Fatih Üniversitesi Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölüü EEM 316 Haberleşe I DENEY 3 GENLİK (AM) MODÜLASYONU 3.1 Aaçlar 1. Genlik (AM) odülasyon prensiplerinin anlaşılası 2. Genlik (AM) sinyalinin rekans spektruu ve dalga yapısının anlaşılası, odülasyon indisinin yüzdeliğinin hesaplanası 3. MC1496 ile genlik odülasyonunun tasarlanası 4. Genlik odülasyon devresi üzerinde ölçüler yapılası 3.2 Ön Çalışa Kitaptan 4. Üniteyi okuyunuz. 3.3 Cihazlar ve Malzeeler Deney için gerekli alzeeler Tablo 3.1 de listeleniştir. Deneye başlaadan öne, deneyde kullanılaak olan ihazların odel nuarasını, seri nuarasını ve ois stok nuarasını yazınız. Ayrıa, hasarlı ihazları not ediniz. Tablo 3.1 Deneyde kullanılaak alzee listesi No: Malzeeler Model Seri No: Ois Stok No: 1 Dijital Osiloskop 2 Sinyal Jeneratörü (1) 3 Sinyal Jeneratörü (2) 4 DC Güç Kaynağı 5 Osiloskop Probları ve Kablolar 6 MC1496 lı Genlik Modülatörü Hasar ve diğer yorular: 3.4 Teel bilgiler Düşük rekanslarda bilgi taşıyan bir sinyalin yüksek rekanslara sahip bir sinyal ile iletilesine odülasyon denir. Genlik odülasyonunda (AM); yüksek rekanslara sahip bir sinyal taşıyıı ile düşük rekanslara sahip bir sinyal taşınır. Genellikle taşınan sinyal bir ses sinyalidir. Şekil 3.1 de taşınan ve taşıyıı sinyaller örnek olarak gösterilişlerdir. Eğer ses sinyalini A os ( 2π t) ve taşıyıı sinyalini A os ( 2π t) olarak kabul edersek, odülasyon sinyalinin şu şekilde oluştuğunu söyleyebiliriz; EEM 316 Haberleşe I Deney 3 Saya 1/11
x AM ( t) = [ ADC + A os( 2π t) ] A os( 2π t) = ADC [ 1+ os( 2π t) ] A os( 2π t) = A A [ 1+ os( 2π t) ] os( 2π t) DC (3.1) A DC = Sinyalin DC seviyesi A = Ses sinyalinin genliği A = Taşıyıı sinyalin genliği = Ses sinyali rekansı = Taşıyıı sinyali rekansı = Modülasyon indisi (odulasyon derinliği yada yüzdesi) Taşınan sinyal (Ses sinyali) Taşıyıı sinyal E ax E in Eğer denkle 3.1 i tekrar yazaak olursak, x AM Genlik odülasyonu sonrasında sinyaller Şekil 3.1 Genlik odülasyonu sinyal şekli 1 = DC DC (3.2) 2 ( ) A A { os[ 2π ( + ) t] + os[ 2π ( ) t] } + A A os( 2π t) Denkle 3.2 de eşitliğin sağındaki ilk teri çit taralı sinyal çitini, ikini teri taşıyıı sinyalini verir. Denkle 3.2 yi kullanarak genlik (AM) odülasyonunu, Şekil 3.2 deki gibi çizebiliriz. Genlik odülasyonunda; taşınan sinyalin rekansta ve genlikteki değişilerine karşın, taşıyıı sinyalin rekansından ve genliğinden dolayı her zaan elde edilen sinyalde taşıyıı sinyalden sabit değerler kalaktadır. Taşıyıı sinyal herhangi bir bilgi içerez ve rekans ve genliği değişez. Genlik odülasyonu oluşturulduğunda, taşıyıı sinyali oluşturak için verilen güçte kayıplar eydana gelektedir. Bu nedenle genlik odülasyonunun verililiği çit yan bant - bastırılış taşıyıı (DSB-SC) odülasyonundan daha azdır. Fakat AM odülasyonunun devresi oldukça basittir. EEM 316 Haberleşe I Deney 3 Saya 2/11
