TEMEL HABERLEġME LABORATUVARI ĠÇĠN BĠLGĠSAYAR DESTEKLĠ MODÜLASYON DEMODÜLASYON DENEY SETĠ. Mesut ÖZBEK YÜKSEK LĠSANS TEZĠ

TEMEL HABERLEġME LABORATUVARI ĠÇĠN BĠLGĠSAYAR DESTEKLĠ MODÜLASYON DEMODÜLASYON DENEY SETĠ Mesut ÖZBEK YÜKSEK LĠSANS TEZĠ ELEKTRĠK ELEKTRONĠK MÜHENDĠSLĠĞĠ ANABĠLĠM DALI GAZĠ ÜNĠVERSĠTESĠ FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ Haziran 2014

Mesut ÖZBEK tarafından hazırlanan Temel HaberleĢme Laboratuvarı Ġçin Bilgisayar Destekli Modülasyon Demodülasyon Deney Seti adlı tez çalıģması aģağıdaki jüri tarafından OY BĠRLĠĞĠ ile Gazi Üniversitesi Elektrik Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalında YÜKSEK LĠSANS TEZĠ olarak kabul edilmiģtir. DanıĢman: Prof. Dr. Müzeyyen SARITAġ Elektrik Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı, Gazi Üniversitesi Bu tezin, kapsam ve kalite olarak Yüksek Lisans Tezi olduğunu onaylıyorum... BaĢkan :Doç. Dr. Elif Uray AYDIN Elektrik Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı, Atılım Üniversitesi Bu tezin, kapsam ve kalite olarak Yüksek Lisans Tezi olduğunu onaylıyorum... Üye: Doç. Dr. Erkan AFACAN Elektrik Elektronik Mühendisliği Anabilim Dalı, Gazi Üniversitesi Bu tezin, kapsam ve kalite olarak Yüksek Lisans Tezi olduğunu onaylıyorum... Tez Savunma Tarihi: 27/06/2014 Jüri tarafından kabul edilen bu tezin Yüksek Lisans Tezi olması için gerekli Ģartları yerine getirdiğini onaylıyorum... Prof. Dr. ġeref SAĞIROĞLU Fen Bilimleri Enstitüsü Müdürü

ETĠK BEYAN Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Tez Yazım Kurallarına uygun olarak hazırladığım bu tez çalıģmasında; Tez içinde sunduğum verileri, bilgileri ve dokümanları akademik ve etik kurallar çerçevesinde elde ettiğimi, Tüm bilgi, belge, değerlendirme ve sonuçları bilimsel etik ve ahlak kurallarına uygun olarak sunduğumu, Tez çalıģmasında yararlandığım eserlerin tümüne uygun atıfta bulunarak kaynak gösterdiğimi, Kullanılan verilerde herhangi bir değiģiklik yapmadığımı, Bu tezde sunduğum çalıģmanın özgün olduğunu, bildirir, aksi bir durumda aleyhime doğabilecek tüm hak kayıplarını kabullendiğimi beyan ederim. Mesut ÖZBEK 16/07/2014

iv TEMEL HABERLEġME LABORATUVARI ĠÇĠN BĠLGĠSAYAR DESTEKLĠ MODÜLASYON DEMODÜLASYON DENEY SETĠ (Yüksek Lisans Tezi) Mesut ÖZBEK GAZĠ ÜNĠVERSĠTESĠ FEN BĠLĠMLERĠ ENSTĠTÜSÜ Haziran 2014 ÖZET Bu çalıģmada, temel haberleģme laboratuvarında kullanılabilecek, bilgisayar destekli 8 farklı modülasyon/demodülasyon deney seti tasarlanmıģ, simüle edilmiģ ve gerçekleģtirilmiģtir. Sistem, donanım ve yazılım olmak üzere iki kısımdan oluģmaktadır. Donanım kısmında; Genlik Modülasyonu (AM), Frekans Modülasyonu (FM), Darbe GeniĢlik Modülasyonu (PWM), Frekans Bölmeli Çoğullama (FDM), Zaman Bölmeli Çoğullama (TDM), Genlik Kaydırmalı Anahtarlama (ASK), Frekans Kaydırmalı Anahtarlama (FSK), Faz Kaydırmalı Anahtarlama (PSK) deney setleri tasarlanmıģ ve gerçekleģtirilmiģtir. Yazılım kısmında, donanım kısmında modüle edilen ses sinyallerinin demodüle edilmesi için gerekli olan devreler Matlab Simulink programıyla hazırlanmıģtır. Yazılım ve donanım kısımları beraber kullanılabildiği gibi ayrı ayrı da kullanılabilmektedir. GerçekleĢtirilen sistem, spektrum analizör gibi pahalı aletlere olan ihtiyacı ortadan kaldırmıģtır. Sistemde, 0,02-20 khz aralığındaki ses sinyalleriyle çalıģma yapılmıģtır. Donanım kısmının bilgisayara aktarma yöntemi (RS-232 veya USB) değiģtirilerek ses sinyallerinin modülasyon/demodülasyon frekansları arttırılabilir. Deney setine farklı deneyler eklenerek daha da geliģtirilebilir. Bilim Kodu : 905.1.053 Anahtar Kelimeler : Modülasyon, Deney seti, HaberleĢme, Matlab Simulink, Sayfa Adedi : 114 DanıĢman : Prof. Dr. Müzeyyen SARITAġ

v COMPUTER AIDED MODULATION DEMODULATION TRAINING KIT DESIGN FOR BASIC COMMUNICATION LABORATORY (M. Sc. Thesis) Mesut ÖZBEK GAZĠ UNIVERSITY GRADUATE SCHOOL OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES June 2014 ABSTRACT In this study, computer aided eight different modulation/demodulation training kit is designed, simulated and performed for basic communication laboratory. The kit is composed of two parts as hardware and software. In hardware part, Amplitude Modulation (AM), Frequency Modulation (FM), Pulse Width Modulation (PWM), Frequency Division Multiplexing (FDM), Time Division Multiplexing (TDM), Amplitude Shift Keying (ASK), Frequency Shift Keying (FSK), Phase Shift Keying (PSK) training kits are designed and performed. In software part, the circuits, which are needed to demodulate the sound signals that modulated in hardware part, are designed with Matlab Simulink software. The software and hardware parts can be used either together or separated. The performed system removed the requirements of expensive laboratory tools like spectrum analyzer. In this design, 0.02-20kHz frequency band sound signals are used. The modulation/demodulation frequency interval can be increased by changing the transfer method (RS-232 or USB) of sound signals to computer. The training kit can be improved by adding different experiments. Science Code : 905.1.053 Key Words : Modulation, Training Kit, Communication, Matlab Simulink Page Number : 114 Supervisor :Prof. Dr. Müzeyyen SARITAġ

vi TEġEKKÜR ÇalıĢmalarım boyunca, çok değerli yardım ve katkılarıyla beni yönlendiren danıģman hocam sayın Prof. Dr. Müzeyyen SARITAġ a Ģükranlarımı sunarım. Yüksek lisans öğrenimim süresince gereken desteği esirgemeyen Türk Telekom yöneticilerime, tezin son Ģeklini almasındaki katkılarından dolayı jüri üyeleri sayın Doç. Dr. Elif Uray AYDIN ve sayın Doç. Dr. Erkan AFACAN a teģekkürü borç bilirim. Tüm yüksek lisans çalıģmalarım boyunca desteğiyle beni yalnız bırakmayan aile büyüklerime, karģılaģtığım zorluklarda her zaman yanımda olan ve maddi manevi desteğiyle bu tez çalıģmasının gerçekleģmesinde gerçek pay sahibi sevgili eģim Özlem ÖZBEK e bütün katkıları ve sabrından dolayı en içten dileklerimle teģekkür ederim. Onların desteği olmadan bu çalıģma tamamlanamazdı.

vii ĠÇĠNDEKĠLER Sayfa ÖZET... ABSTRACT... TEġEKKÜR... ĠÇĠNDEKĠLER... ÇĠZELGELERĠN LĠSTESĠ... ġekġllerġn LĠSTESĠ... RESĠMLERĠN LĠSTESĠ... SĠMGELER VE KISALTAMALAR... iv v vi vii x xi xiv xvi 1. GĠRĠġ... 1 2. HABERLEġME... 3 2.1. HaberleĢmenin Tarihçesi... 3 2.2. HaberleĢmenin Öğeleri... 4 3. HABERLEġMEDE MODÜLASYON VE ÇOĞULLAMA... 9 3.1. Modülasyon ve Demodülasyon... 9 3.1.1. Genlik Modülasyonu... 9 3.1.2. Açısal Modülasyon... 18 3.1.3. Darbe Modülasyonu... 21 3.1.4. Sayısal Modülasyon ÇeĢitleri... 27 3.2. Çoğullama... 29 3.2.1. Zaman Bölmeli Çoğullama... 29 3.2.2. Frekans Bölmeli Çoğullama... 31 4. DENEY SETĠ TASARIMI... 33 4.1. Genlik Modülasyonu (AM) Devresi... 35

viii Sayfa 4.2. Frekans Modülasyon (FM)... 38 4.3. OP741 Uygulamaları... 40 4.3.1. Darbe GeniĢlik Modülasyonu... 41 4.3.2. Faz Kaydırıcı... 42 4.3.3. FDM Uygulaması... 44 4.4. xsk ve TDM uygulamaları... 46 4.4.1. PAM-TDM... 48 4.4.2. ASK... 49 4.4.3. FSK... 51 4.4.4. BPSK... 53 5. MATLAB SĠMULĠNK ĠLE DEMODÜLASYON MODELLERĠ... 55 5.1. Genlik Demodülasyonu... 55 5.2. Frekans Demodülasyonu... 57 5.3. PWM Demodülasyonu... 60 5.4. FDM Demodülasyonu... 65 5.5. TDM Demodülasyonu... 68 5.6. ASK Demodülasyonu... 72 5.7. FSK Demodülasyonu... 74 5.8. BPSK Demodülasyonu... 76 6. DENEY SETĠ KULLANIM KILAVUZU... 79 6.1. AM Deneyi... 82 6.2. FM Deneyi... 83 6.3. PWM Deneyi... 84 6.4. ASK Deneyi... 85

ix Sayfa 6.5. FSK Deneyi... 86 6.6. BPSK Deneyi... 87 6.7. TDM Deneyi... 89 6.8. BPSK Deneyi... 90 7. SONUÇ VE ÖNERĠLER... 93 KAYNAKLAR... 95 EKLER... 97 EK-1 Deney setinin tamamlanmıģ görünümü... 98 EK-2 Baskı devre ve devre elemanlarının dizilimi... 99 EK-3 LF398 örnekle tut entegresi... 100 ÖZGEÇMĠġ... 114

x ÇĠZELGELERĠN LĠSTESĠ Çizelge Sayfa Çizelge 2.1. Radyo frekans spektrumu... 6 Çizelge 2.2. Frekans dağılımına uygun iletim ortamı... 6

