en güvenilir ve bir numaralı moddur. Sinyal ne kadar hışırtılı ve yayılmış olursa olsun, insan kulağı o ritmik tonu ayırt edebilir. Genelde ayırt edilmeyi kolaylaştırmak için daha kalın/pes tonlar (keskin bir 800 Hz yerine daha geniş bir ton) tercih edilir.

• SSB (Ses): Güçlü yağmur hücrelerinde SSB haberleşmesi mümkündür. Ancak Doppler etkisi nedeniyle ses robotikleşir ve hışıldar. Anlaşılırlığı artırmak için tane tane ve yüksek sesle konuşmak (ve gerekirse hecelemek) gerekir.

• Dijital Modlar (FT8, Q65 vb.): Klasik FT8 gibi modlar, rainscatter'ın neden olduğu yüksek frekans yayılmasına (doppler spread) karşı hassastır ve senkronizasyon kaybedebilir. Ancak WSJT-X yazılımındaki Q65 modu, mikrodalga saçılma modlarındaki bu faz kaymalarını tolere edebilecek şekilde özel olarak tasarlanmıştır ve dijital rainscatter operasyonlarında başarıyla kullanılmaktadır. FM modu ise bu tür bir faz bozulmasında tamamen işlevsiz kalır, asla kullanılmaz.

Sonuç: Yağmuru Takip Etmek

10 GHz'de rainscatter kovalamak, radar haritalarını (meteoroloji radarlarını) izlemeyi, fırtına hücrelerinin yönünü tahmin etmeyi ve anlık anten çevirmeyi gerektiren harika bir satranç oyunudur. 

Yurtdışında (Amerika'da) iki istasyonun görüşebilmesi amacıyla yapılmış bir site var.

rainscatter.com sitesinde siz ve karşı istasyon girilerek uygun bulutlar seçilebiliyor.

rainscatter.com

Maalesef Türkiye'de bulut yüksekliğini meteorolojiden almak mümkün olmadığı için bu tür bir çalışma yapamasam da, cep telefonundaki meteoroloji uygulaması veya web sayfası üzerinden yağmur bulutları takip edilebilir.

Bulutların iki istasyonun arasında olmasına da gerek yoktur. Bazen her iki istasyonun görebileceği yükseklikte farklı açıda bir istasyon da iş görebilir.

Bir diğer önemli konu da polarizasyon.

Eğer iki istasyon arasında görüşme denenecek ise bu polarizasyonda en verimlisi Vertikal'dir.. Yağmur damlaları vertikalde daha uzun oludğundan verim yükselir. Ancak karşı taraf (örneğin beacon ise) horizontal ise, herm vertikal hem horizontal olarak ihtimali değerlendirmek lazım.

Ankara ilinde 10.451.700 frekansında 7/24 çalışan Horizontal polarizasyonda bir beacon'umuz var. 

Yukarıda da bir ekran çıktısını görebileceğiniz bu beacon muhtemelen kırk ikindi yağmurları gibi yüksek bulutlu yağışlarda birkaç yüz km uzaktan bile duyulma ihtimaline sahip. Bu yüzden radyo amatörü iseniz dinlemeyi deneyin. Duyarsanız bana bir kaydını gönderin ki size SWL sertifikanızı gönderebileyim.

Bu beaconu dinlemek için ortak her iki istasyonu da görebilen bir noktada yüksek yağış bulutları olmalı.. 

www.heywhatsthat.com adresinden yaptığım çalışmayi yapay zeka ile İstanbul Kayışdağı merkezli bir nokta ile birleştirdiğimde olası yüksek qso olasılığına sahip bulut oluşma bögeleri şu şekilde çıktı.

Ankara- İstanbul Rainscatter Bulut Bölgeleri

Bir sonraki gök gürültülü sağanak yağışta telsizinizin başına geçmeyi ve anteninizi o kara bulutlara çevirmeyi unutmayın!

73!