RF ve ÖN UÇ DEVRESİ

Radyo frekansı kısaca RF, 3 Hz ile 30 GHz aralığında haberleşen radyo dalgalarının  frekanslarına ve bu radyo sinyallerini taşıyan alternatif akıma verilen bir isimdir.

İçerisinden radyo frekanslarında bir elektrik akımı geçen iletkenlerde bir enerji oluşur (RF akımı) bu enerji elektromanyetik dalga (radyo dalgası) olarak iletken içinden uzaya doğru yayılır. Radyo teknolojilerinin en temel yapısı bu prensip üzerine kurulur.




RF akımı elektriksel iletkenin içine doğru sızmaz tersine bu iletkinin yüzeyinden akar, bu olay deri etkisi (skin effect) olarak da bilinmektedir. Bu sebepten ötürü insan bedeni yüksek güçte bir RF akımına maruz kalırsa deri yüzeyinde çok ciddi yanıklar meydana gelebilir, bu yanıklar RF yanığı (RF burns) olarak isimlendirilirler. RF akımı havayı kolaylıkla iyonize (bir atomun elektron alması veya kaybetmesi)  ederek kendisi için iletken bir yol oluşturur. Bu özellik yalıtkan maddelerde de örneğin bir kapasitörün dielektrik (yalıtkan) izolatörü üzerinde de gözlemlenebilir.



 İletim işlemi sıradan bir elektrik kablosu tarafından yapıldığı zaman RF akımı kablo üzerindeki süreksizliklerden örneğin konektörlerden geriye doğru yansıma yapacaktır, bu da duran dalga adı verilen duruma sebep olacaktır. Bu yüzden RF akımı özel tip kablolar (iletim hatları) tarafından taşınmalıdır.

RF Ön Uç (Front End) günümüzde cep telefonlarından baz istasyonlarına, kablosuz modemlerden bluetooth aygıtlarına, radarlardan telefon santrallerine kadar yüksek frekanslarda anten, filtre ve kuvvetlendirici bulunan ve kullanım alanı çok geniş bir yer tutmaktadır.

Ön uç modüllerinin genel amacı yüksek kazançlı bir anten ile havada bulunan elektromanyetik dalgaları toplamak daha sonrasında istenen frekansları bu geniş spektrumdan süzerek, zayıflamış olan bu sinyalleri kuvvetlendirerek işlenebilecek mertebeye getirmektir.





Ön uç modüllerin büyük kısmı yüksek frekansta çalışan aygıtlar için tasarlandığından bir takım fiziksel zorunlulukları da beraberinde getirmektedir. Bunun en büyük sebebi yüksek frekanslarda ters orantılı olarak dalga boyunun çok küçük olmasından kaynaklanır.

Dalga boyu küçüldükçe bu dalgayı taşıyacak olan materyalin boyutları da çok büyük önem kazanır. Çünkü dalga boyunun çok ufak olması ve iletilecek olan dalganın sadece iletkenin içinden değil aynı zamanda tüm yüzey ve onun etrafından ilerlemesi tasarımı çok zorlaştırır. Mikrodalga elektroniği tasarımının zor olmasının dışında çok büyük bir avantajı da birlikte getirir. Küçülen dalga boyuna paralel olarak üretilecek olan anten filtre ve kuvvetlendirici devrelerinin boyutları da bir o kadar küçülür. Örnek olarak günümüzde bir avucun içine sığacak kadar küçülen telefonların içinde GSM 900~1800 MHz ve 3G 2100MHz frekansları iletebilecek üç farklı antenin sığdırılabilir olması bu durumdan kaynaklanır.


Boyutların küçülmesi çok büyük bir avantaj olsa da bu küçük boyutlara uygun tasarımlarda işi güçleştirmektedir. Çünkü 0.1 milimetre mertebesinden hatalar bile devrelerin istenildiği gibi çalışmamasına sebep olur. Bu kadar hassas devreleri imal edecek makinelerin fiyatları da çok yüksek rakamlara mal olduğundan dünya üzerinde bu alandaki üretim bu teknolojiye yatırım yapabilecek güçte firmalara sahip ülkelerde mümkün olmaktadır.


Kaynaklar
Pozar, D.(2001) MicrowaveEngineering, John Wiley&SonsInc, New Jersey
Bowick, C. (1996), RF Circuit Design, NewnesPress, Burlington
Wiley, (2007) MicrowaveFiltersforCommunicationSystems: Fundamentals, Design and Applications, New Jersey
http://www.eetimes.com/design/microwave-rf-design