xi ġekġllerġn LĠSTESĠ ġekil Sayfa ġekil 2.1. HaberleĢmenin temel öğeleri... 4 ġekil 2.2. Radyo dalgalarının frekans bandı... 5 ġekil 3.1. Modülasyon çeģitleri... 10 ġekil 3.2. DSB-SC modülasyonun spektrumu... 12 ġekil 3.3. Genlik modüleli sinyalin zaman ve frekans düzlemindeki spektrumu... 13 ġekil 3.4. a) Mesaj sinyali b) TaĢıyıcı sinyal c) Modüle edilmiģ sinyal... 14 ġekil 3.5. a) m=0 b) m=0.5 c) m=1 d) m>1 durumlarında modüle edilmiģ sinyal... 14 ġekil 3.6. AĢırı modüle edilmiģ mesaj sinyali... 15 ġekil 3.7. Zarf detektörü... 15 ġekil 3.8. DSB modülasyon ile SSB modülasyon spektrumlarının karģılaģtırılması... 17 ġekil 3.9. FM ve PM arasındaki iliģki... 19 ġekil 3.10. Modülasyon indeksi β=1... 21 ġekil 3.11. Modülasyon indeksi β=25... 21 ġekil 3.12. Frekans ayrıģtırıcı blok diyagramı... 21 ġekil 3.13. Doğal örneklenmiģ PAM sinyali... 22 ġekil 3.14. a) Örneklenen sinyal b) ÖrtüĢme sonucu elde edilen sinyal... 22 ġekil 3.15. PWM modülasyonun dalga biçimleri... 24 ġekil 3.16. Testere diģli sinyal ile PWM üretimi... 25 ġekil 3.17. m>1 aģırı modülasyon örneği... 26 ġekil 3.18. PWM dalgasının PAM dalgasına dönüģtürülmesi... 26 ġekil 3.19. a) ASK modülasyonu ile mesaj sinyali b) taģıyıcı sinyalin iletimi... 27 ġekil 3.20. FSK modülasyonu... 28 ġekil 3.21. BPSK modülasyonu... 28

xii ġekil Sayfa ġekil 3.22. TDM çoğullama... 29 ġekil 3.23. TDM blok diyagramı... 30 ġekil 3.24. Ġki PAM sinyal ile TDM oluģumu... 30 ġekil 3.25. FDM çoğullama... 31 ġekil 3.26. FDM blok diyagramı... 32 ġekil 4.1. Deney setinin blok diyagramı... 33 ġekil 4.2. Koruyucu devre Ģematiği... 79 ġekil 4.3. Simetrik besleme devre Ģematiği... 35 ġekil 4.4. AD633 entegresinin iç yapısı... 36 ġekil 4.5. Genlik modülatörü Ģematiği... 36 ġekil 4.6. NE566 frekans üreteci... 38 ġekil 4.7. Frekans Modülasyon devresi... 39 ġekil 4.8. LM741 entegresinin iç yapısı... 40 ġekil 4.9. Darbe GeniĢlik Modülasyonu devresi... 41 ġekil 4.10. Faz kaydırıcı devresi... 43 ġekil 4.11. FDM çoğullayıcı Ģematiği... 44 ġekil 4.12. a) Örneklenecek sinyal b) Saat sinyali c) ÖrneklenmiĢ sinyal... 47 ġekil 4.13. LF398 iç yapısı... 47 ġekil 4.14. TDM-PAM modülatörünün Ģematiği... 48 ġekil 4.15. ASK modülatörü... 50 ġekil 4.16. FSK modülatörü... 52 ġekil 4.17. BPSK modülatörü... 53 ġekil 5.1. Simulink AM demodülatör modeli... 56 ġekil 5.2. Simulink FM demodülatör modeli... 58

xiii ġekil Sayfa ġekil 5.3. PWM demodülatör modeli... 60 ġekil 5.4. PWM demodülasyon modeli... 64 ġekil 5.5. Simulink FDM demodülatör modeli... 66 ġekil 5.6. Simulink TDM demodülatör modeli... 70 ġekil 5.7. Simulink ASK demodülatör modeli... 72 ġekil 5.8. Simulink FSK demodülatör modeli... 74 ġekil 5.9. Simulink BPSK demodülatör modeli... 76 ġekil 6.1. Deney setinin görünümü... 74 ġekil 6.2. Deney setinde uygulanan deneyler... 81 ġekil 6.3. AM deneyi bağlantı Ģeması... 83 ġekil 6.4. FM deneyi bağlantı Ģeması... 74 ġekil 6.5. PWM deneyi bağlantı Ģeması... 85 ġekil 6.6. ASK deneyi bağlantı Ģeması... 86 ġekil 6.7. FSK deneyi bağlantı Ģeması... 87 ġekil 6.8. Faz kaydırıcı devre Ģematiği... 88 ġekil 6.9. BPSK deneyi bağlantı Ģeması... 88 ġekil 6.10. TDM deneyi bağlantı Ģeması... 89 ġekil 6.11. FDM devre Ģematiği... 91 ġekil 6.12. FDM deneyi bağlantı Ģeması... 91

xiv RESĠMLERĠN LĠSTESĠ Resim Sayfa Resim 4.1. AM ile modüle edilmiģ sinyal görüntüsü... 37 Resim 4.2. AM ile modüle edilmiģ sinyalin sanal osiloskop görüntüsü... 37 Resim 4.3. FM ile modüle edilen sinyalin osiloskop görüntüsü... 39 Resim 4.4. FM ile modüle edilen sinyalin sanal osiloskop görüntüsü... 40 Resim 4.5. PWM modülasyon osiloskop görüntüsü... 42 Resim 4.6. PWM modülasyonu sanal osiloskop görüntüsü... 42 Resim 4.7. Faz kaydırıcı osiloskop görüntüsü... 43 Resim 4.8. FDM sinyali osiloskop görüntüsü... 45 Resim 4.9. FDM sinyali sanal osiloskop görüntüsü... 45 Resim 4.10. FDM sinyali frekans spektrumu... 46 Resim 4.11. TDM sinyalinin osiloskop görüntüsü... 49 Resim 4.12. TDM sinyalinin sanal osiloskop görüntüsü... 49 Resim 4.13. ASK sinyali osiloskop görüntüsü... 50 Resim 4.14. ASK sinyali sanal osiloskop görüntüsü... 51 Resim 4.15. FSK sinyali osiloskop görüntüsü... 52 Resim 4.16. FSK sinyali sanal osiloskop görüntüsü... 53 Resim 4.17. BPSK sinyali osiloskop görüntüsü... 54 Resim 4.18. BPSK sinyali sanal osiloskop görüntüsü... 54 Resim 5.1. 10kHz sinyal %50 modülasyon 0.02kHz lik mesaj sinyalinin demodülasyonu... 56 Resim 5.2. 200 Hz mesaj ve 10kHz taģıyıcı ile %100 modülasyon... 57 Resim 5.3. 200 Hz mesaj ve 10 khz taģıyıcı ile aģırı modülasyon... 57 Resim 5.4. Simulink te FM modüleli sinyalin ve 900Hz mesaj sinyali... 58 Resim 5.5. Simulink te FM modüleli sinyalin ve 400Hz mesaj sinyali... 59

xv Resim Sayfa Resim 5.6. FM modüleli sinyalin frekans spektrumu... 59 Resim 5.7. 100 Hz mesaj ve 1000 Hz üçgen dalga ile modüle edilmiģ sinyal... 61 Resim 5.8. AĢırı modülasyon sonucu demodüle edilen sinyal... 62 Resim 5.9. 1 khz üçgen ve 200 Hz sinüsün modülasyon ve demodülasyonu... 63 Resim 5.10. AĢırı modülasyon sonucu demodüle edilen sinyal... 65 Resim 5.11. FDM demodülasyonu sonucu elde edilen 100Hz ve 200Hz lik sinyaller.. 66 Resim 5.12. 50-150 Hz lik 1. kanal ve 150-250 Hz lik 2. kanal çıktıları... 67 Resim 5.13. 50-150 Hz lik 1. kanal ve 175-275 Hz lik 2. kanal çıktıları... 68 Resim 5.14. 100 Hz lik üçgen ve 100 Hz lik sinüs sinyali... 69 Resim 5.15. 800 Hz lik taģıyıcılı TDM sinyali... 71 Resim 5.16. 200 Hz taģıyıcılı TDM sinyal.... 71 Resim 5.17. 1 khz sinüs ile modüle edilmiģ 100 Hz kare dalga... 73 Resim 5.18. 200 Hz sinüs taģıyıcısı ve demodülasyonu.... 73 Resim 5.19. 1.9 khz ve 1 khz taģıyıcılı FSK modülasyonu... 75 Resim 5.20. 1.2 khz ve 1 khz taģıyıcılı FSK modülasyonu... 75 Resim 5.21. 100 Hz ve 200 Hz taģıyıcılı FSK modülasyonu... 76 Resim 5.22. Simulink te BPSK modüleli sinyal ve mesaj sinyali görünümleri... 77 Resim 5.23. 100 Hz lik sinüs 100 Hz lik kare dalga.... 77 Resim 6.1. Deneyler için gerekli malzemeler.... 82

xvi SĠMGELER VE KISALTMALAR Bu çalıģmada kullanılmıģ bazı simgeler ve kısaltmalar, açıklamaları ile birlikte aģağıda sunulmuģtur. Simgeler Açıklama Hz khz MHz GHz f m V A Hertz (frekans ölçü birimi) Kilo Hertz Mega Hertz Giga Hertz Frekans Modülasyon indeksi Volt Amper Kısaltmalar Açıklama AC AM ASK BPSK DC FDM FM FSK PAM PM PSK PWM TDM Alternative current (Alternatif akım) Amplitude modulation (Genlik modülasyonu) Amplitude shift keying (Genlik kaydırmalı anahtarlama) Binary phase shift keying (Ġkilik faz kaydırmalı anahtarlama) Direct current (Doğru akım) Frequency division multiplexing (Frekans bölmeli çoğullama) Frequency modulation (Frekans modülasyonu) Frequency shift keying (Frekans kaydırmalı anahtarlama) Pulse amplitude modulation (Darbe genlik modülasyonu) Phase modulation (Faz modülasyonu) Phase shift keying (Faz kaydırmalı anahtarlama) Pulse width modulation (Darbe geniģlik modülasyonu) Time division multiplexing (Zaman bölmeli çoğullama)