( ) X (V) A DC A 0,5A DC A 0,5A DC A ( Hz) Şekil 3.2 Genlik odülasyonu sinyal spektruu Denkle 3.1 de bahsettiğiiz odülasyon indisidir ve odülasyon için oldukça öneli bir paraetredir. Genellikle, odülasyon yüzdesi olarak da adlandırılır ve Denkle 3.3 deki orül ile hesaplanabilir. SesSinyali A =.100% =.100% (3.3) DC Seviye A DC Modülasyonda sinyallerin ayrı ayrı genliklerinin hesaplanasının zorluğundan dolayı odülasyon indisini Denkle 3.4 ile hesaplaak daha pratiktir. E ax in = (3.4) E ax E + E in E = A + A = A A ax ve in E, Şekil 3.1 de görülektedirler. Ses sinyalinin taşıyıı sinyal ile odüle edilesinden sonra ses sinyali odüle ediliş sinyalin kenarlarında taşınır ve böyle taşınası iletiin verililiğini artırır. Denkle 3.2 den büyük bir odülasyon indisine sahip yan bant (sideband) sinyale ve çok iyi bir ileti verililiğine sahip olaktayız. Pratikte odülasyon indisi 1 den küçük veya eşit olalı. Eğer odülasyon indisi 1 den büyükse, buna Aşırı Modülasyon (Over Modulation) denir. AM odülasyon indislerinin ve bunun netiesinde elde edilen sinyal şekillerinin karşılaştırılası Tablo 3.2 de görülektedir. EEM 316 Haberleşe I Deney 3 Saya 3/11
Tablo 3.2 AM odülasyon indislerinin karşılaştırılası Modülasyon İndisi, µ Sınıı Sinyal Şekli µ < 1 Az odülasyon µ = 1 100 % odülasyon µ > 1 Aşırı odülasyon Bu deneyde AM genlik odülasyonu için bir dengeleniş odülasyon (balaned odulation) MC1496 devresinin kullanıını göstereeğiz. Farklı giriş sinyallerine göre, MC1496 rekans çarpıı, AM Genlik odülatörü veya DSB-SC odülatörü olarak kullanılaaktır. Tablo 3.3 de arklı giriş sinyalleri ve çıkış sinyalleri karakteristikleri özetleniştir. Tablo 3.3 Çeşitli denge odülasyon çıkışlarının giriş sinyallerine göre karşılaştırılası Taşıyıı Giriş Ses Giriş Denge Modülasyon Çıkışı Devre Karakteristiği 2 Frekans Çarpıı ' + ' AM + ' DSB-SC Şekil 3.3 de MC1496 nın devre şeası görülektedir. Q 5 ve Q 6 arksal kuvvetlendiriileri Q 1 Q 2 and Q 3 Q 4 arksal kuvvetlendirileni sürek (çalıştırak) için kullanılır. Q 7 ve Q 8 sabit akı kaynakları Q 5 ve Q 6 yı sabit akı ile besleektedir. MC 1496 nın tü kazanı 2 ile 3 nolu ayaklar arasında olan harii direnç taraından kontrol edilir. Genlik odülasyonunda, ses sinyali 1 ile 4 nolu bağlantı noktalarından ve taşıyıı sinyal ise 8 ile 10 nuaralı bağlantı EEM 316 Haberleşe I Deney 3 Saya 4/11
noktasından uygulanalıdır. 5 nuaralı bağlantı noktası için seri bir direnç bağlanarak kutuplaa akıı sağlanır. Şekil 3.3 MC1496 devre şeası Şekil 3.4, Genlik (AM) odülasyon devresini gösterektedir. Taşıyıı ve taşınaak olan sinyaller basit olarak 1 ve 10 noktalarından bağlanaktadırlar. Tü devre kazanı R 8 ile hesaplanaktadır. R9 kutuplaa (bias) akı iktarının hesaplanası içindir. VR1 ile ses sinyalinin genliği ya da odülasyon yüzdesini ayarlayabiliriz. EEM 316 Haberleşe I Deney 3 Saya 5/11
Şekil 3.4 MC1496 kullanarak Genlik odülasyonunun elde edilesi 3.5 Deney Uygulaası ve Sonuçlar Not: Dijital osiloskop kullandığınızda; Dijital osiloskoptan verileri kaydederken, kritik tü bilgileri kaydedin. Örneğin; DC seviyesi, tepe değeri, periyot ve rekenas değerleri. Sonrasında çıkış dalga şeklini düzgün olarak Dijital osiloskop çıkışı olarak dereeli graiğe çiziniz. Dijital osiloskop çıkışını sabitleek için hold ve storage özelliklerini kullanınız. 3.5.1 Genlik Modülasyon Deneyi 1. AM odulasyon devresi MC 1496 yı HAMEG DC panele bağlayarak DC gerilileri yapınız. MC1496 nın AUDIO INPUT girişine HAMEG onksiyon üretiiden 250 V pp 1 khz sinus dalgası ve CARRIER INPUT girişine Protek onsiyon üretiiden 250 V pp 100 khz sinyal bağlayınız. 