RF GÜÇ YÜKSELTEÇLERİ
Linear (Doğrusal) RF güç yükselteçleri AM ve SSB vericilerin
çıkış katı olarak yaygın olarak kullanılır. Aslında genel olarak
giriş ve çıkış arasında ki bağlantı bir linear yükselteç 
tarafından sağlanır. 
Linear yükselteç yada doğrusal yükselteç, adından da 
anlaşılacağı gibi girişine uygulanan sinyalin şeklini, frekansını
bozmadan fakat genliğini arttırarak çıkışa aktaran 
yükselteçlerdir. Bu yüzden, bilgiyi genliğinde taşıyan RF 
sistemlerinin (AM, SSB gibi) çıkış katı olarak kullanılır.
Linear yükselteçlerler; A sınıfı tek transistörlü, paralel bağlı 
transistörlü veya AB sınıfı yada B sınıfı push-pull bağlı 
transistörlerden yapılabilir. 
Bildiğiniz gibi A sınıfı yükselteçlerde bir takım bozulmalar 
(distorsiyonlar) olmuyor. Şüphesiz B sını yada AB sınıfı 
yükselteçlerin de çalışma bölgelerinin doğrusal kısımlarında 
da aynı özellik var. Peki, linear yükselteç kullanmazsak ne 
olur. Şimdi burada kısa bir bilgilendirme yapacağım.
Bir yükselteç doğrusal çalışmıyorsa, girişine uygulanan 
sinyali çıkışta şekli bozuk olarak bize verecektir. Bu dalga 
şeklinin trigonometrik ifadesini yazmaya kalkarsak (yani 
dalga şeklini genliği, frekansı gibi şeyleri) 
f(t)= a0 + a1Cosw0t + a2Cos2w0t + a3Cos3w0t + a4Cos4w0t +....... anCosnw0t 
Şimdi bu yazıyı okuyan pek çok arkadaş buda ne diyebilir. 
Hemen açıklayacağım. Aslında basit. Burada bir anımı
anlatayım. Yıllar önce telsiz üreten bir firmada teknisyen 
olarak çalışıyordum. Yaptığımız telsizler lambalı idi. Gelen 
bir talep doğrultusunda ilk defa transistörlü VHF telsiz imal 
edecektik. Şirketimizin sahibi, patronumuz ve tasarım 
mühendisi, devreleri tasarladı. Bende baskı devre 
tasarımlarını yapıyordum. Devreyi inceledim. Tamam, sanat 
enstitüsünde öğrettikleri gibi osilatör frekansı düşük, sonra 
katlanarak yükseltiliyor... Her şey tamam fakat kafama 
takılmıştı. Bir diyot ve LC den oluşan devrenin giriş ve çıkış 
frekanları arasında üç kat fark vardı. Nasıl oluyor da diyot 
frekansı üçe katlıyordu? Anlamadım. Doğruca patronun 
yanına gittim ve sordum, nasıl oluyor? Şöyle pürosundan 
derin bir nefes çekti. Biraz düşündü. Yahu, oluyor işte. 
Senin matematik bilgin bunu anlamaya yetmez, daha sonra 
anlatırım dedi. Tabi, o sıralar laplace transformu, fourier 
serileri gibi şeyleri bilmiyordum. Bilsem de fark etmez di, 
çünkü bunların anlamlarını da bilmiyordum. 
Şimdi yukarda ki ifadeyi anlamak için bunları bilmeye gerek 
var mı? Bilinse iyi olurdu. Bilinmediğini düşünerek size çok 
basit olarak anlatmaya çalışacağım. 
İşin özü şu; Kare, üçgen, kesik sinüs, kesik kosinüs gibi 
(tam sinüs ve kosinüs olmayan dalgaların dışında) dalgalın 
içinde sonuz sayıda sinüs dalgası vardır. Buradaki sinüs 
dalgalarının frekansları ana frekans ve tam karlarından 
oluşur. Şimdi yukarda ki ifadeye bakalım ve açıklayalım.
f(t)= a0 + a1Cosw0t + a2Cos2w0t + a3Cos3w0t + a4Cos4w0t +....... anCosnw0t 
f(t)= Sinüs olamayan, periyodik bir dalga sekli, örneğin üsten
kesik bir sinüs, kare dalga yada üçgen dalga gibi.
a0= Dalga şeklinin DC bileşeni
w = 2 . pi . f  (f ana frekans)
a1Cosw0t= a1, ana frekansın genliği, Cosw0t ise ana 
frekans.