1 1. GĠRĠġ Günümüzde haberleģme hayatımızın büyük bir kısmını kapsamaktadır. Cep telefonları, televizyon ve internet günlük yaģamın vazgeçilmezleri arasındaki yerlerini almıģlardır. HaberleĢmenin bu denli kolaylaģması Ģüphesiz teknolojinin ilerlemesi ile mümkün olmuģtur. Teknolojideki geliģmelerle haberleģme Ģekil değiģtirse de haberleģmenin temeli hep aynı kalmıģtır. HaberleĢme temelleri, lisans eğitimi müfredatlarında önemli bir yer tutmaktadır. Laboratuvar uygulamaları ile öğrenciler pratik yapma imkânı bularak müfredatı daha kolay anlamaktadır. Ancak, laboratuvar donanımlarının pahalı olması, okullarda yeterli sayıda laboratuvar kurulmasını zorlaģtırmaktadır. Bu tez çalıģmasında, öğrencilerin laboratuvar donanımlarına eriģimini kolaylaģtırmak amacıyla, haberleģme laboratuvarları için bilgisayar destekli modülasyon-demodülasyon deney seti tasarımı yapılmıģ ve gerçekleģtirilmiģtir. Tezin uygulaması iki kısımdan oluģmaktadır; a) Donanım: Deney setinin, modülasyon iģlemlerinin yapıldığı ve farklı devrelerden oluģan kısmıdır. b) Yazılım: Matlab Simulink programıyla hazırlanan ve donanım kısmında modüle edilen ses sinyallerinin, demodüle edilmesinde ve sonuçlarının gözlemlenmesinde kullanılan Matlab dosyalarıdır. Yazılım ve donanım kısımları beraber kullanılabildiği gibi ayrı ayrı da kullanılabilir. Deney setinde modüle edilen sinyaller, bilgisayara aktarılarak demodülasyonu yapılır. Böylelikle, spektrum analizör vb. pahalı ölçü aletlerine olan ihtiyaç ortadan kalkmıģ olur. Bu çalıģmanın 2. bölümünde, haberleģmenin tanımı ve öneminden bahsedilmiģtir. Bölüm 3 te, modülasyonun tanımı yapılmıģ ve bu çalıģmada uygulaması gerçekleģtirilen modülasyon çeģitleri ile ilgili teorik bilgilere yer verilmiģtir.

2 4. bölümde, haberleģme laboratuvarı için gerçekleģtirilmiģ olan deney setinin blok diyagramı verilmiģ, donanım kısmını oluģturan modülasyon devrelerinin Ģematikleriyle beraber iģlevlerinden bahsedilmiģ ve devre çıktıları sunulmuģtur. 5. bölümde, demodülasyon için tasarlanan Matlab Simulink modelleri verilmiģtir. 4. Bölümdeki deney setinde modüle edilen ses sinyali, bilgisayar ses giriģinden bilgisayara aktarılıp, Simulink programında hazırlanan model ile demodüle edilmiģ ve sonuçları sunulmuģtur. 6. bölümde, tez sonuçları değerlendirilmiģ ve sonraki çalıģmalar için önerilerde bulunulmuģtur.

3 2. HABERLEġME Anlamlı bir bilginin (mesajın), karģılıklı alıģveriģine haberleģme denir [1]. Telekomünikasyon ise, haberleģmenin elektronik ortamda yapılması anlamına gelir. Teknolojinin hızla ilerlemesi, elektronik medya, internet ve kablosuz iletiģimin yaygınlaģmasını sağlamıģtır. Elektronik cihazlarla haberleģme, günümüzde iletiģim kavramına küresel bir anlam katmıģ ve iletiģimin büyük bir kısmını artık elektronik ortamda yapılır hâle getirmiģtir [2]. 2.1. HaberleĢmenin Tarihçesi Ġnsanoğlunun, tarihsel geliģimi boyunca sürekli haberleģme ihtiyacı olmuģtur. Tarih boyunca bilinen ilk sistematik haberleģme M.Ö. 8. yüzyılda ateģ kullanılarak Yunanlılar tarafından yapılmıģtır. Bunu duman, bayrak gibi iģaretlerin kullanıldığı diğer optik haberleģmeler takip etmiģtir. Özellikle savaģ zamanlarında, haberleģme açısından büyük önem taģıyan posta güvercinleri kullanılmıģtır [3]. Elektriksel anlamda ilk haberleģme ise 1837 yılında Samuel Morse tarafından geliģtirilen telgraf ile yapılmıģtır. Ġlk telgraf hattı, 1844 yılında Amerika da Washington ile Baltimore arasında kurulmuģtur. Telgraf haberleģmesinde, Morse Alfabesi denilen özel bir sinyalleģme kullanılmıģtır [4]. Sesin elektriksel olarak iletimi ise, 1876 yılında, Alexander Graham Bell in telefonu icat etmesiyle mümkün olmuģtur. Kurulan ilk telefon Ģebekesi ile ses 2 mil uzağa taģınmıģtır. 1886 yılında Heinrich Hertz, radyo dalgalarının varlığını ispatlamıģtır. Heinrich Hertz daha sonra yaptığı çalıģmalarla, radyo dalgalarının ölçü birimi olan ve saniyedeki titreģim sayısını belirten Hertz birimine ismini vermiģtir. Radyo dalgalarının kullanımıyla ilgili ilk patent ise alternatif akımın (AC) kullanıldığı pek çok patentin de sahibi olan Nikola Tesla ya aittir. Guglielmo Marconi nin Morse alfabesini kullanarak yaptığı çalıģmalar ile ticari anlamda radyonun önü açılmıģ ve 1915 yılında radyo frekansı kullanılarak ilk kıtalararası telefon görüģmesi gerçekleģtirilmiģtir [5].

4 1920 yılında Lee De Forest tarafından geliģtirilen Genlik Modülasyonu (AM) ve 1933 yılında Edwin Armstrong tarafından geliģtirilen Frekans Modülasyonu (FM) kablosuz haberleģmede dönüm noktaları olarak anılmaktadır [5]. 1953 de kıtalararası çekilen ilk kablo ile Avrupa ve Amerika arasına telefon Ģebekesi kurulmuģtur. Sonraki yıllarda geliģtirilen fiber optik kablo, getirdiği avantajlarla telefon Ģebekelerindeki bakır kablonun yerini almaya baģlamıģtır [5]. Ġlk mobil telefon 1973 yılında Motorola firması tarafından geliģtirilirken, ilk mobil operatör ancak 1979 yılında hizmet vermeye baģlamıģtır. Sayısal teknolojilerin kullanılmasıyla son 20 yılda büyük geliģmeler yaģanmıģ ve dünyada 3 milyardan fazla insan mobil Ģebekeleri kullanır duruma gelmiģtir. Ülkemizde mobil Ģebekede 2G ve 3G sistemler aktif olarak kullanılırken, bazı ülkelerde 4G sistemler kullanılmaya baģlanmıģtır. Mobil Ģebekenin geliģmesiyle daha önce kablolu olarak verilen internet, telefon vb. birçok hizmet mobil olarak sunulmaya baģlanmıģtır [4]. 2.2. HaberleĢmenin Öğeleri HaberleĢmenin 3 temel öğesi bulunmaktadır. Bunlar, ġekil 2.1 de görüldüğü gibi: -Verici, -Ġletim ortamı, -Alıcı dır. ġekil 2.1. HaberleĢmenin temel öğeleri Vericiler Vericiler, karģı tarafa iletilecek bilgi iģaretini, iletim ortamının özelliğine uygun formata dönüģtüren elektronik devrelerdir [1].

5 Ġletim ortamı Temel olarak, vericiyle alıcıyı elektriksel olarak birbirine bağlayan ortama, iletim ortamı veya iletim kanalı denir. Bu ortam; koaksiyel kablo veya fiber optik kablo olabileceği gibi serbest uzay da olabilir. Ġletim ortamının fiziksel özellikleri, haberleģmeyi doğrudan etkilemektedir [6]. Bakır teller ile elektrik akımları kullanılarak; fiber optik (cam lifler) ile ıģık (lazer) kullanılarak; havada ise elektromanyetik dalga (radyo, mikrodalga, kızılötesi v.b) kullanılarak iletim yapılır. ġekil 2.2 de elektromanyetik dalgaların frekanslara göre isimlendirilmesi görülmektedir [7]. ġekil 2.2. Radyo dalgalarının frekans bandı Radyo frekans spektrumu, gama ıģınları, x ıģınları, mor ötesi yayınım, görülebilir ıģık, kızılötesi yayınım ve radyo dalgaları gibi birçok yayınım çeģidini içeren elektromanyetik spektrumun bir parçasıdır. Çizelge 2.1 de Radyo frekans spektrumunun frekans aralıklarına göre isimlendirilmesi ve kullanım alanları görünmektedir. Çizelge 2.2 de hangi frekans aralığında hangi iletim ortamının kullanılması gerektiği özetlenmiģtir. Alçak frekanslarda elektrik akımı yeterli olduğundan bakır teller kullanılırken, yüksek frekanslarda dalga kılavuzları ve fiber optik kablolar tercih edilmektedir. Bu tez çalıģmasında alçak frekanslar (0,02-20 khz) kullanıldığından iletim ortamı olarak bakır tel kullanılmıģtır.

6 Çizelge 2.1. Radyo frekans spektrumu [8] Frekans Aralığı Tanım Kısaltma Kullanım Alanı 30-300 Hz AĢırı Alçak Frekans ELF 300 3000 Hz Ses Frekansı VF 3 30 khz Çok Alçak Frekans VLF Denizaltı haberleģmesi 30 300 khz Alçak Frekans LF Açık deniz haberleģmesi 0.3 3 MHz Orta Frekans MF Genlik modülasyonu 3 30 MHz Yüksek Frekans HF Amatör radyo, askeri haberleģme 30 300 MHz Çok Yüksek Frekans VHF TV yayını, frekans modülasyonu 0.3 3 GHz Ultra Yüksek Frekans UHF TV, cep telefonu, radar 3 30 GHz Süper Yüksek Frekans SHF Uydu haberleģmesi 30 300 GHz AĢırı Yüksek Frekans EHF Optik haberleģme ve deneysel çalıģmalar Çizelge 2.2. Frekans dağılımına uygun iletim ortamları [6] Frekans Uygulama Ġletim Ortamı 1 10 khz Telefon, telgraf Bükümlü tel çifti (bakır tel) 10 khz 1 MHz Genlik modülasyonu Uzun dalga radyo 1 MHz 90 MHz Mobil radyo, amatör radyo, Koaksiyel kablo, kısadalga radyo 90 MHz 1 GHz VHF TV, FM, UHF TV Koaksiyel kablo, 1 GHz 100 GHz Navigasyon, uydu haberleģme, radar Dalga kılavuzu, mikrodalga radyo 10 14 Hz 10 15 Hz Optik haberleģme Lazer, fiber optik Alıcılar Alıcılar; verici tarafından bir iletim kanalından gönderilen sinyali alarak, bu sinyalden ana mesaj sinyalinin yeniden elde edilmesini sağlayan elektronik devrelerdir. Alıcılar, vericilerinin yaptığı iģlemlerin tersini yaparlar [1].

