Yazan : Talat Turgay (TA4BS)

Radyo Amatörlerine enterferanstan sonra teknik olarak en büyük sıkıntıyı çektiren propagasyondur. İngilizce karşılığı propagation olan Fransızca kelimenin Türkçe okunuşu olarak dilimizde yer propagasyon'un tam anlamı " Yayma veya yayılma " olarak tercüme edilir. Bu tanımlama radyo tekniğine girdiğinde çok daha geniş bir anlam kazanmaktadır. Antenden çıkan elektromanyetik dalgaların yani sinyallerin yayılma karekteristikleri olarak tanımlayabiliriz. Güneş patlamaları ve manyetik fırtınalar olarak atmosfer dışından gelen etkiler veya olumsuz hava şartları ve manyetik fırtınalar olarak atmosfer içinde oluşan etkiler veya Atmosferdeki İyonosfer tabakasının elverişsiz oluşumlara girmesi nedeniyle ortaya çıkan şartlar, Kısaca Radyo Dalgaları diyeceğimiz Elektromanyetik Radyo Dalgalarının yayılmasını etkilemektedirler. Tüm bu etkilere maruz kalmadan atmosfer içinde en elverişli yayılma en iyi haberleşme şartlarını sergiler ve buna mükemmel propagasyon diyebiliriz. Bu tanımlamalardan sonra konuyu teknik olarak incelersek;

Atmosfer, telsiz haberleşmesinin en önemli yayılım ortamı olduğundan, sürekli olarak incelenmekte, hatta günlük ölçmelerle propagasyon koşulları hep izlenmektedir. Bu çaba, değişik amaçlı iletişimlerin en iyi koşullarda yapılması için gerekli görülmektedir. Verici antenlerden çıkan elektromanyetik dalgalar, aşağıdan toprak ve deniz, yukarıdan da atmosfer tabakalarının etkisi altında kalmaktadırlar. Atmosferin en alt tabakası olan troposfer, içindeki su buharının yoğunluğu ile ve atmosferin üst tabakası iyonosfer ise, içindeki elektron yoğunluğu ile etkili olur.

Yeryüzeyi genellikle iletken kabul edilince, elektromanyetik dalga yoluyla toprak ve denizde de elektron salınımları oluşacağını anlayabiliriz. Elektromanyetik dalgalar bu yüzden yeryüzeyinde dağlıklara göre sapma gösterirler. Toprağın direnci olduğundan, enerji yüksek frekanslarda toprak tarafından absorbe edilir ve uzağa gidemez. Dolayısıyla yere paralel olarak giden dalgalar ancak uzun ve orta dalga boylarında işe yarar. Deniz suyu daha iletken olduğu için deniz üstü iletişimde kısa dalgalar kullanılır.

Atmosferin en alt tabakası olan troposferin içinde, yukarılara çıktıkça yoğunluğu gittikçe azalan su buharı bulunur. Aşağıdan üst troposfere ulaşan bir dalga ortam değişikliğinden dolayı kırılmaya uğrar ve dünya yuvarlağına uyacak biçimde aşağıya doğru sapma gösterir. Ancak bazı zamanlarda troposferde nem yoğunluğu çok fazla olan tabakalar oluşur ve bunlar dalgaları yansıtıcı özellik gösterir. Bir dalga, böyle iki tabaka arasına girdiğinde sanki bir borudan ilerliyormuş gibi, engel tanımaksızın çok çok uzaklara ulaşabilir.

İyon, yüklü atom, yani elektron azlığı veya elektron çokluğu olan atom tanımıdır. İyonosfer tabakasının özelliği ise, içindeki gaz moleküllerinin iyon ve serbest elektronlara ayrılmış olmasıdır. Bu tabaka 60-80 Km. yükseklikten başlayıp 1000-2000 Km.ye kadar çıkar. İyonlaşmanın nedeni ise güneşin morötesi ışınımıdır. İyonlaşma sonucu ortaya çıkan serbest elektronlar, iletkenlik yaratırlar. Bu elektronlar üzerlerine bir dalga geldiğinde salınmaya başlarlar ve sanki bir verici anten gibi yer yüzeyine dalga yayarlar. Böylece aşağıdan gelen dalga tekrar geri yansıtılmış olur. Elektron yoğunluğunun çok fazla olması ise dalganın yarattığı salınımın üst tarafa transfer olmasına neden olur. Absorbe edilmiş, yutulmuş gibi izlenim verir ve böylelikle yansıma engellenmiş olur. Elektromanyetik dalgalarla en uygun iletişim, gece şartlarında oluşan elektron yoğunluğudur.

