DENEY 7 Frekans Modülasyonu
Frekans Modülasyonu Frekans ve az odülasyonları açı (t) odülasyonu teknikleri olarak adlandırılırlar. Frekans odülasyonunda, taşıyıcı sinyalin rekansı odüle eden sinyal ile orantılı olarak değişir. Taşıyıcı genliği odülasyonla değişez. Şekil 7.1.1 rekans odüleli taşıyıcı sinyalini gösterir Frekans odülasyonunun genlik odülasyonuna göre en büyük avantajı gürültüden daha az etkilenesidir. Modüle Şekil 7.1.1 ediliş sinyalin genliği bilgi içerediğinden dolayı genlikte ortaya çıkan gürültü, alıcıda bulunan sınırlayıcı bir yükselteç ile bastırılabilir. Frekans odüleli sinyal, gerili kontrollü bir osilatörle yada kapasitansı esaj gerilii ile değişen varaktör diyotlu rezonans devresiyle üretilebilir. Varaktör diyotun geriliinin değiştirilesiyle, kapasitansı değişir ve devrenin rezonans rekansı değiştirir. Sonuçta gerili kontrollü osilatördeki gibi rekansı gerilile değişen bir sinyal oluşturulur. Frekans Modülasyonlu Sinyal Üretii (FM) Frekans odüleli sinyallerin gerili kontrollü osilatörle (VCO) üretilebileceği yukarıda söylenişti. VCO çıkışındaki sinyalin rekansı giriş geriliiyle değiştirilebilir. Bu yüzden, VCO lar gerili-rekans dönüştürücü olarak da bilinirler. K VCO Deney 7.1 DC Gerili Yardııyla VCO nun Karakteristiğinin İncelenesi DC gerili ile VCO çıkış gerilii inceleyeceğiz. Deneyin yapılışı Şekil 7.1.2 deki devreyi gerekli bağlantıları yaparak kurunuz. Tablo 7.1 de verilen DC gerili değerlerine karşı çıkış geriliinin rekansını ölçüp kaydediniz. Bu değerleri kullanarak, Şekil 7.1.3 e giriş geriliine karşı çıkış sinyalinin rekans değişiinin graiğini çiziniz 58
V in V out Şekil 7.1.2 D.C gerili altında VCO karakteristiğinin incelenesi Tablo 7.1 Deney 7.1 ölçü sonuçları V in /V -1.5 1.0 0.5 0 0.5 1 1.5 2. 2.5 V out / khz V in Şekil 7.1.3 Giriş geriliine karşı çıkış sinyalinin rekansı 59
VCO nun odülasyonu, noralde bir önceki deneydeki gibi DC geriliiyle değil sinüzoidal bir sinyalle olur. Şekil 7.1.4 sinüzoidal bir bilgi sinyali ile VCO karakteristiğinin odülasyonunu gösterir. =(V in ) V in V in Şekil 7.1.4 Sinüzoidal girişe karşı gelen VCO rekansları Deney 7.2 Sinüzoidal Sinyallerde VCO Karakteristiğinin İncelenesi Sinüs dalga geriliiyle VCO devresini inceleyiniz. Deneyin yapılışı Şekil 7.2.1 deki devreyi gerekli bağlantıları yaparak kurunuz. S in (t) S out (t) Şekil 7.2.1 Sinüzoidal sinyallerde VCO karakteristiğinin incelenesi 60
Salını çizelgesini çizenize gerek yok akat aşağıdaki soruları cevaplaalısınız. Rapor Sorusu 1) 1. Deney 7.2 de çıkış gerilii: a) Giriş geriliinin daha küçük ve daha büyük sinyal genliklerinde nasıl değişir? b) Daha düşük ve daha yüksek sinyal rekanslarında nasıl değişir? 2. Giriş geriliinin rekansını FM sinyalinden nasıl elde edersiniz? Frekans Sapasını Ölçe Modüle edileiş taşıyıcı rekansının, en yüksek ve en düşük rekanstan sapa iktarı rekans sapası olarak adlandırılır. Frekans Sapası : 1 () ax in ile bulunur. in ve 2 ax rekansları noralde spektrudan bulunaaz, çünkü ta bir salını yoktur. Bu yüzden anlık rekans olarak adlandırılırlar. S out Şekil 7.3 Frekans sapasının ölçüü Deney 7.3 Frekans Sapasının Ölçüü Frekans sapasının ölçek için çıkış geriliini osiloskopta gözleleyiniz. Osiloskopta sinyalin genişleyip daraldığını göreceksiniz. Sinyalin en geniş ve en dar periyotlarını ölçüp yukarıda verilen orülde yerine koyarsanız, rekans sapasını bulursunuz. Deneyin yapılışı Şekil 7.3.1 deki devreyi gerekli bağlantıları yaparak kurunuz. Giriş geriliinin 0.5V ve1v tepe değerleri için yukarıda verilen orülleri kullanarak rekans sapasını ayrı ayrı ölçünüz. 61