a2Cos2w0t= a2, ana frekansın ikinci harmoniğinin (ana 
frekansın iki katı) genliği, Cos2w0t ise ana frekansın ikinci 
harmoniği (ana frekansın iki katı).
 a3Cos3w0t= a3, ana frekansın üçüncü harmoniğinin (ana 
frekansın üç katı) genliği, 
Cos3w0t ise ana frekansın üçüncü harmoniği (ana frekansın üç katı).
a4Cos4w0t= a4, ana frekansın dördüncü harmoniğinin 
genliği, 
Cos4w0t ise ana frekansın dördüncü harmoniği.
anCosnw0t= an, ana frekansın n inci harmoniğinin  genliği, 
Cosnw0t ise ana frekansın n inci harmoniği. 
Yani, sinüs dalgası dışındaki periyodik dalgalar, frekansları
ana frekansın kendisi ve katları olan sinüs dalgalarından oluşur. 
Bu ne işe yarayacak derseniz, frekans katlama devreleri bu 
işi yapıyor, önce dalga şekli bozularak harmonikler üretiliyor
(bir diyot yada A sınıfı çalışmayan transistörlü bir devre ile). 
Sonra katlayıcının çıkışına bu harmoniklerden hangisini 
kullanacaksak sadece onu alan bir LC devresi konuyor. Her 
halde bu açıklama işe yaramıştır.
Bir yükselteç doğrusal çalışmıyorsa, girişine uygulanan 
sinyali çıkışta şekli bozuk olarak bize verecektir demiştik. 
Yukarıdaki açıklamam iyi analiz edilmişse işinde işe 
yaramayan pek çok bileşkeler olduğunu ve yükseltecin 
veriminin azalacağı, çıkış sinyalinin seviyesinin düşeceği açıktır. 
Genel olarak bu bölümü özetlersek;
Bir RF dalgasındaki bilgi dalganın genliğinde (AM, SSB) 
taşınıyorsa Linear yükselteç kullanılır.
Bir RF dalgasındaki bilgi dalganın frekansında  (FM) 
taşınıyorsa Linear yükselteç kullanılmayabilir.
Dar bantlı bir vericimiz varsa (Mors gibi) ve modülasyon 
kollektör besleme voltajını değiştirerek yapıyorsak AM için 
çıkış katı olarak kullanabiliriz. Fakat bu tür bir yükselteci S
SB olarak kullanmak mümkün olmaz. 
A-Sınıf RF Yükselteci:
Bir RF yükselteç içinde olmazsa olmaz devre parçalarından oluşur.

Buradaki Bayas devresi yükseltecin çalışma sınıfını belirler.
Matching (eşleme) devreleri transistörün giriş empedansını 
girişe bağlanan bir önceki devrenin çıkış empedansına 
eşlemeye, çıkıştaki matching devresi işe "transistörün çıkış 
empedansını anten empedansına uydurmaya yarar. 
Profesyonel devrelerde genellikle giriş ve çıkış empedansları
özel bir durum yoksa 50 ohm olarak yapılır. 
RFC (RF şok) RF e çok yüksek empedans göstererek RF
sinyalin besleme ve bayas devrelerinden geçmesine engel 
olurlar.
A sınıfı bir yükselteç en iyi lineariteye ve en düşük distorsiyon 
oranına sahiptir. Fakat verimi düşüktür. Bunun sebebi ise 
çalışma sınıfının özelliğinden dolayı girişine bir sinyal 
uygulanmasa bile bir kollektör akımının akmasıdır.
Yukarıdaki devreye besleme voltajı ve giriş sinyali 
uygulandığında,  AC sinyal transistörün kollektöründe 
besleme voltajının iki katı olarak salınır. Kollektördeki RFC
AC sinyalin besleme kaynağı tarafından kısa devre edilmesine
engel olur. AC sinyal kollektöre bağlı matching devresi 
üzerinden antene beslenir. 
Transistöreden geçen akım;
Ic= Icq + IoCoswt   dir.
Ic= Transistörden geçen herhangi bir andaki kollektör akımı.
Icq= Transistörden geçen kollektör sessizlik (giriş sinyali 
olmadığında) akımı.
IoCoswt = RF sinyal bileşkesi olan kollektör akımı.
Herhangi bir andaki kollektör gerilimi;
Vc= Vcc - Io  RL' Coswt      Buradaki RL' kollektör empedansıdır.