Verici tarafından gönderilen mesaj, sayısal ya da analog olabilir. Sayısal mesaj, sonlu sayıda sembolden oluģur. Örneğin, bir metin, sınırlı sayıda harflerden oluģan bir sayısal mesajdır. Analog mesaj ise süreklidir. Örneğin, sıcaklık veya basınç birer analog mesaj olabilir [9]. 7

8

9 3. HABERLEġMEDE MODÜLASYON VE ÇOĞULLAMA Bu bölümde, modülasyon ve çoğullamanın özelliklerine yer verilmiģtir. Öncelikle, bu çalıģmada uygulanan modülasyon çeģitleri, detaylı olarak incelenmiģtir. Daha sonra, çoğullamanın tanımı yapılmıģ ve deney setinde kullanılan Zaman ve Frekans Bölmeli Çoğullama çeģitleri incelenmiģtir. 3.1. Modülasyon ve Demodülasyon HaberleĢmede; anten boyu, iletim mesafesi, iletim ortamı, gürültü gibi çeģitli kısıtlamalar nedeniyle modülasyon kaçınılmazdır. Modülasyon, genel olarak düģük frekanslı mesaj sinyalinin, yüksek frekanslı bir sinyale bindirilmesi iģlemidir. Modüle edilmiģ sinyalden, mesaj sinyalinin tekrar elde edilmesine ise demodülasyon denir. Modülasyon iģleminde; genlik, frekans gibi özellikleri değiģtirilen yüksek frekanslı sinyale taģıyıcı denir. DüĢük frekanslı sinyale ise mesaj sinyali ya da bilgi denir. Modülasyon, temel olarak analog ve sayısal modülasyon olmak üzere iki çeģittir. Analog ve sayısal modülasyon da kendi içinde çeģitlere ayrılır. Modülasyon çeģitleri ġekil 3.1 de özetlenmiģtir [1]. Bu tez çalıģmasında kullanılan modülasyonlarla ilgili genel bilgiler aģağıda verilmiģtir. 3.1.1. Genlik modülasyonu TaĢıyıcı sinyalin genliğinin, mesaj sinyaline göre değiģtiği modülasyon çeģidine Genlik Modülasyonu (AM) denir [5]. Genlik modülasyonunda bilgi sinyalinin genliği artarken, taģıyıcı sinyalinin de genliği artar. Bilgi sinyalinin genliği azalmaya baģladığında, taģıyıcı sinyalin de genliği azalır [1].

10 ġekil 3.1. Modülasyon çeģitleri

11 Genlik modülasyonunda, modüle edilen taģıyıcı sinyal; x c t = A t cosω c t (3.1) Ģeklinde ifade edilir [10]. A(t): TaĢıyıcı sinyalin genliği ω c : TaĢıyıcı sinyalin frekansı Genlik modülasyonu; TaĢıyıcısı BastırılmıĢ Çift Yanbant Modülasyonu Geleneksek Genlik Modülasyonu Tek Yan Bant Modülasyonu Artık Yan Bant Modülasyonu olmak üzere 4 farklı baģlık altında incelenebilir. TaĢıyıcısı bastırılmıģ çift yan bant modülasyonu Genlik modülasyonlu sinyalde, modülasyonun olmadığı durumlarda sadece taģıyıcı sinyal iletilmektedir. TaĢıyıcının iletimi için harcanan güç, vericide harcanan toplam gücün üçte ikisi kadardır [1]. Eğer taģıyıcısı bastırılıp, sadece çift yan bantlar iletilirse, harcanan gücün yaklaģık %67 si tasarruf edilir. Bu modülasyon çeģidine, taģıyıcısı bastırılmıģ çift yan bant modülasyonu (DSB-SC) denir [6]. EĢ. 3.1 deki taģıyıcının genliği A(t)=1 kabul edilirse, DSB-SC Ģu Ģekilde ifade edilir, x DSB t = m t cosω c t (3.2) Bu ifadeye göre DSB-SC modülasyon, basitçe; taģıyıcı cosω c t nin, mesaj sinyali m(t) ile çarpımıdır [10]. Modüle edilmiģ sinyalin frekans spektrumu, EĢ 3.2 nin Fourier dönüģümü alınarak elde edilir:

12 X DSB ω = 1 2 M ω ω c + 1 2 M(ω + ω c) (3.3) ġekil 3.2 de DSB-SC modülasyonu ile modüle edilmiģ bir sinyalin spektrumu verilmiģtir. Modülasyon sonucu, mesaj iģaretinin spektrumu ±ω c frekansına kaymıģtır. Ancak, iģaret spektrumunun biçimi değiģmez. Modüle edilmiģ iģarette, taģıyıcı frekansını belirleyecek bir frekans bileģeni yoktur. Modülasyon, ismini bu özellikten almıģtır. Modüle edilmiģ dalganın bant geniģliği, iģaretin bant geniģliğinden daha büyüktür. B ile gösterilen iletim bant geniģliği, mesaj iģaretinin bant geniģliğinin iki katıdır. Yani B=2A olarak ifade edilir [11]. M(0) M(ω) X DSB(ω) M(0) ġekil 3.2. DSB-SC modülasyonun spektrumu Alıcıda, x DSB t nin lokal taģıyıcı ile çarpılıp, bir alçak geçiren filtreden geçirilmesi ile mesaj sinyali m(t) elde edilebilir. Burada temel zorluk; alıcıda, gelen sinyale senkron faz ve frekansta lokal bir taģıyıcının üretilmesidir. Bu demodülasyon yöntemine, senkron demodülasyon denir [10]. Geleneksel genlik modülasyonu DSB-SC modülasyonlu bir iģaretin demodülasyonunda; alıcıda, senkron taģıyıcının oluģturulması için oldukça kompleks aygıtlara ihtiyaç vardır. Bu nedenle, demodülasyon için gerekli olan alıcılar maliyetlidir. TaĢıyıcı bilgisini alıcıda elde etmek yerine, alternatif olarak; taģıyıcı, iletilen iģaretle birlikte gönderilebilir [11]. Geleneksel genlik modüleli

sinyal, DSB-SC sinyaline taģıyıcı sinyal eklenerek elde edilir. Geleneksel genlik modüleli sinyal, Ģu Ģekilde ifade edilir: x AM t = m t cosω c t + Acosω c t = [A + m(t)]cosω c t (3.4) 13 Fourier dönüģümü alınarak elde edilen sinyalin spektrumu ise Ģu Ģekildedir. X AM ω = 1 2 M ω ω c + 1 2 M ω + ω c + πa[δ ω ω c + δ ω + ω c ] (3.5) ġekil 3.3 te genlik modüleli sinyalin frekans ve zaman düzlemlerindeki örnekleri verilmiģtir. TaĢıyıcı impuls olarak görünmektedir [10]. ġekil 3.3. Genlik modüleli sinyalin zaman ve frekans düzlemindeki spektrumu ġekil 3.4 te mesaj, taģıyıcı ve modüle edilmiģ sinyal zaman düzleminde görülmektedir. Mesaj sinyalinin genliğinin (V m ), taģıyıcı sinyalin genliğine (V p ) oranına modülasyon indeksi (m) denir [13]. m = V m V p (3.6) Modülasyon indeksi m, 0 ile 1 arasındadır. 0 < m < 1 (3.7)

14 ġekil 3.5 te modülasyon indeksinin aldığı değerlere göre modüle edilen sinyalin değiģimleri görünmektedir. m=0 olduğu zaman modülasyon gerçekleģmez ve sadece taģıyıcı sinyal elde edilir. m=0.5 durumunda ideal bir modülasyon gerçekleģir. m=1 durumunda maksimum modülasyon elde edilir. Ancak, bu durum pek tercih edilmez. m>1 olduğu zaman ise aģırı modülasyon gerçekleģir. AĢırı modülasyon mesaj sinyalinin bozulmasına neden olur. a) b) ġekil 3.4. a) Mesaj sinyali b) TaĢıyıcı sinyal c) Modüle edilmiģ sinyal c) a) b) c) d) ġekil 3.5. a) m=0 b) m=0.5 c) m=1 d) m>1 durumlarında modüle edilmiģ sinyal

ġekil 3.6 da aģırı modülasyon sonucunda elde edilen mesaj sinyali görülmektedir [14]. AĢırı modülasyon sonucunda, iletilen mesaj sinyali bozulur. Demodüle edilen sinyal, iletilmek istenen mesaj sinyalinden farklı olur. 15 ġekil 3.6. AĢırı modüle edilmiģ mesaj sinyali Geleneksel genlik modülasyonunun bir avantajı da demodülasyonunun kolay olmasıdır. Senkron demodülatore ihtiyaç duyulmaz. Mesaj sinyali, bir doğrultucu ve alçak geçiren filtreden oluģan bir zarf detektörü ile kolayca elde edilebilir [5]. ġekil 3.7 de zarf detektörü yöntemi ile bir sinyalin tepe değerlerinin belirlenmesi görülmektedir [5]. ġekil 3.7. Zarf detektörü Tek yan bant modülasyon Bant geniģliği B olan bir mesaj sinyalinin, genlik modülasyonu sonucu oluģan modülasyonlu iģaretinin spektrumu, 2B bant geniģliğindedir. Bu spektrumun, taģıyıcının altında ve üstünde kalan bölgelerinin, yani alt ve üst yan bantlarının her birinde mesaj sinyalinin tüm özellikleri mevcuttur. Alt ve üst yan bantların her birinin, mesaj sinyalinin tüm özelliklerini taģımalarından dolayı, bu bantlardan yalnızca birinin iletilmesi yeterlidir [1]. Bu Ģekilde, sadece alt ya da üst bantlardan birinin iletilmesine, tek yan bant (SSB)

16 modülasyonu denir. SSB modülasyonda, çift yan bant modülasyona göre yarım bant geniģliğine ihtiyaç duyulur [9]. Eğer, bilgi sinyali m(t), saf bir cosω m t olarak kabul edilirse, tek yan bant dalga Ģekli kolaylıkla çıkarılabilir. Çift yan bant ifadesi, EĢ 3.2, Ģu Ģekli alır; x DSB t = cosω c tcosω m t (3.8) x DSB t = 1 2 cos(ω c + ω m t + cos(ω c ω m )t] (3.9) Bu ifadede alt yan bant (LSB); x LSB t = 1 2 cos(ω c ω m )t (3.10) Üst yan bant (USB); x USB t = 1 2 cos(ω c + ω m )t (3.11) Ģeklindedir [15]. ġekil 3.8 de DSB ve SSB modülasyonlarının spektrumları karģılaģtırılmıģtır [9]. Buna göre, modülasyon için sadece LSB ya da USB nin seçilmesi ile iletim için gerekli olan bant geniģliği yarıya düģürülür. Tek yan bant sinyalin demodülasyonu, DSB modülasyonda olduğu gibi senkron demodülasyon yöntemi ile yapılabilir. Bunun için tek yan bant modüleli sinyalin, yerel taģıyıcı ile çarpılıp, elde edilen sinyalin alçak geçiren filtreden geçirilmesi yeterlidir [10].

