DÜZCE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ ELEKTRİK ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ TEMEL HABERLEŞME SİSTEMLERİ TEORİK VE UYGULAMA LABORATUVARI 1.

Transkript

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

2 1. GENLİK MODÜLASYONU (AMPLITUDE MODULATION) 1.1 Teoriksel Giriş Genlik Modülasyon terimi denince ilk olarak, kısa, orta ve uzun dalga radyo yayımı için bugün hala kullanılan mesaj iletimindeki GM tekniği anlaşılır. Bu modülasyon tekniğinin temel avantajı basitçe demodülasyon olmasıdır. Bu tekniğe ek olarak, geleneksel GM spektrumuyla uyuşmayan bazı teknikler de vardır. Arka sayfadaki çizelge (Şekil 1.1.1) değişik tiplerdeki genlik modülasyonlarını listeler. Hat diyagramı ve frekans spektrumu konu ile ilgili terimlerle örneklendirilir. Anlaşılabilirlik için, zarf eğrisi hat diyagramında çizilmektedir. Zarf eğrisi bütünüyle maksimuma ve minimuma bağlantılı hayali bir hattır. İletilecek frekans bantları üçgenler şeklinde grafiklendirilirler. Bu üçgenler yardımıyla modülasyon sonrası bir frekans bandının normal mi yoksa ters çevrilmiş konumda olup olmadığı kolayca gösterilebilir. GM çift yan bant (double sideband) modülasyonun spektrumunda en üst yan bant normal konumda, en alt yan bant ise ters çevrilmiş pozisyonda görülür. Üçgenler, yan bantlar içinde genlik dağılımı hakkında bilgi vermez. VSB (Vestigial Side Band) yan bant modülasyonu ya da bağımsız yan bantlı çift yan bant GM modülasyonu gibi oluşumlar da vardır. Geleneksel GM in bir dezavantajı şudur ki herhangi bir mesaj içermeyen taşıyıcıları da iletir. Buna ek olarak, iki yan bant aynı bilgiyle iletilirler. Daha gelişmiş GM in amacı bant genişliğini veya iletici gücünü korumak ya da onu daha ekonomik kullanmaktır. GM için kullanılan modülatörler iki gruba ayrılabilirler: 1. Lineer olmayan özellikteki modülatörler; Böyle özellikteki elementler örneğin diyotlar i = f (u) transistörler id = f (UGS) dir. ya da alan etkili 2. Rheolineer olarak adlandırılan modülatörler; Bunlar lineer iletim özellikli ve zaman değişken parametreli modülatörlerdir. Kontrollü anahtar buna örnektir.

3 Şekil 1.1.1

4 1.2 Lineer Olmayan Özellikteki Modülasyon Genel Lineer bir özellik aşağıdaki Şekil de lineer olmayan bir özellikle karşılaştırılır. Şekil Diyot karakteristiği bu grafik gösterimi için basitleştirilmiş formda çizilir. Lineer direnç özelliğinde, giriş gerilimindeki sinüssel bir değişimin sinüssel bir ölçüm gerilimi URM i meydana getirdiği görülür. Eğer aynı UGen gerilimini, lineer olmayan özelliklere uygulanırsa, genliğe ve offsete bağlı çok veya az bozulmuş çıkış gerilimi meydana getirir. Bozulan sinyalin yeni frekanslar içerdiği farz edilebilir, çünkü her periyodik eğri Fourier analize göre birçok farklı frekans salınımlarına ayrılabilir.

5 Deneyin 1. Kısmı Lineer Olmayan Özellikle Meydana Çıkan Bozulmalar Görev Belirtilen ayarlama değerlerine göre MODÜLASYON SET inin diyot modülatörünü inceleyiniz. Uout çıkış gerilim eğrisini Şekil ve Şekil teki çizelgelere çiziniz. Deney Düzeneği Ve İşleyişi Şekil 1.2.2

6 NOT: Osiloskop Ayarları: Y1=1 V/div. t = 50 μs/div. Şekil NOT: Osiloskop Ayarları: Y1=0.5 V/div. t = 50 μs/div. Şekil Sorular : 1. Hangi durumlarda yeni frekanslar üretilir? 2. Yeni üretilen frekansların orijinal frekansla özel bir bağıntısı var mıdır? Cevaplar :

7 Deneyin 2. Kısmı Diyot Modülatörlü Genlik Modüleli Salınımın Üretimi Genel Sıradaki deneyde, lineer olmayan diyot karakteristiği sadece bir frekansla değil birkaç frekansla da kontrol edilir. Bunun için öncelikle bu farklı frekans salınımları eklenmelidir. Ek bir DC gerilimi diyot karakteristiğinin üzerindeki çalışma noktasını belirler. Şekil deki gösterim tipini teknik kaynaklarda da bulabilirsiniz. İki frekansın ve DC gerilimin superpozisyonu MODÜLASYON SET indeki toplayıcı tarafından gerçekleştirilir. Şekil Görev Farklı iki frekansla bir DC gerilimi toplayınız ve onları diyot modülatörü kontrol etmek için kullanınız. Gerilimleri Şekil a çiziniz. Deney Düzeneği Ve İşleyişi Şekil 1.2.8

8 Ayarlama Değerleri: UT f = 20 khz û = 2.0 V Uinf f = 2 khz û = 1.5 V U = 1 V UDC Şekil Sorular: 1. Giriş değerlerine göre çıkış gerilimi hangi frekanslar içerir? 2. Yeni üretilen frekansların giriş frekanslarıyla özel bir bağıntısı var mıdır? Cevaplar:

9 Deneyin 3. Kısmı Band-Pass Filtresi İle İstenmeyen Modülasyon Sonuçlarının Önlenmesi Genel Teoriye göre, diyot karakteristiği çarpma özelliklerine sahiptir ve sonuçta toplam ve fark frekansları meydana getirilir. Aynı zamanda modülasyon çarpımı olarak da bilinen çıkış gerilimi giriş frekanslarının çarpımlarının toplam ve fark frekanslarını içerir. 2 ve 20 khz lik giriş frekanslarına göre olası frekans spektrumu şekil de gösterilmiştir. GM olarak bilinen teknik taşıyıcı ile beraber alt ve üst yan bant salınımları da içerir. Bu yüzden, diyot modülatörü, istenmeyen frekans kısımları ayırması için bir filtre tarafından takip edilmelidir. Şekil Görev Bir önceki deneyde kullanılan düzeneğe (Şekil 1.2.8) band-pass filtresi ( 15 25kHz) ekleyiniz, filtredeki giriş ve çıkış gerilimlerini ölçünüz ve ölçülen değerleri Şekil e çiziniz.

10 Deney Düzeneği Ve İşleyişi Şekil NOT: Osiloskop Ayarları: Y1=1 V/div. t = 50 μs/div. Şekil Sorular : 1. Taşıyıcı genliği neye bağlı olarak değişir? 2. Diyot modülatörü hangi işlev bloklarına bölünebilir? 3. ft = 20 khz, finf = 1 khz ise genlik modüleli salınımın spektrumu hangi frekanslar içerir? 4. Yayında bir duraklama olursa bir GM verici ne yayar? Cevaplar :