İyonlaşma ve iletkenlik değişmeleri üç kurala bağlıdır.
 

1 - Günlük ışık değişmeleri (Gece ve gündüz)
2 - Yıllık ışık değişmeleri (Mevsimler)
3 - 11 yılda bir yoğunlaşan güneş lekeleri

İletkenlik, gündüzleri yazın ve güneş lekelerinin çok olduğu sıralarda büyüktür. İyonlaşma ayrıca tabakanın yüksekliğine de bağlıdır. İyonosferin orta tabakalarında iyonlaşma daha çok olur. Bu tabaka (F) tabakası (200-400 Km.) olarak tanımlanır. Belirli mevsimlerde, ( F ) tabakası içinde bir ikinci tabaka ortaya çıkar ki yoğunluğun en çok olduğu tabakayı oluşturur. O zaman bir ( F1 ) tabakası ve bir de ( F2 ) tabakasından söz edilir. 100-500 Km. arasındaki bir başka yoğun tabaka da ( E ) tabakası adını alır. Bu bölgede bazen elektron yoğunluğu aniden 100 katına çıkabilir ve bu durum bir kaç dakika veya bir kaç saat arası sürebilir ki Radyo Amatörlerini hayretler içinde bırakan propagasyon cilvelerinin kaynağıdır. Kısa süreli bu tabakaya ise ( E8 ) tabakası denir. İyonosferin 60-100 Km. arasındaki en alt tabakası ise ( D ) tabakasıdır. İyonosferdeki yoğunlaşmayı en iyi biçimde alttaki grafik yansıtabilir.

Yukarıdaki grafik, gece ve gündüz şartlarında ortaya çıkan yoğunluk karşılaştırmasını vurgulamaktadır. Yatay eksen elektron yoğunluğunu, düşey eksen ise yer yüzeyinden yüksekliği göstermektedir. Elektron yoğunluğu, 1 cm3 lük bir hacim içinde bulunan özgür elektron sayısı olarak ölçülmüştür. Geceleri elektron yoğunluğunun azalmasının nedeni ise güneş ışınlarının olmamasıdır.

Bu aşamada güneş lekelerini ve iyonlaşma üzerindeki etkilerini de dikkate almak gerekir. Güneş lekeleri, güneş yüzeyinde oluşan büyük yanma ve patlamalar olarak göz önüne getirilebilir. Bu lekeler uzay boşluğuna bir top ateşi biçiminde ışınlar ve hızla ilerleyen tanecikler fırlatırlar. Yayılan ışın ve tanecikler dünya atmosferine ulaştığında buradaki iyonlaşmayı arttırırlar. Sonuç olarak sayısı çok fazla artan elektronlar yerden üzerlerine gelen dalgaları üst taraflara aktararak yansıma olayına engel olurlar ve radyo sinyallerinin sekerek uzaklara gitmesini olanaksızlaştırırlar.

Özellikle iyonosferdeki iyonlaşmanın radyo dalgalarına etkisini şu şekilde açıklanabilir. " Elektron yoğunluğu çok yüksek olduğu ve elektronlar kalın bir tabaka durumunda olduğu zaman (yani gündüz veya güneş lekeleri fazla iken) gelen dalgalar yansıtılmaz. Elektron yoğunluğu düşük olduğu ve elektronlar ince bir tabaka oluşturduğu zaman (yani geceleri veya güneş lekeleri az iken) yansıtma artar "

Şekil 2-2-4 te dünya üzerindeki bir vericiden çıkan radyo dalgaların değişik açılarda nasıl ilerlediklerin ve hangi etkiler altında kaldıklarını görmek olanaklıdır. Yayılım genel olarak iki biçimde olmaktadır.

1 - Yer dalgası (ground wave, Bodenwelle)
2 - Atmosfer dalgası (sky wave, Raumwelle)

İyonosfer tabakaları, radyo dalgalarına, frekanslarına göre farklı farklı etki gösterir. Çok uzun dalgalar yer ile iyonosfer arasında bir dalga borusu içindeymiş gibi önemsiz kayıplarla yol alır. Bunların yayılım koşulları günlük veya yıllık değişimlere bağlı değildir. Aynı durum gündüzleri Uzun ve Orta dalga boylarında da izlenmektedir. Çok uzun, uzun ve orta dalgaların uzay dalgası olarak yayılmaları gündüzleri ( D ) tabakası tarafından önlenmektedir. Çünkü bu tabaka onların enerjilerini absorbe etmektedir. Geceleri güneşin morötesi ışınları kesildiğinde, ( D ) tabakasında iyon ve elektronların yeniden birleşmesi başlar. Artık uzun ve orta dalgalar ( E ) tabakasına ulaşarak oradan yere doğru yansıyarak uzaklara gidebilirler.