17 ġekil 3.8. DSB modülasyon ile SSB modülasyon spektrumlarının karģılaģtırılması Artık yan bant modülasyonu Artık yan bant modülasyonu (VSB), SSB ile DSB arasında bir modülasyondur. Artık yan bant modülasyonu için gerekli bant geniģliği DSB den daha küçük, ancak SSB den daha büyüktür. Bu özelliği ile VSB, daha çok video sinyallerinin iletiminde kullanılmaktadır [11]. VSB modülasyonu yapabilmek için önce DSB sinyal üretilir. Bu sinyal, frekans tepkisi H(ω) olan bir yanbant filtreden geçirilir. Elde edilen VSB sinyalin zaman düzlemindeki ifadesi Ģu Ģekilde olur; u t = [A c m t cosω c t] h(t) (3.12) Frekans düzleminde ise Ģu Ģekli alır: U ω = A c 2 M ω ω c + M ω + ω c H(ω) (3.13)

18 3.1.2. Açısal modülasyon Açısal Modülasyon, faz ve frekans modülasyonu olmak üzere iki sınıfta incelenebilir. Frekans modülasyonunda (FM), taģıyıcının frekansı mesaj sinyalinin genliğine göre değiģir. Faz modülasyonunda (PM) ise, taģıyıcının fazı mesaj sinyalinin genliğine göre değiģmektedir [5]. Açısal modüle edilmiģ bir sinyal, genel olarak Ģu Ģekilde ifade edilebilir; u t = A c cos(θ t ) (3.14) Burada θ t sinyalin fazını gösterir. Sinyalin fazı ile anlık frekansı ω i (t) arasında Ģöyle bir iliģki vardır: ω i t = dθ(t) dt Modüle edilmiģ sinyal, u t, Ģu Ģekilde de gösterilebilir: (3.15) u t = A c cos(ω c t + φ(t)) (3.16) Ve ω i (t) Ģöyledir. ω i t = ω c + dθ(t) dt (3.17) Buna göre eğer PM modülasyon yapılıyorsa, k p, faz değiģim sabiti olmakla beraber; φ t = k p m(t) (3.18) Ģeklindedir. Eğer FM modülasyon yapılıyorsa,k f, frekans değiģim sabiti olmakla beraber; ω i t ω c = k f m t = dφ t dt (3.19)

19 olur. Yukarıdaki eģitliklerden Ģu sonucu çıkarırız; φ t = k p m t, PM k f t m τ dτ, FM (3.20) BaĢka deyiģle; d dt φ t = k d p m t, dt PM k f m(t), FM (3.21) Yukarıda görüldüğü gibi, eğer mesaj sinyalinin integrali alınıp, faz modülasyonu uygulanırsa, FM elde edilir. Mesaj sinyalinin türevi alınıp, frekans modülasyonu uygulanırsa, PM elde edilir. ġekil 3.9 da FM ve PM arasındaki bu iliģkinin blok diyagramı verilmiģtir [5]. ġekil 3.9. FM ve PM arasındaki iliģki m t = acos(ω m t) (3.22) Mesaj sinyali m(t) EĢ 3.22 deki gibi kabul edilirse, PM için EĢ. 3.18 Ģu Ģekilde olur; φ t = k p m t = k p acos(ω m t) (3.23) FM içinse EĢ. 3.20 Ģu Ģekilde olur;

20 φ t = k f t m τ dτ = k fa ω m sin(ω m t) (3.24) Modüle edilmiģ sinyal u(t) ise, A c cos ω c t + k p acos ω m t, PM u t = A c cos ω c t + k fa ω m sin ω m t, FM (3.25) ġeklinde ifade edilebilir. EĢ. 3.25 te β p = k p a (3.26) β f = k fa ω m (3.27) olarak ifade edilir. Burada belirtilen β, modülasyon indeksi olarak tanımlanır. β = ω ω m (3.28) EĢ 3.28 de belirtilen ω maksimum frekans sapması olarak tanımlanır [10]. ġekil 3.10 da modülasyon indeksinin β=1 ve ġekil 3.11 de modülasyon indeksinin β=25 durumuna göre modüle edilmiģ sinyalin zaman düzlemindeki durumu görünmektedir. ġekil 3.10. Modülasyon indeksi β=1

21 ġekil 3.11. Modülasyon indeksi β=25 Frekans modülasyonunda bant geniģliği (B), Carson kuralı ile ifade edilir. B = ω m π (1 + β) (3.29) EĢ. 3.29 a göre bant geniģliği, modülasyon indeksi (β) ve mesaj sinyalinin frekansı (ω m ) ile doğru orantılıdır. Modülasyon indeksi ne kadar artarsa, bant geniģliği de o kadar artar. FM demodülasyonu frekans ayrıģtırıcı ile yapılır. Frekans ayrıģtırıcı temel olarak türev alıcı bir devre ve bir zarf detektöründen oluģur. Türev devresinden geçirilen FM sinyali AM sinyaline dönüģür. Elde edilen AM sinyali, AM demodülasyon yöntemleri ile demodüle edilerek mesaj sinyali elde edilir. ġekil 3.12 de frekans ayrıģtırıcının blok diyagramı görünmektedir [16]. ġekil 3.12. Frekans ayrıģtırıcı blok diyagramı 3.1.3. Darbe modülasyonu TaĢıyıcının, periyodik bir darbe katarı olduğu modülasyon türüne darbe modülasyonu denir. Genel olarak, darbe modülasyonu, belirli bir darbe katarının genlik, süre veya diğer parametrelerinin, mesaj iģaretine göre değiģtirilmesi ile elde edilir [12]. Darbe modülasyon çeģitleri aģağıda incelenmiģtir.

22 Darbe genlik modülasyonu Darbe genlik modülasyonunda (PAM), taģıyıcı darbe dizisindeki her bir darbenin genliği, bilgi iģaretinin genliğine bağlı olarak değiģir [12]. Her bir darbenin genliği, örnekleme noktasındaki mesaj sinyalinin genliğiyle orantılıdır. ġekil 3.13, doğal örneklenmiģ bir PAM sinyalini göstermektedir [2]. Bu tip örneklemede tepe noktalar mesaj sinyalinin Ģeklini alır. ġekil 3.13. Doğal örneklenmiģ PAM sinyali Modüle edilmiģ dalga Ģu Ģekilde ifade edilir [12]; x s t = k= X kt δ(t kt) (3.30) x p t = x s t h t kt = k= X kt h(t kt) (3.31) Buna göre frekans spektrumu da Ģu Ģekilde ifade edilir; X p ω = H ω X s ω = H ω [X(ω) 1 T k= δ(ω n T )] = 1 T H ω X(ω n T ) k= (3.32) Sınırlı bant geniģlikli (B) bir iģaretin örneklendikten sonra yeniden, bozulmadan elde edilmesi için Nyquist örnekleme teoremine göre EĢ. 3.33 ü sağlaması gerekir.

23 f s 2B (3.33) Buna göre örnekleme frekansının (f s ), en az örneklenecek sinyalin bant geniģliğinin iki katı olması gereklidir. Bu koģul sağlanmazsa sinyalin yeniden elde edilmesi sırasında örtüģme meydana gelir ve yeniden elde edilen sinyal örneklenen sinyalden farklı olur. Bu durum ġekil 3.14 te görülmektedir. ġekil 3.14. a) Örneklenen sinyal b) ÖrtüĢme sonucu elde edilen sinyal Darbe geniģlik modülasyonu Darbe geniģlik modülasyonu (PWM), taģıyıcı darbe katarındaki her darbenin geniģliğinin, mesaj iģareti ile orantılı olarak değiģtirilmesi sonucu elde edilir. PWM, yaklaģık olarak açı modülasyonuna benzemektedir. Bu nedenle, zaman ve frekans düzlemindeki ifadelerini analitik olarak ifade etmek mümkün değildir. Ancak, Fourier serisi açılımından faydalanılarak bazı sonuçlar elde edilebilir. x p t = Aτ T S + n=1 A πn [sin πn T S 2t + τ sin πn T S 2t τ ] (3.34) Bu ifadede, τ darbe süresi, mesaj sinyaliyle orantılı olarak değiģecektir [12].

24 Üç farklı darbe geniģlik modülasyonu vardır. Bunlar: Ġki darbe kenarı modülasyonu: Örnekleme noktası darbenin tam ortasına denk gelir. Ġzleyen kenar modülasyonu: Modüle edilmiģ darbe, örnekleme noktasından sonra baģlar. Ön kenar modülasyonu: Modüle edilmiģ darbe, örnekleme noktasında biter. ġekil 3.15 te örnek bir analog sinyalin, üç farklı PWM sinyaline göre nasıl modüle edileceği gösterilmiģtir [2]. ġekil 3.15. PWM modülasyonun dalga biçimleri Testere diģli sinyal ile PWM dalgası üretimi ġekil 3.16 da görülmektedir [2]. Testere diģli bir sinyal ile mesaj sinyalinin genliği karģılaģtırılır. Burada kullanılan testere diģli sinyalin tepeden tepeye genliği, x(t) mesaj sinyalinin genliğinden daha büyük olmalıdır. KarĢılaĢtırıcı ise, yüksek kazançlı ve 0-5V gibi iki durumlu bir kuvvetlendiricidir. Eğer mesaj sinyali, referans (testere diģli) seviyesinden büyük ise birinci durum (5V), referans seviyesinden küçük ise diğer bir durum (0V) elde edilir. PWM sinyalinin modülasyon indeksi (m), karģılaģtırılan testere diģli sinyal ile mesaj sinyalinin genliklerinin oranıdır.

25 m = A m A c (3.35) EĢ. 3.35 ile verilen modülasyon indeksi ifadesinde, A m mesaj sinyalinin genliği iken, A c testere diģli sinyalin genliğidir. Diğer modülasyon türlerinde olduğu gibi ideal modülasyon için m<1 oranının sağlanması gereklidir. m>1 durumunda aģırı modülasyon gerçekleģir ve demodülasyon durumunda mesaj sinyali bozulur. ġekil 3.17 de aģırı modülasyon örneği verilmiģtir [2]. ġekil 3.16. Testere diģli sinyal ile PWM üretimi PWM sinyalinin demodülasyonu ġekil 3.18 de verilmiģtir. Öncelikle, PWM darbelerinin ön kenarı ile bir lineer rampa iģareti üretilmektedir. Bu rampanın yükseliģi, diğer darbenin düģen kenarında son bulmaktadır. Bu sebeple, rampanın yüksekliği darbe süresi ile orantılıdır. Rampanın aldığı son değer, belirli bir süre daha bu değerde tutulur. Daha sonra bu rampalar demodülatörde üretilen darbeler dizisine eklenir. Bu eklenen darbelerin genlikleri ve süreleri sabit olup; zamanlaması, darbeler birbiri üzerine tam oturacak biçimde ayarlanmıģtır. Elde edilen bu sinyalin belirli bir eģik değerinin üstünde kalan kısmı bir PAM dalgasına benzemektedir. Belirli bir referans genliğinin üstünü ya da altını geçiren bir kıyıcı devresinden geçirilen sinyalden PAM sinyali elde edilebilir.