2. MC1496 nın OUTPUT çıkışını osiloskobun CHII sine bağlayınız. Osiloskop Tie/Div ayarını A:200 µs olarak ayarlayınız. Çıkış dalga orunu VR 1 i değiştirerek gözleleyiniz. VR 1 i kullanarak odulasyon indisini %50 olaak şekilde ayarlayınız (Denkle 3.4). Çıkış Dalga Forunu ve Modulasyon Yüzdesini Tablo 3.4 e kaydediniz. 3. AUDIO INPUT a verilen ses sinyalini 200 V pp ve 150 V pp için ayarlayarak sonuçlarınızı Çıkış Dalga Foru ve Modülasyon Yüzdesi olarak Tablo 3.4 e aktarınız (VR 1 de herhangi bir değişiklik yapayınız). 4. AUDIO INPUT girişine verdiğiniz sinyali tekrar 150 V pp olarak ayarlayınız ve CARRIER INPUT genliğini 150 V pp olarak değiştiriniz. Çıkış Dalga Foru ve EEM 316 Haberleşe I Deney 3 Saya 6/11
Modülasyon Yüzdesi ni %50 olaak şekilde ayarlayınız. Sonuçları Tablo 3.5 e kaydediniz. 5. CARRIER INPUT genliğini 250 V pp ve 400 V pp olarak tekrar ayarlayınız. Elde ettiğiniz Çıkış Dalga Foru ve Modulasyon Yüzdesi ni Tablo 3.5 de ilgili bölülere kaydediniz (VR 1 de herhangi bir değişiklik yapayınız). 6. Bu adı için AUDIO INPUT u l50 V pp 3 khz sinüs dalgası, CARRIER INPUT u 250 V pp 100 khz sinüs dalgası olaak şekilde ayarlayınız. Çıkış Dalga Foru ve Modulasyon Yüzdesi ni %50 olaak şekilde ayarlayınız. Sonuçları Tablo 3.6 da ilgili bölülere kaydediniz. 7. AUDIO INPUT rekansını 2 khz ve 1 khz olarak ayarlayınız. Çıkış Dalga Foru ve Modulasyon Yüzdesi ni Tablo 3.6 da ilgili bölülere kaydediniz (VR 1 de herhangi bir değişiklik yapayınız). 8. Şidi ise AUDIO INPUT u l50 V pp 2 khz sinus dalgası ve CARRIER INPUT u 250 V pp 500 khz sinus dalgası olaak şekilde ayarlayınız. Çıkış Dalga Foru ve Modulasyon Yüzdesi ni %50 olaak şekilde ayarlayınız. Sonuçları Tablo 3.7 nin ilgili kısılarına kaydediniz. 9. CARRIER INPUT u sırasıyle 1MHz ve 2MHz olarak değiştiriniz. Çıkış Dalga Foru ve Modulasyon Yüzdesi ni Tablo 3.7 ye kaydediniz (VR 1 de herhangi bir değişiklik yapayınız). ( V = 250 V, = 100kHz, = khz ) pp 1 Tablo 3.4 Audio Genliği Y1: 20 V pp, A: 200 µs. Çıkış Dalga Foru Modulasyon Yüzdesi 250 V pp E in = EEM 316 Haberleşe I Deney 3 Saya 7/11
Y1: 20 V pp, A: 200 µs. 200 V pp E in = Y1: 20 V pp, A: 200 µs. 150 V pp E in = Tablo 3.5 ( V = 150 V, = 100 khz, = khz ) pp 1 Taşıyı Genliği Y1: 10 V pp, A: 200 µs. Çıkış Dalga Foru Modulasyon Yüzdesi 150 V pp E in = EEM 316 Haberleşe I Deney 3 Saya 8/11
Y1: 10 V pp, A: 200 µs. 250 V pp E in = Y1: 10 V pp, A: 200 µs. 400 V pp E in = Tablo 3.6 ( V = 250 V pp, V = 150 V pp, = 100 khz ) Audio Frekansı Y1: 20 V pp, A: 200 µs. Çıkış Dalga Foru Modulasyon Yüzdesi 3 khz E in = EEM 316 Haberleşe I Deney 3 Saya 9/11
Y1: 20 V pp, A: 200 µs. 2 khz E in = Y1: 20 V pp, A: 200 µs. 1 khz E in = ( V = 250 V, V = 150V, = khz ) pp pp 2 Tablo 3.7 Taşıyıı Frekansı Y1: 5 V pp, A: 100 µs. Çıkış Dalga Foru Modulasyon Yüzdesi 500 khz E in = EEM 316 Haberleşe I Deney 3 Saya 10/11
Y1: 5 V pp, A: 100 µs. 1 MHz E in = Y1: 2 V pp, A: 100 µs. 2 MHz E in = 3.6 Teorik Değerlerin Deneysel Sonuçlarla Karşılaştırılası 1. Kısı 3.5 deki bütün durular için odülasyon indislerinin teorik değerlerini hesaplayarak deneysel sonuçlarla karşılaştırınız. Farklılıkların oluşa sebeplerini açıklayınız. 2. Taşınan sinyalin rekansı değiştirildiğinde, çıkış voltajı nasıl etkilenir? EEM 316 Haberleşe I Deney 3 Saya 11/11