Ancak bu durumda hem yer dalgalarının ve hem de atmosfer dalgalarının alıcıya ulaşması ve iki yol arasında katedilen mesafa farkı bulunması ingilizce " Fading ", almanca " Schwund " olarak tanımlanan alçalıp-yükselme olayının belirmesine yol açmaktadır.

Şekilde alıcıya ulaşan iki radyo dalgası vardır ki aynı vericinin aynı sinyalleridir. Yer dalgası ve atmosfer dalgası ki çıktıkları nokta aynı ulaştıkları nokta aynı fakat izledikleri yol farklıdır. Bu iki dalga sonuç olarak ulaştıkları alıcı noktasında birbirlerini etkisizleştirirler ve alıcıdan hiçbir sinyal sesi duyulmaz. Atmosfer tabakasının yansıdığı yer zamanla değişebilir ve bu dalganın yolu o şartlara göre uzayıp kısalabilir. Bu durum doğal olarak faz farkının azalıp çoğalmasını sağlar. Yani iki dalga arasındaki yol farkı değiştiğinden alıcı antene ulaşma zamanı da değişmektedir. İyonosferde sık sık değişme olduğundan, alıcıda meydana gelen ses de kısa sürelerle bir azalır, bir çoğalır. Alçalıp yükselme olayı geceleri ortaya çıkar. Çünkü karanlıkta kalan iyonosfer yansıtıcı olabilmektedir. Bu azalma ve çoğalmaların periyodu ortalama olarak 1 dakika kadardır. Alçalıp yükselme, orta dalgada ve vericiye 100 Km. kadar uzaklıklarda daha da belirgindir.

Kısa dalgada yer dalgasının katkısı az olduğu için, anten çevresinde çok küçük bir alan yer dalgası alır. Yayınlanan enerjinin büyük çoğunluğu atmosfer dalgası olarak yukarıya gider ve iyonosferin ( F ) tabakasından tekrar yere yansır. Yer yüzeyi bu dalgayı tekrar geri yansıttığı takdirde, dalga yine iyonosfere ulaşır ve ikinci bir iyonosfer yansıtması olarak geri döner. Bu dalgalar böylece seke seke alıcı antene ulaşırlar.

Yer dalgasının erişebildiği en büyük uzaklık ile atmosfer dalgasının yere ilk değebildiği uzaklık arasındaki bölge ölü bölge veya diğer tanımıyla sessiz bölgedir. Buraya ne yer ne de atmosfer dalgası ulaşamaz. Alçak frekanslar ( D ) tabakasından geçerken oldukça güç kaybederler. Çok yüksek frekanslar ise ( F ) tabakasını delip geçerler, yani yansımazlar. Bu iki frekans gurubu arasında kalan frekanslar (yani kısa dalgalar) en uygun radyo yayını olmaktadırlar. Ancak alt ve üst sınırlar yukarıda da değindiğimiz gibi iyonosfer değişimlerinden dolayı sürekli farklılık gösterirler. Verici istasyonlar da yayın frekanslarını bu koşullara uydurmak zorunda kalılar.

Çok kısa dalgalar (VHF,UHF) iyonosferden yansıyamadıkları için, bu dalgalarla uzak iletişim olanaksızdır. Çok kısa dalgalar vericiden alıcıya yarı optik bir özellikle ulaşırlar. Yani bunların yüksek dağlar arkasına ulaşmaları zordur. Ancak, verici anten yüksekliğine bağlı olarak belli aralıklarla röle istasyonları, tekrarlayıcılar kurulur. Bu aktarıcıların antenleri birbirlerini görmelidirler. Bir aktarıcıda alıcı anten, yükselteç ve verici anten bulunur. Alınan dalgalar yükseltilerek verici antenden tekrar yayımlanır. Çok kısa dalgalar ancak yeryüzeyi yakınındaki su buharından etkilenirler. Çok kısa dalgaların alt frekans sınırında iyonosferden birazda olsa yansıma sağlanabilir. Yüksek güçlü vericilerle 2000 Km.ye kadar yayın yapılabilir. Çok kısa dalgalarda anten yüksekliğine bağlı olarak yayılım sınırları aşağıdaki gibidir.