26 ġekil 3.17. m>1 aģırı modülasyon örneği Sonuçta, elde edilen dalga biçimi, bir kıyıcı devresinden geçirilerek belirli bir eģiğin üstündeki bölümü iletilebilir. Ġletilen kısım bir PAM dalgasıdır [2]. Daha sonra PAM demodülasyonu uygulanır. ġekil 3.18. PWM dalgasının PAM dalgasına dönüģtürülmesi

27 3.1.4. Sayısal modülasyon çeģitleri Sayısal Modüle edilmiģ bantgeçiren sinyaller; AM, PM, ve FM için kompleks zarflar kullanılarak elde edilir. AM modülasyon ile genlik kaydırmalı anahtarlama, FM ile frekans kaydırmalı anahtarlama ve PM ile faz kaydırmalı anahtarlama modülasyonu elde edilir [8]. Burada incelenecek modülasyon tipleri ikilik sistemde (binary) ele alınacaktır. Genlik kaydırmalı anahtarlama Ġkili genlik kaydırmalı anahtarlamada (ASK), taģıyıcı iģaretin genliği iki değer arasında değiģir. Eğer mesaj sinyali 1 değerinde ise taģıyıcı iletilir, mesaj sinyali 0 değerinde ise taģıyıcı iletilmez. ASK nın, temel olarak varlık-yokluk Ģeklinde ifade edilmesinden dolayı, bu modülasyona açık-kapalı (on-off) anahtarlama da denir [12]. Genel olarak gösterimi Ģu Ģekildedir [17] : x ASK = x 1 t = 0, 0 x 2 t = Acos ω c t + θ c, 1 (3.36) ġekil 3.19 da görüldüğü gibi, 1 durumunda taģıyıcı iletilirken, 0 durumunda iletilmemektedir [12]. ASK sinyalinin demodülasyonu için AM demodülasyon yöntemleri kullanılabilir. ġekil 3.19. a) ASK modülasyonu ile mesaj sinyali b) taģıyıcı sinyalin iletimi Frekans kaydırmalı anahtarlama Frekans kaydırmalı anahtarlamada (FSK), taģıyıcı iģaretin frekansı iki farklı değer almaktadır. Bu yöntemde, taģıyıcının genliği ve fazı sabittir. ġekil 3.20 de, mesaj sinyalinin 1 ve 0 olması durumuna göre FSK nın aldığı Ģekil görülmektedir.

28 ġekil 3.20. FSK modülasyonu FSK modülasyon genel olarak Ģu Ģekilde ifade edilir: x FSK = x 1 t = Acos(ω 1 t + θ 1 ), 0 x 2 t = Acos(ω 2 t + θ 2 ), 1 (3.37) FSK demodülasyonunda, sinyal önce bant geçiren filtreden geçirilerek istenilen frekanslar ayrıģtırılır. Bu Ģekilde, bir FSK sinyalden iki farklı ASK sinyali elde edilir. Daha sonra, ASK demodülasyon yöntemleri ile mesaj sinyali elde edilebilir [12]. Faz kaydırmalı anahtarlama Ġkili iģaretler için faz kaydırmalı anahtarlamada (BPSK), taģıyıcının fazı, mesaj sinyalinin 1 veya 0 olmasına göre iki farklı değer alır. Faz farkı, iģlemlerin kolaylığı açısından genelde 180 o seçilir. ġekil 3.21 de mesaj sinyalinin 1 veya 0 olmasına göre BPSK nın durumu görünmektedir. ġekil 3.21. BPSK modülasyonu BPSK nın genel olarak gösterimi Ģu Ģekildedir:

29 x PSK = x 1 t = Acos(ω c t + θ c ), 0 x 2 t = +Acos(ω c t + θ c ), 1 (3.38) BPSK demodülasyonu senkron olarak yapıldığından, taģıyıcı sinyal, alıcıda tekrar oluģturulmalıdır. OluĢturulan taģıyıcı sinyal ile modüleli sinyalin fazları karģılaģtırılarak, mesaj sinyali elde edilebilir [12]. 3.2. Çoğullama Çoğullama, sabit haberleģme kanallarının paylaģılarak kullanılmasıdır. Çoğullamanın amacı, tek bir iletim kanalından birden fazla mesajın iletilmesine olanak sağlamaktır. Tek kanaldan birden fazla mesaj gönderilirken, mesaj sinyallerinin karıģmasının önlenmesi ve alıcıda istenen iģaretin tekrar ayrıģtırılabilmesi önem kazanmaktadır. Bunun için iki farklı yöntem vardır; zaman bölmeli çoğullama (TDM) ve frekans bölmeli çoğullama (FDM) [18]. 3.2.1. Zaman bölmeli çoğullama Zaman bölmeli çoğullamada (TDM), zaman uzayı belirli uzunluktaki zaman dilimlerine (time-slot) bölünerek her bir sayısal iģaretin örnekleri için farklı bir zaman dilimi kullanılır. TDM in zaman düzlemindeki durumu ġekil 3.22 de gösterilmiģtir. ġekil 3.22. TDM çoğullama ĠĢaretlerin TDM ile çoğullanması sırasında, zaman düzleminde bir çakıģma olmaması için iģaretlerin örnekleme frekanslarının birbirine eģit veya birbirinin tamsayı katı olması

30 gereklidir. Ayrıca, örnekleme frekansı seçilirken bölüm 3.1.3 te bahsedilen Nyquist kriteri dikkate alınmalıdır. Her alıcının, kendisine gönderilmiģ olan iģaretin hangi zaman diliminde geleceğini bilmesi gerektiğinden, verici ve alıcı senkron olmalıdır [18]. ġekil 3.23 te TDM çoğullamanın blok diyagramı gösterilmiģtir [10]. Kanallardan gelen sinyaller, komütatör yardımıyla anahtarlanarak uygun zamanlarda iletim ortamına aktarılır. Alıcı tarafında da, iletim ortamından gelen sinyal, uygun zamanda doğru kanala aktarılır. ġekil 3.23. TDM blok diyagramı Zaman bölmeli çoğullama, Darbe Genlik Modülasyonu (PAM) kullanılarak yapılabilir. N sayıda sinyal, uygun aralıklarla modüle edilip tek bir kanal üzerinden gönderilebilir. ġekil 3.24 te iki PAM modülasyonlu sinyal ile oluģturulmuģ TDM sinyali görünmektedir. x 1 (t) ve x 2 (t) sinyalleri, farklı zamanda alınmıģ örneklerle temsil edilmiģtir [12]. ġekil 3.24. Ġki PAM sinyal ile TDM oluģumu

31 3.2.2. Frekans bölmeli çoğullama Frekans bölmeli çoğullama (FDM), haberleģme kaynaklarının frekans bandını paylaģarak, her iģaretin iletimi için farklı bir frekans bandının kullanılmasıdır. Bu durum ġekil 3.25 de gösterilmektedir [19]. Her bir bant aralığı, bir kanal olarak adlandırılır. ġekil 3.25. FDM çoğullama FDM, genelde analog iģaretlerin çoğullanmasında kullanılır. Sinyallerde karıģma olmaması için FDM ile çoğullanacak iģaretlerin bant geniģliği mutlaka sınırlı olmalıdır. Bu nedenle, örneklenmiģ iģaretlerin FDM ile iletimi mümkün değildir. Analog iģaretlerin FDM ile çoğullanması iģleminde, tek yan bant modülasyonu etkin bir çözüm sunmaktadır. Modüle edilmiģ iģaretin tek bir yan bandının alınması ile frekans spektrumu açısından verimli bir iletim sağlanmaktadır [18]. ġekil 3.26 da FDM çoğullamanın blok diyagramı görülmektedir [10]. TaĢınan sinyalin spektrumuna bakıldığında, iletilen mesaj sayısı kadar farklı frekans görülür. Alıcı tarafında da uygun bantlar seçilerek, bant geçiren filtre ile sinyal süzülür ve sinyale uygun demodülasyon yöntemi ile mesaj elde edilir. Filtrelerin kesim frekansları ideal olmadığından kanallar arası giriģimin önlenmesi için, koruma frekansı (guard frequency) olarak boģluk bırakılır.

32 ġekil 3.26. FDM blok diyagramı

33 4. DENEY SETĠ TASARIMI Bu çalıģmada, haberleģmenin temeli olan modülasyon ve demodülasyon yöntemlerinin daha kolay anlaģılması ve uygulanması amaçlanmıģtır. Bu amaçla tasarlanan ve gerçekleģtirilen deney setinin blok diyagramı ġekil 4.1 de verilmiģtir. Deney setinde, önce mesaj, taģıyıcı sinyal ile modüle edilmekte daha sonra ses kartı üzerinden bilgisayara aktarılmaktadır. Bilgisayarın mikrofon giriģinden alınan sinyal, Matlab Simulink programı yardımıyla iģlenerek demodüle edilmektedir. Böylece hem modüle edilmiģ mesaj sinyali hem de demodüle edilmiģ mesaj sinyali grafiksel olarak bilgisayar ekranında görüntülenebilmektedir. ġekil 4.1. Deney setinin blok diyagramı Deney setinde modüle edilen sinyallerin, bilgisayarın ses kartı üzerinden bilgisayara aktarılması ile osiloskop, spektrum analizör gibi pahalı ölçü aletlerine olan ihtiyaç ortadan kaldırılmıģtır. Deney setinin bilgisayara bağlı çalıģması nedeniyle bir takım kısıtlamalar mevcuttur. Bunlardan en önemlileri çalıģma frekansı ve çalıģma voltajıdır. Deney setinden elde edilen modüle edilmiģ sinyal, ses kartı aracılığıyla bilgisayara aktarılacağından, ses kartının çalıģma frekansı ve çalıģma voltajı aralığına uygun bir tasarım yapılması gerekmektedir. Bilindiği gibi ses kartları, insan kulağının duyabileceği ses frekans aralığına uygun tasarlanırlar. Ortalama bir ses kartı, 44100Hz frekansa kadar olan sinyalleri

34 iģleyebilmektedir. Ancak, bu çalıģmada kullanılan ses kartıyla yapılan testlerde, 10kHz ve altında olan frekansların grafiksel gösteriminin daha baģarılı olduğu tespit edilmiģtir. Bu nedenle, devre tasarımlarında, modüle edilmiģ sinyallerin merkez frekanslarının 10kHz in altında kalmasına dikkat edilmiģtir. Deney setinin çıkıģ kısmında, modüle edilen sinyal 3.5mm lik 2 kanallı stereo ses konektörü ile bilgisayara aktarılmaktadır. ġekil 4.2 de gösterilen CH1 ve CH2 giriģlerinden alınan sinyallerin, bilgisayarın ses kartına zarar vermemesi için koruyucu bir devre tasarlanmıģtır. Koruyucu devre, basit bir voltaj bölücüdür. ġekil 4.2 de koruyucu devre Ģematiği görünmektedir. Devrenin X1 giriģinden verilen sinyal, EĢ.4.1 e göre bölünerek X2 çıkıģından alınır. V X2 = R1 V X1 R1 + R2 (4.1) R1= 1kΩ, R2= 5kΩ olarak alındığından, V X2 = V X1 6 (4.2) olur. ġekil 4.2. Koruyucu devre Ģematiği Ses kartının giriģ ve çıkıģ voltajının yaklaģık 3V civarında olması nedeniyle, bilgisayarı ve ses kartını korumak amacıyla, basit bir voltaj bölücü devresi tasarlanmıģtır. Bu devre ile çıkıģlar 2V civarına düģürülmüģtür.

