DENEY 3 Tek Yan Bant Modülasyonu
Tek Yan Bant (TYB) Modülasyonu En basit genlik modülasyonu, geniş taşıyıcılı çift yan bant genlik modülasyonudur. Her iki yan bant da bilgiyi içerdiğinden, tek yan bandı filtre ederek ve taşıyıcıyı bastırarak güç ve bant genişliğinden tasarruf edilebilir. Bu yöntem tek yan bant modülasyonu olarak bilinir. Askeriye ve polis teşkilatında telsiz haberleşmesi ve amatör radyo haberleşmesi gibi bazı özel uygulamalarda kullanılır. Fakat, tek yan bant modülasyonu sadece bu uygulamalarda kullanılmaz. PCM tekniği ortaya atılana kadar taşıyıcı frekanslı telefon iletimi (CF Teknolojisi) frekans ayırıcı çoklayıcı olarak bilinen tek hat üzerinden iletişim sağlayan en yaygın yöntem olarak kullanılmaktaydı. Şekil 3.1.1 Şekil 3.1.1 taşıyıcı frekanslı telefon iletimi için üç kanallı ön grubun başlangıcını gösterir. Bu ön grubun dördü ilk ön grup içinde birleştirilir. Sonuç olarak 12 adet tek yan bant kanalı çok yakın olarak dizilir. Örneğin 60-108 khz frekans aralığına. Tek yan bant modülasyonunu elde etmek için farklı metotlar mevcuttur: 1. Filtre Yöntemi Bu yöntemde, ilk olarak taşıyıcısı bastırılmış genlik modüleli sinyal üretilir ve sonra bu yan bantlardan birisi bir filtre yardımıyla süzülür ve geriye kalan tek yan bant iletilir. Modülasyon frekansı ne kadar küçük olursa, yan bant frekansları da taşıyıcıya o kadar yaklaşır. Filtrenin frekans cevabı alt ve üst yan bantlar arasındaki frekans boşluğu içinde keskin bir şekilde 27
sönmelidir. Taşıyıcı frekansı ne kadar yüksek olursa bu karakteristiğe sahip bir filtre tasarlamak da o nispette zorlaşır. Şekil 3.1.2 TYB modüleli sinyalin filtre yöntemiyle elde edilişi Örneğin iletilecek sinyal 5 Hz lik bir sinyal ve taşıyıcı 10 khz lik sinyal ise yan bantlar arasında sadece 10 Hz lik bir fark olacak ve bu filtreyi tasarlamak çok zorlaşacaktır. Bu problemi çözmek için modülasyon işlemi iki aşamalı olarak yapılır. Önce, mesaj sinyali düşük frekanslı bir taşıyıcı ile modüle edilir ve bu frekans yan bantlardan birini alacak olan filtrenin tasarımının kolay olduğu bir frekans olarak seçilir. Bu birinci modülasyon aşaması sonrasında tasarlanan filtre ile yan bantlardan biri alınır. İkinci aşamada ise, daha yüksek frekanslı bir taşıyıcı ile modülasyon yapılarak tek yan bant sinyali istenilen taşıyıcı frekansına çıkarılır. 2. Faz Yöntemi Bu yöntemde, mesaj sinyalinin taşıyıcı ile çarpımı sonucu elde edilen sinyal ile mesaj sinyali ve taşıyıcı sinyalin Hilbert dönüşümlerinin çarpımı sonucu elde edilen sinyal toplanarak veya çıkartılarak yan bantlardan sadece birinin geçmesine izin verilir. Bu yönteme ilişkin blok şema Şekil 3.1.3 de gösterilmiştir. Dengeli Modülatör s1( t) = Ac m( t) cos( 2p fct) m( t) A cos 2 c ( p fct) - 90 d å s ( t) = A m( t) cos( 2p f t) m A mˆ ( t) sin( 2p f t) TYB c c c c A sin 2 c ( p fct) - 90 d ˆm ( t) Dengeli Modülatör s2( t) = A ˆ cm( t) sin( 2p fct) Şekil 3.1.3 TYB modüleli sinyalin faz yöntemiyle elde edilişi 28
.cos ˆ sin s m t t m t t TYB c c Bu yöntemin filtre yönteminden üstünlüğü keskin tasarlanmış filtre kullanma zorunluluğunu ortadan kaldırmasıdır. Ancak, bu yöntemin de zorluğu tam olarak 90º lik bir faz farkı elde etmektir. Öyle ki, faz farkının arzu edilen miktardan küçük de olsa kaymalar göstermesi modülasyonda istenmeyen sonuçlar doğurabilmektedir. Deney 3.1 Tek Yan Bant Modülasyonlu Sinyal Elde Edilmesi Deneyin yapılışı Modülasyon setinde tek yan bant modüleli sinyali elde edebilmek için filtre yönteminden yaralanacağız. Bunun için Şekil 3.1.4 deki devreyi gerekli bağlantıları yaparak kurunuz. Taşıyıcı sinyalinin tepe değerini 2V olarak ayarlayınız. Şekil 3.1.5 deki verilen değerler için tek yan bant modüleli sinyali ve bu sinyale ait genlik spektrumunu yine aynı şekilde gösterilen yerlere çiziniz. c(t) m(t) S TYB Şekil 3.1.4 Tek yan bant modülasyonlu sinyalin elde edilmesi 29
Çıkış Gerilimi Çıkış Geriliminin Frekans Spektrumu 2 khz 1 khz 0.5 khz Şekil 3.1.5 Deney 3.1 ölçümler için çizim şablonu 30