Kollektörde harcanan güç bir miktar hesap sonunda
Pd= IcQ Vcc - (Io2 RL') / 2  olarak bulunur.
Bu yükselteçlerde giriş sinyali yokken kollektör üzerinde çok 
fazla güç harcanır. Yukarıdaki formülün (Io2 RL') / 2 parçası 
sinüs sinyali uygulandığında oluşan güç harcamasıdır. 
Formülden de anlaşılacağı gibi giriş sinyali yokken transistör
üzerinde harcanan güç artıyor.
Devrenin verimi
 n = Io2 /( 2 Io2max) 100%
Buradan en büyük verinin %50 nin altında olduğu anlaşılıyor.
Maksimum çıkış gücü;
Po= (Vcc IcQ) / 2
Girişe birden çok sinyal sinyal uygulandığında (örneğin çift 
ton uygulandığında) çıkış gücü tek tona göre düşer.
Bu nedenle farklı güç formülleri de kullanılır.
Portalama= P.E.P / N
Burada;
Portalama = ortalama çıkış gücü
P.E.P. = Tek ton uygulandığında tepe güç.
N = ton sayısı
BU şekilde transistör üzerinde harcanan güç
Pd = IcQ Vcc - Portalama olarak ifade edilir.
Linear yükselteçlerde kullanılan bayas devreleri çıkış 
transistörünün gücüne göre tasarlanır. Eğer düşük güç 
transistörleri kullanılıyorsa aşağıdaki devre yeterli olabilir.

Eğer kullandığımız çıkış transistörü fazla güç verecek ise 
aşağıdaki devreyi kullanmak daha uygun olacaktır.

Güç transistörlerinin beta değerleri genellikle azdır. Bu 
nedenle Ib akımları yüksek olabilir. Yukarıdaki devrede 
bulunan transistör fazla Ib akımlarını karşılamak için 
kullanılmaktadır.
Her iki devredeki diyot yada diyotlar VB gerilimini sınırlamak
için kullanılmaktadır. P1 ayarlı diranci Ib akımını yada IcQ 
akımını ayarlamak için kullanılmaktadır. RFC ise daha 
önce de söylediğim gibi girişe uygulanan RF sinyalin bayas 
devresi üzerinden kısa devre olmasını engellemek için kullanılmaktadır.
A sınıfı RF Yükseltecine Örnek;

Yukarıdaki devreyi açıklarken ses frekans yükselteçlerinden
gerek devrede kullanılan malzemeler ve özellikleri bakımından
ne kadar farklı olduğunu göreceksiniz.
 
Devrenin girişinde kullanılan C1, C2 ve L1 elemanları girişe 
bağlanacak olan RF kaynağının çıkış empedansının 
transistörün giriş empedansına çalışma frekansında 
uydurmaya yarar. Bu devre kullanılmazsa RF kaynağının 
empedansı ile transistörün giriş empedansı birbirine uygun 
olmadığı için devre iyi çalışmayacaktır. Bildiğiniz gibi elektrikte
maksimum güç transferi için empedanslar eşit olmalı.
Çıkış da yer alan L2, C5 ve C6 kapasiteleri ise transistörün 
çıkış empedansını anten devresine (anten kablosu ve anten 
dahil) uydurmaya yarar. RFC ler RF sinyalin besleme gerilimi
ve bayas voltajı üzerinden kısa devre olmasını engeller. C3
ve C4 kondansatörleri ise besleme kaynaklarından 
gelebilecek olan bozucu AC sinyallerin devreye girmesine 
engel olmak için kullanılmaktadır.
Şimdi devre ile ilgili formülleri ve elemanların nasıl 
hesaplandığını bir örnekle açıklayalım; 
Bu devremiz örneğin 30MHz de 13W güç verecek bir linear 
yükselteç olarak tasarlanmış olsun. Kullanılan transistörün 
giriş empedansı (1,7 - j1) olsun. 
L1 için ;
Bobinin Q faktörü biraz geniş olması için 7 seçilsin. L1 bobinin 
reaktansı ;
XL1= (Q . Rin) + XCin 
Burada Rin transistörün giriş direnci olup 1,7 ohm Xcin 
transistörün giriş empedansının sanal tarafı olup 1 ohm dur.
XL1 = ( 7 . 1,7 ) + 1
XL1 = 12.9 ohm
L1=  XL1 / ( 2 . pi . f ) = 12,9 / ( 2 . pi . 3 . 107 )
L1 = 68,4 nH   bulunur.