Devreler ±12V simetrik beslemeye ihtiyaç duymaktadır. Bu nedenle; 24V DC voltajı simetrik olarak ±12V bölen bir devre tasarlanmıģtır. Devre Ģematiği ġekil 4.3 te görülmektedir. BölünmüĢ güç kaynağı tasarımında, L165 entegresi kullanılmıģtır. L165, ±18V, 3A güç giriģi ile tasarımımıza uygun bir güç yükseltecidir (power opamp) [20]. 35 C1 ve C2 kapasitörleri giriģ voltajını filtre ederken, C3 ve C4 kapasitörleri de çıkıģ voltajları arasındaki simetriyi dengeler. L165 iģlemsel yükselteci ile giriģ voltajı, çıkıģta ikiye bölünür. Örneğin giriģe 24V uygulandığında, 4 numaralı pin referans alınarak +12V ve -12V çıkıģ gerilimi elde edilir. ġekil 4.3. Simetrik besleme devre Ģematiği Deney seti için tasarlanan devreler aģağıda verilmiģtir. 4.1. Genlik Modülasyonu (AM) Devresi Deney setinin AM bölümünde, Genlik Modülasyonu yapılmaktadır. Bölüm 3.1.1 de anlatıldığı gibi genlik modülasyonu, mesaj sinyalinin taģıyıcı sinyali ile çarpımından elde edilir. Bu amaçla tasarlanan devrede, AD633 entegresi kullanılmıģtır. ġekil 4.4 te iç yapısı görünen AD633 entegresi, bir analog çarpıcıdır. AD633 entegresinin X ve Y giriģleri yüksek empedansa sahiptir. ÇıkıĢı nominal 10V olup, gömülü bir zener diyot ile korunmaktadır [21]. Harici bir bağlantıya gerek olmadan 10Hz-10kHz aralığında çalıģabildiğinden, genlik modülasyonu devre tasarımımıza uygundur.

36 ġekil 4.4. AD633 entegresinin iç yapısı Entegrenin transfer fonksiyonu aģağıdaki Ģekildedir: W = X1 X2 (Y1 Y2) + Z (4.3) 10 V EĢ. 4.3 e göre, X2 ve Y2 toprağa bağlanarak X1 ve Y1 in çarpımı elde edilmektedir. Modüle edilmiģ bu sinyale, Z giriģi ile taģıyıcı sinyal (Y1) eklenir. Böylelikle, Geleneksel Genlik Modülasyonu gerçekleģtirilir. Devrenin bacak bağlantıları ġekil 4.5 te görülmektedir. J1 ve J2 terminalleri mesaj ve taģıyıcı sinyallerin giriģi için kullanılırken, J3 terminali modüle edilmiģ sinyal çıktısını vermektedir. ġekil 4.5. Genlik modülatörü Ģematiği

GerçekleĢtirilen devrenin mesaj giriģine (pin 1) 200Hz, 1V p-p sinüs sinyali uygulanmıģtır. TaĢıyıcı sinyal giriģine de (pin 3) 3kHz, 2V p-p sinyal uygulanmıģtır. Resim 4.1 de modüle edilmiģ AM sinyalinin osiloskop çıktısı, Resim 4.2 de ise aynı sinyalin bilgisayarda sanal osiloskop programıyla alınan ekran görüntüsü verilmiģtir. 37 Resim 4.1. AM ile modüle edilmiģ sinyal görüntüsü Resim 4.2. AM ile modüle edilmiģ sinyalin sanal osiloskop görüntüsü

38 4.2. Frekans Modülasyon (FM) Deney setinin FM bölümünde, Frekans Modülasyonu uygulaması yapılmaktadır. Bölüm 3.1.2 de anlatıldığı gibi frekans modülasyonu, taģıyıcı sinyalin frekansının, mesaj sinyalinin genliğine göre değiģtiği modülasyon türüdür. Bu amaçla tasarlanan devrede, NE566 entegresi kullanılmıģtır. NE566 fonksiyon üreteci, kare dalga ve üçgen dalga Ģeklinde iki çıkıģ veren bir voltaj kontrollü osilatördür. ġekil 4.6 da iç yapısı görünen entegrenin osilasyon frekansı, harici R 1 direnci ve C 1 kapasitörüne bağlı olarak değiģmektedir [22]. Entegre, 0-24VçalıĢma voltajı ve 0-1MHz çalıģma frekansı ile deney setinin tasarımına uygundur. ġekil 4.6. NE566 frekans üreteci Tasarlanan devrenin çalıģma frekansı 7.2 khz olarak seçildiğinden EĢ.4.4 e göre R 1 =18kΩ ve C 1 = 2.2nF alınmıģtır. f 0 = 2(V+ V C ) R 1 C 1 V + ; 2kΩ < R 1 < 20kΩ (4.4) V C = V CCR 3 R 2 + R 3 (4.5) 3 4 V CC V C V CC (4.6)

39 V CC : Besleme Voltajı V C : 5 numaralı bacağın kontrol voltajı GerçekleĢtirilen frekans modülasyon devresi ġekil 4.7 de verilmiģtir. Bu devrede, J1 terminalinden mesaj sinyali girilmektedir. 7.2 khz merkez frekansına göre modüle edilen FM sinyali, 3 numaralı pinden (J3 terminali), kare dalga çıktısı ya da 4 numaralı pinden (J2 terminali) üçgen dalga çıktısı alınabilmektedir. ġekil 4.7. Frekans Modülasyon devresi GerçekleĢtirilen devrenin mesaj giriģi olan 5 numaralı pine, 500Hz lik sinüs sinyali uygulanmıģtır. 4 numaralı pinden alınan modüle edilmiģ sinyalin osiloskop çıktısı Resim 4.3 te, aynı sinyalin bilgisayardaki sanal osiloskop görüntüsü ise Resim 4.4 te verilmiģtir. Resim 4.3. FM ile modüle edilen sinyalin osiloskop görüntüsü

40 Resim 4.4. FM ile modüle edilen sinyalin sanal osiloskop görüntüsü 4.3. OP741 Uygulamaları Deney setinin OP741 bölümünde, üç farklı uygulama gerçekleģtirilmiģtir. Bunlar; Darbe GeniĢlik Modülasyonu (PWM), Frekans Bölmeli Çoğullama (FDM) ve Faz Kaydırmalı Anahtarlamada (BPSK) kullanılan faz kaydırıcı uygulamalarıdır. LM741 entegresi, genel amaçlı bir iģlemsel yükselteçtir. ÇalıĢma voltaj aralığı ±22V olan LM741, deney seti tasarımına uygun bulunmuģtur. ġekil 4.8 de entegrenin pin konfigürasyonu ve iç yapısı görünmektedir [23]. ġekil 4.8. LM741 entegresinin iç yapısı

41 4.3.1. Darbe geniģlik modülasyonu PWM uygulamasında, LM741 entegresi bir karģılaģtırıcı olarak kullanılmıģtır. Bölüm 3.1.3 te anlatıldığı gibi bir karģılaģtırıcının giriģine uygulanan analog iģaret, diğer giriģe uygulanan bir testere diģi dalgasıyla karģılaģtırıldığında, darbe geniģlik modülasyonlu bir iģaret elde edilir. Analog iģaretin değeri, testere diģli dalganın genliğinden daha küçük olduğu durumda, karģılaģtırıcı çıkıģı 0V olur. Analog iģaretin daha büyük olduğu durumda ise çıkıģta sabit bir genlik görülür. ġekil 4.9 da PWM devre Ģematiği görülmektedir. ĠĢlemsel yükseltecin + giriģine bağlı olan J1 terminalinden verilen analog sinyal, iģlemsel yükseltecin giriģine bağlı olan J2 terminalindeki testere diģli dalga ile karģılaģtırılmaktadır. Bu karģılaģtırma sonucunda, J3 çıkıģ terminalinde PWM dalgası elde edilmektedir. ġekil 4.9. Darbe GeniĢlik Modülasyonu devresi 3 numaralı pine uygulan 100Hz lik sinüs sinyali, 2 numaralı pine uygulanan 1kHz lik üçgen sinyal ile karģılaģtırılmıģtır. Elde edilen modüleli sinyalin osiloskop çıktısı Resim 4.5 te verilmiģ olup, sanal osiloskoptaki görüntüsü de Resim 4.6 da verilmiģtir.

42 Resim 4.5. PWM modülasyon osiloskop görüntüsü Resim 4.6. PWM modülasyonu sanal osiloskop görüntüsü 4.3.2. Faz kaydırıcı BPSK modülasyonunda, iki farklı fazda sinyale ihtiyaç duyulduğundan, bir faz kaydırıcı devre tasarlanmıģtır.

ġekil 4.10 da, LM741 entegresi kullanılarak tasarlanan faz kaydırıcının devre Ģematiği görülmektedir. J1 terminalinden verilen analog sinüs sinyali, fazı kaydırılmıģ Ģekilde LM741 entegresinin J2 terminalinden çıktı olarak alınır. 43 ġekil 4.10. Faz kaydırıcı devresi Devreye uygulanan 1kHz lik sinüs sinyali ve 6 numaralı pinden elde edilen 180 o lik faz farklı sinyal çıktısı Resim 4.7 de görünmektedir. Resim 4.7. Faz kaydırıcı osiloskop görüntüsü

44 4.3.3. FDM uygulaması FDM çoğullama yönteminde, farklı frekanslardaki sinyaller, tek bir iletim kanalı ile iletilir. Deney setinde FDM uygulaması, ġekil 4.11 de devre Ģematiği görülen, LM741 ile tasarlanan bir toplayıcı devre ile gerçekleģtirilmiģtir. Devrenin, J1 ve J2 terminallerinden verilen farklı frekanslarda modüle edilmiģ iki sinyal, J3 terminalinden çoğullanmıģ Ģekilde alınır. ġekil 4.11. FDM çoğullayıcı Ģematiği Devreye 100Hz ve 4kHz lik iki farklı sinyal uygulanmıģ ve Resim 4.8 te verilen osiloskop çıktısı elde edilmiģtir. Aynı sinyallerin sanal osiloskop görüntüsü ve frekans düzlemindeki görüntüleri Resim 4.9 ve Resim 4.10 da verilmiģtir.