S in (t) S out (t) Şekil 7.3.1 Frekans sapasının ölçülesi Anlık rekanslar ve rekans sapası aşağıdaki gibi hesaplanır in T 1 ax Rapor Sorusu 2) 1 T in 1 () 2 ax ax in. 1. Frekans sapası VCO nun hangi giriş değişkeni ile orantılıdır? 2. Frekans sapası bilgi sinyalinin rekansına bağlı ıdır? Deney 7.4 Modülasyon İndeksini Belirlee Genlik odülasyonunda odülasyon aktörü odülasyon şiddetinin ölçüüdür. Frekans odülasyonunda, rekans sapasının odülasyon rekansına oranı FM şiddetinin ölçüüdür. Bu oran odülasyon indeksi olarak bilinir. Δ β : odülasyon indeksi β= Δ : rekans sapası : bilgi rekansı,odülasyon rekansı Modülasyon indeksi GM deki odülasyon aktörünün aksine osiloskoptan direk olarak okunaaz. Δ Fakat şu orülle kolaylıkla hesaplanabilir : β = Bunu yapak için rekans sapası geçen deneyde olduğu gibi sinyalin graiğinden bulunur veya Δ = K VCO orülüyle hesaplanır. Eğer rekans sapasının değerini bilgi rekansına bölerseniz, bu odülasyon indeksini verir. 62
Deney 7.4 Modülasyon İndeksinin Bulunası Deneyin yapılışı Şekil 7.4.1 deki devreyi gerekli bağlantıları yaparak kurunuz. Tablo 7.4.1 ve 7.4.2 de verilen değerler için istenilenleri bulup kaydediniz. (t) Şekil 7.4.1 Modülasyon indeksinin belirlenesi Tablo 7.4.1 Farklı genlik ve rekanslar için rekans sapasının ölçüü ( V = 0.1V) ( V = 0.25V) ( V = 0.5V) = 500Hz = 1kHz = 2kHz 63
0.1. 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 V Şekil 7.4.2 Frekans sapasının arklı genlik ve rekanslara kaşı değişinitisi Tablo 7.4.2 Farklı genlik ve rekans değerlerinde odülasyon indeksi değerleri ( V = 0.1V) ( V = 0.25V) ( V = 0.5V) = 500Hz = 1kHz = 2kHz 64
0,1. 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 V Şekil 7.4.3 Modülasyon indeksinin arklı genlik ve rekanslara karşı değişinitisi Rapor Sorusu 3) i. Frekans sapası giriş sinyalinin hangi paraetresine bağlıdır? ii. Aynı sinyal genliğinde arklı odülasyon rekansları kullanıldığı zaan odülasyon indeksi nasıl değişir? 65
Deney 7.5 Bir FM Sinyalinin Frekans Spektruunun İncelenesi Deneyin yapılışı Şekil 7.5.3 deki devreyi gerekli bağlantıları yaparak kurunuz. Mesaj sinyalini 1 khz ve tepe değerini 200V olarak ayarlayınız. Şekil 7.5.3 e FM sinyalinin genlik spektruunu çiziniz. Mesaj sinyalini 1 khz ve tepe değerini 1V olarak ayarlayınız. Şekil 7.5.4 e FM sinyalinin genlik spektruunu çiziniz Mesaj sinyalini 2 khz ve tepe değerini 200V olarak ayarlayınız. Şekil 7.5.5 e FM sinyalinin genlik spektruunu çiziniz Mesaj sinyalini 2 khz ve tepe değerini 1V olarak ayarlayınız. Şekil 7.5.6 e FM sinyalinin genlik spektruunu çiziniz. (t) Şekil 7.5.1 FM sinyalinin band genişliğinin incelenesi 66
Şekil 7.5.2 Frekans bölgesi çizi şablonu Şekil 7.5.3 Frekans bölgesi çizi şablonu 67
Şekil 7.5.4 Frekans bölgesi çizi şablonu Şekil 7.5.5 Frekans bölgesi çizi şablonu Rapor Sorusu 4) 1. Yan bant sinyalinin uzunluğu bilgi sinyalinin hangi değişkenine bağlıdır? 2. Band genişliği sinyal genliğinin artasıyla nasıl değişir? 3. Bir FM vericinin rekans sapası 75 khz ve en yüksek odülasyon rekansı 15 khz olduğu zaan verici ne kadar bir band genişliğine ihtiyaç duyar? 4. Yukarıdaki ile aynı özellikteki bir GM vericisi için ne kadar bir band genişliği gereklidir? 68