C1 için;
XC1= RL . /¯ ( Rin . (1 + Q2 ) / RL ) - 1 
Değerleri yerine koyarsak 
XC1= 41,8 ohm
C1 = 1 / ( w . XC1 )
C1 = 127pF
C2 için;
XC2 =  Rin . (1 + Q2) / ( Q - /¯ (Rin . ( 1 + Q2 ) / RL) -1
XC2 = 13,8 ohm
C2 = 1 / ( w . XC2 )
C2 = 385pF      bulunur.
Bulunan C1, C2 ve L1 değerindeki malzemeleri tam olarak 
bulmak mümkün değildir. Bu nedenle trimmer kondansatör 
ve ayarlı bobin kullanmak gereklidir.
Yükseltecin 13W gücünde olacağını söylemiştim. A sınıfı 
linear yükselteçte en çok %50 verim alınacağına göre 
transistör üzerinde normal ısıl şartlarda Pdmax 30W 
harcanacağını düşünelim. 
Besleme voltajı 12,5V olduğuna göre sessizlik akımı IcQ;
IcQ = Pdmax / Vcc
IcQ = 30 / 12,5
IcQ = 2,4A
Kollektör yük direnci RL' ;
RL' = ( Vcc -Vsat ) / IcQ
Vsat, transistörün saturasyon voltajı 1,5V kabul edilsin.
RL' = ( 12,5 -1,5 ) / 2,4
RL' = 4,58 ohm bulunur.
Çıkış gücü ise;
Po =  ( IcQ2 . RL' ) / 2
Po =  ( 5,76 . 4,58 ) / 2
Po = 13,2 W   olduğu görülür.
Çıkışa bağlanacak anten empedansımız 50 ohm olduğuna 
göre aradaki empedans uydurma devresinin 4,58 ohm luk 
kollektör empedansını 50 ohm luk anten empedansına 
uydurması gereklidir.
Devremiz eğer fazla harmonik üretse idi ve biz bu harmoniklerin
antene gitmesini engellemek istersek o zaman devrenin Q 
sunun yüksek olmasını isterdik. Yüksek Q harmonikleri 
ortadan kaldırdığı gibi dar bantlı çıkış almamızı sağlar. Q 
düşük seçilirse bu kez de geniş bantlı çıkış elde ederiz. Bizim
devremiz zaten A sınıfı olduğu için harmonik bileşenleri doğal
olarak az. Bu nedenle harmonik endişesi olmadan Q değerini
düşük seçebiliriz.
Çıkış devresinin Q su 3 olsun.
Qtoplam= Qgiriş + Qçıkış
Qtoplam = 7 + 3
Qtoplam = 10
XC5 = Qçıkış . Ro
XC5 = 3 . 4,58
XC5 = 13,75   bulunur.
C5 = 1 / ( w . XC5 )
C5 = 386pF
Bulunan C5 değerinden bazı parazitik kapasite değerlerini 
çıkarmak gereklidir. Daha iyisi C5 i trimmer kondansatör 
olarak kullanırız.
C6 değeri;
XC6 = RL . /¯Ro / (RL - Ro)
XC6 = 50 . /¯4,85 / (50 - 4,85)
XC6 = 15,9 ohm
C6 = 1 / ( w . XC6 )
C6 = 334pF    bulunur.
C6 yı da trimmer olarak kullanmak gereklidir.
L2 değeri;
Transistörün çıkış empedansı Xcçıkış, 3.54 ohm olsun.
XL2 = XC5 + Xcçıkış + ( ( Ro . RL ) / XC6 )
XL2 = 13,74 + 3,54 + ( (4,58 . 50 ) / 15,9 )
XL2 = 31,64 ohm
L2 =  XL2 / ( 2 . pi . f ) = 31,64 / ( 2 . pi . 3 . 107)
L2 = 149 nH
Şimdide gerilim ve güç kazançlarını hesaplayalım;
AV = ß . RL' / Rin
Yada
AV = ( ft / fwork ) . ( RL' / Rin )
Burada ft transistörün kesim frekansı olup örnek olarak 
100MHz alalım.
fwork transistörün çalışma frekansı olup örneğimizde 30MHz
idi.
AV = ( 100 / 30 ) . ( 4,58 / 1,7 )
AV = 8,98  gerilim kazancıdır.
Gp = 20 log AV
Gp = 19 dB   güç kazancı bulunur.
Burada eksi kalan taraf sadece transistörün soğutucu 
hesaplamalarıdır, Kaynak: /www.eproje.com