DÜZCE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ TEMEL HABERLEŞME SİSTEMLERİ TEORİK VE UYGULAMA LABORATUVARI 3.

Transkript

1 DÜZCE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ TEMEL HABERLEŞME SİSTEMLERİ TEORİK VE UYGULAMA LABORATUVARI 3. DENEY AÇI MODÜLASYONUNUN İNCELENMESİ-1 Arş. Gör. Osman DİKMEN

2 3.AÇI MODÜLASYON TEKNİKLERİ 3.1 Teoriksel Giriş Frekans ve faz modülasyonları açı modülasyonu teknikleri olarak adlandırılırlar. Çünkü taşıyıcının frekans veya faz bağıntısı bir sinyal salınımıyla değiştirilirken açısı da değiştirilir. Bu tip modülasyonun en çok bilinen kullanımı VHF bandındaki ses radyosudur. Frekans modülasyonunda, taşıyıcı salınımının frekansı modüle eden sinyal ile orantılı olarak değişir. Taşıyıcı genliği modülasyonla değiştirilmez. Şekil frekans modüleli taşıcı salınımını gösterir. Frekans modülasyonunun genlik modülasyonuna karşı en büyük avantajı daha iyi parazit bastırımıdır. Modüle edilmiş salınım genliği bilgi içermediğinden dolayı genlik modülasyonundaki gibi ortaya çıkan parazit, alıcıdaki sınırlayıcı bir yükseltici ile bastırılabilir. Şekil Frekans modüleli sinyal mesela bir osilatörle yada kapasitansı varaktör diyot tarafından kısmi gösterilebilen rezonans devreyle birkaç şekilde üretilebilir. Varaktör diyotundaki gerilimi değiştirmekle, kapasitansı değişir ve rezonans devresinin frekansını tekrar ayarlar. Bir diğer metot, gerilim kontrollü osilatörle(vco) üretimdir. Frekans modülasyonu, MODÜLASYON SET i üzerindeki bu modüllerden biriyle yapılabilir. Frekans Modülasyon İhtiyacı Yüksek güçlü vericiler yapıldığında sinyal/gürültü oranının iyi olması istenir. Genlik modülasyonlu vericilerde yüksek güçlerde sinyal/gürültü oranı problem olarak karşımıza çıkar. Bu problemden kurtulmak için frekans modülasyonu geliştirilmiştir. GM devrelerine göre FM devrelerinde farklı olarak limiter devreleri, PLL sentezör devreleri ve vurgu (emphasis) devreleri kullanılır. Frekans modülasyonunda taşıyıcı işaretin frekansı, bilgi işaretinin genliğine göre değişir.

3 Frekans Modülasyonunun Avantajları ve Dezavantajları Avantajları: 1. Sinyal üzerine binen gürültü seviyesi kesilebildiği için ses kalitesi yüksektir 2. Frekans modülasyonunun gürültü bağışıklığı genlik modülasyonundan daha iyidir. 3. FM in yakalama etkisi vardır. Bu etkiden dolayı istenmeyen sinyalleri kolaylıkla yok edebilir. (Yakalama etkisi (Capture) :Aynı frekanstaki iki sinyalden hangisinin çıkış gücü fazla ise o sinyal alıcı tarafından alınır. 4. PLL sentezör devreleri kullanır Dezavantajları: 1. FM çok büyük bant genişliği kullanır 2. FM devreleri daha pahalıdır. 3.2 Frekans Modüleli Sinyal Üretimi (FM) Genel Frekans modüleli salınımlar gerilim kontrollü osilatörle(vco) üretilebilirler. Çıktıdaki VCO nun frekansı giriş gerilimiyle değiştirilebilir. Bu yüzden gerilim frekans dönüştürücü olarak bilinirler. VCO, frekans modüleli veya anahtarlanmış sinyallerin demodülasyonu için çoğu entegre devresinde devrelendirilmiştir, çünkü PLL(Faz Kenetlemeli Döngü) olarak adlandırılan devrenin temel parçalarından birisidir. Jeneratörün VCO sabiti, giriş sinyalindeki 1 V luk değişimin ne kadarlık bir frekans değişimine sebep olacağını belirler. Δf KVCO = ΔUin Görevin 1. Kısmı- DC Gerilim Yardımıyla VCO nun Karakteristiğinin İncelenmesi DC gerilimiyle MODÜLASYON SET i üzerinde VCO nun özelliklerini inceleyiniz, bunları şekil ye çiziniz ve VCO sabitini hesaplayınız. Deney düzeneği ve işleyişi

4 Şekil Tablo Şekil Genel

5 VCO nun modülasyonu normalde bir önceki deneydeki gibi DC gerilimiyle değil sinüssel bir sinyalle olur. Şekil sinüssel bir bilgi sinyali ile VCO karakteristiğinin modülasyonunu gösterir. Şekil Görevin 2. Kısmı- Sinüzoidal Sinyallerde VCO Karakteristiğinin İncelenmesi Sinüs dalga gerilimiyle VCO devresini inceleyiniz. Şekil 3.2.4

6 Salınım çizelgesini çizmenize gerek yok fakat aşağıdaki soruları cevaplamalısınız. Sorular : 1. Çıkış gerilimi: a) Giriş geriliminin daha küçük ve daha büyük sinyal genliklerinde nasıl değişir? b) Daha düşük ve daha yüksek sinyal frekanslarında nasıl değişir? 2. Giriş geriliminin frekansını FM sinyalinden nasıl belirlersiniz? Cevaplar: 3.3 Modülasyon İndeksini Belirleme Genel Genlik modülasyonunda modülasyon faktörü modülasyon şiddetinin ölçümüdür. Frekans modülasyonunda, frekans sapmasının modülasyon frekansına oranı FM şiddetinin ölçümüdür. Bu oran modülasyon indeksi olarak bilinir. Δf η : modülasyon indeksi η = Δf : frekans sapması finf finf : bilgi frekansı, modülasyon frekansı Modülasyon indeksi AM deki modülasyon faktörünün aksine osiloskoptan direk olarak okunamaz. Δf Fakat şu formülle kolaylıkla hesaplanabilir : η = Bunu yapmak için frekans sapması geçen deneyde olduğu gibi salınım grafiğinden bulunur veya Δf = KVCO formülüyle hesaplanır. Eğer frekans sapmasının değerini bilgi frekansına bölerseniz, bu modülasyon indeksini verir. Bu yöntem pratikte önemlidir, çünkü frekans sapması taşıyıcı frekansa oranla son derece küçüktür. finf Görev Modülasyon indeksini farklı modülasyon frekansları ve genliklerindeki FM salınımının zaman fonksiyonundan bulunuz. Deney düzeneği ve işleyişi

7 Şekil Ayarlama değerleri: Uinf û = 0.1 V; 0.25 V ; -0.5 V 500 Hz, 1 khz, 2 khz frekans değerlerindeki ölçümleri yapınız. Frekans sapmasını ve modülasyon indeksini hesaplayınız, değerleri Tablo 3.3.1, Tablo ye girin ve çizelgeleri Şekil ve e çiziniz. Tablo Şekil 3.3.2

8 Tablo Şekil Sorular : 1. Frekans sapması giriş sinyalinin hangi parametresine bağlıdır? 2. Aynı sinyal genliğinde farklı modülasyon frekansları kullanıldığı zaman modülasyon index i nasıl değişir? Cevaplar :