45 Resim 4.8. FDM sinyali osiloskop görüntüsü Resim 4.9. FDM sinyali sanal osiloskop görüntüsü

46 Resim 4.10. FDM sinyali frekans spektrumu 4.4. xsk ve TDM Uygulamaları Deney setinin bu bölümünde, dört farklı deney gerçekleģtirimiģtir. Bu deneyler için bir örnekle-tut devresi olan LF398 entegresinden faydalanılmıģtır. Örnekle tut devreleri, analog sinyali periyodik olarak örnekler ve bu örnekleri çok seviyeli bir sinyale yani PAM sinyaline çevirir [24]. ġekil 4.12 te örneklenecek analog sinyal (a), örnekleme periyodunu belirleyen saat sinyali (b) ve örnekle-tut devresi ile örneklenmiģ sinyal (c) gösterilmiģtir [25]. Örnekleme frekansı ne kadar yüksek olursa, örnekle-tut devresinin çıkıģı orijinal sinyale o kadar çok yaklaģır. Örnekle-tut devreleri, saat sinyali 1 olduğu sürece örneklenen sinyali aynen çıkıģa verirken, saat sinyali 0 olduğunda en son örneklenen değeri çıkıģa verir. Örnekle-tut devrelerinin bu özelliği kullanılarak istenilen çıkıģlar elde edilebilir. Saat frekansı değiģtirilerek, çıkıģ sinyali PAM sinyaline ya da ASK modülasyonuna benzetilebilir.

47 ġekil 4.12. a) Örneklenecek sinyal b) Saat sinyali c) ÖrneklenmiĢ sinyal ġekil 4.13 te fonksiyon diyagramı görünen LF398 entegresi, 4µ saniyelik örnekleme hızı ve ±18Vluk çalıģma voltajı ile deney seti tasarımı için uygun bir entegredir [24]. Fonksiyon diyagramında görüldüğü gibi örnekle-tut devreleri anahtarlama mantığıyla çalıģır. Anahtarın açılma ve kapanma süreleri saat sinyali ile belirlenir. ġekil 4.13. LF398 iç yapısı

48 4.4.1. PAM-TDM PAM-TDM uygulaması, deney setinde LF398 entegresi kullanılarak yapılmıģtır. ġekil 4.14 te görülen devre Ģematiğine göre J1 ve J2 giriģleri iki farklı sinyal giriģidir. Bu giriģlerden verilen sinyaller, J3 giriģinden verilen saat sinyaline göre örneklenir. Örnekleme frekansının yüksek, örneklenen sinyallerin frekansının alçak tutulması, örneklenen sinyallerin doğruluğunu arttırır. Ancak, örnekleme frekansı seçilirken, bu frekansın ses kartının örnekleme aralığı olan 0,02-22kHz bandında olmasına dikkat edilmelidir. Örneklenen sinyal, çıkıģ terminali olan J4 ten alınır. ġekil 4.14. TDM-PAM modülatörünün Ģematiği GerçekleĢtirilen devrenin J2 giriģine 200Hz lik üçgen sinyal, J1 giriģine ise 500Hz lik sinüs sinyali uygulanmıģtır. Devrenin örnekleme frekansı, J3 giriģine uygulanan 4kHz lik kare dalga ile belirlenmiģtir. J4 çıkıģından elde edilen modüle edilmiģ sinyalin osiloskop görüntüsü Resim 4.11 de verilmiģtir. Aynı sinyalin sanal osiloskop görüntüsü de Resim 4.12 de verilmiģtir.

49 Resim 4.11. TDM sinyalinin osiloskop görüntüsü Resim 4.12. TDM sinyalinin sanal osiloskop görüntüsü 4.4.2. ASK LF398 entegresi ile yapılmıģ 2. deney ASK dır. ġekil 4.15 te görülen devre Ģemasına göre J1 terminalinden verilen taģıyıcı sinyal, J2 terminalinden gelen ikilik mesaj sinyaline göre

50 modüle edilir. J2 terminalinden girilen mesaj sinyali 1 konumundayken taģıyıcı iletilirken, 0 konumundayken hiçbir bilgi iletilmez. Bu uygulamada, örneklenen sinyalin frekansı yüksek seçilmiģ ve taģıyıcı sinyal olarak kullanılmıģtır. Saat sinyali ise düģük frekanslı seçilmiģ ve mesaj sinyali olarak kullanılmıģtır. ġekil 4.15. ASK modülatörü Resim 4.13 te J1 giriģine uygulanan 3kHz lik taģıyıcı sinyal ile modüle edilen kare dalga çıktısı görünmektedir. Aynı sinyalin sanal osiloskop görüntüsü Resim 4.14 te verilmiģtir. Resim 4.13. ASK sinyali osiloskop görüntüsü

51 Resim 4.14. ASK sinyali sanal osiloskop görüntüsü 4.4.3. FSK FSK modülasyon tipinde iki farklı taģıyıcı bulunmaktadır. Mesaj sinyalinin 1 olduğu durumda 1.taĢıyıcı iletilirken, 0 olduğu durumda 2.taĢıyıcı iletilir. ġekil 4.16 da devre Ģematiği görülen FSK modülatörünün, J1 terminalinden 1.taĢıyıcı, J2 terminalinden 2.taĢıyıcı giriģi yapılır. J3 terminalinden gelen ikilik mesaj sinyalinin durumuna göre uygun taģıyıcılar seçilerek, J4 terminaline iletilir. GerçekleĢtirilen devrenin J1 giriģine 1800Hz lik taģıyıcı sinyali, J2 giriģine de 1000Hz lik taģıyıcı sinyal uygulanmıģtır. Modüle edilen sinyalin J4 çıkıģından elde edilen osiloskop görüntüsü Resim 4.15 te ve sanal osiloskop görüntüsü Resim 4.16 da verilmiģtir.

52 ġekil 4.16. FSK modülatörü Resim 4.15. FSK sinyali osiloskop görüntüsü

53 Resim 4.16. FSK sinyali sanal osiloskop görüntüsü 4.4.4. BPSK BPSK modülasyonunda, taģıyıcının hem orjinali hem de fazı kaydırılmıģ hali kullanılır. Bölüm 4.3.2 de bahsedilen, LM741 entegresi ile tasarlanan faz kaydırıcı devreden faydalanılarak, aynı taģıyıcının 180 o faz farklı iki durumu elde edilir. ġekil 4.17 de görülen devre Ģematiğine göre J2 sinyali 0 olduğunda 1.faz, 1 olduğunda 2.faz taģıyıcı sinyal seçilir. ġekil 4.17. BPSK modülatörü

54 GerçekleĢtirilen devrenin J1 giriģine 1300Hz lik sinüs sinyali uygulanmıģtır. Op741 entegresinin çıkıģında elde edilen fazı kaydırılmıģ sinyal ile orijinal sinyal LF398 entegresine uygulanarak modüle edilir. Elde edilen modüleli sinyal çıktısı Resim 4.17 de ve sanal osiloskop görüntüsü ise Resim 4.18 de verilmiģtir. Resim 4.17. BPSK sinyali osiloskop görüntüsü Resim 4.18. BPSK sinyali sanal osiloskop görüntüsü

55 5. MATLAB SĠMULĠNK ĠLE DEMODÜLASYON MODELLERĠ Bu bölümde, demodülasyon için tasarlanan Matlab Simulink modelleri verilmiģtir. Tasarlanan bu modeller Matlab Simulink programının R2011a (32 bit) ve üst sürümlerinde çalıģmaktadır. Deney setinde modüle edilen sinyal, bilgisayarın ses giriģinden bilgisayara aktarılmaktadır. Aktarılan bu sinyal, Simulink programında hazırlanan model ile demodüle edilmektedir. 5.1. Genlik Demodülasyonu ġekil 5.1 de, Matlab Simulink programı ile tasarlanan AM demodülasyon modeli görülmektedir. Bu modelde, bölüm 3.1.1 de bahsedildiği gibi asenkron demodülasyon yönteminden yararlanılmıģtır. Modeldeki from audio device (ses cihazından) bloğu ile bilgisayarın ses kartından alınan sinyal, Simulink te iģlenmek üzere örneklenir. From audio device bloğu bilgisayardaki bir ses cihazından (ses kartından) gerçek zamanlı ses verisi okur. 2 kanallı (stereo) ve 1 kanallı (mono) veriyi destekler. Bu blok, verinin okunacağı ses kartının özelliğine bağlı olarak 8000, 22050, 44100 veya 48000 Hz lik örnekleme frekanslarını destekler [26]. Abs (mutlak değer) bloğu ile modüle edilmiģ sinyal doğrultucudan geçirilir. Doğrultucu çıkıģına Add (toplam) bloğu ile sabit bir değer eklenir. Negatif değer eklenerek sinyaldeki DC bileģenleri sinyalden çıkarılır. Elde edilen sinyal alçak geçiren bir filtreden geçirilerek, mesaj sinyali demodüle edilmiģ olur. Mesaj sinyalinin elde edilebilmesi için filtrenin frekans bant aralığının uygun seçilmesi gerekmektedir. Modüle edilmiģ sinyal 1. kanalda, mesaj sinyali ise 2. kanalda gözlenebilmektedir. Resim 5.1 de modüle edilmiģ sinyal ve demodülasyon sonucu elde edilen mesaj sinyali görülmektedir. ġekilde, mesaj sinyalinin frekansı 200Hz iken, taģıyıcı sinyalin frekansı 10kHzdir. EĢ 3.6 ya göre m=0.5 olarak hesaplanmıģtır.

56 ġekil 5.1. Simulink AM demodülatör modeli Resim 5.1. 10kHz sinyal %50 modülasyon 0.02kHz lik mesaj sinyalinin demodülasyonu Aynı frekanstaki sinyallerin genlikleri değiģtirilerek %100 modülasyon elde edilmiģtir. %100 modüleli sinyal ve demodülasyon sonucu elde edilen mesaj sinyali Resim 5.2 de verilmiģtir. Aynı Ģekilde frekans bilgileri değiģmeden, sinyallerin genlikleri değiģtirilerek aģırı modülasyon elde edilmiģtir. Modüle edilmiģ sinyal ve mesaj sinyali Resim 5.3 te verilmiģtir.

57 Resim 5.2. 200Hz mesaj ve 10kHz taģıyıcı ile %100 modülasyon Resim 5.3. 200 Hz mesaj ve 10 khz taģıyıcı ile aģırı modülasyon 5.2. Frekans Demodülasyonu Matlab Simulink ile FM demodülasyonu modeli ġekil 5.2 te verilmiģtir. Modeldeki from audio device (ses cihazından) bloğu ile bilgisayarın ses kartından alınan modüle edilmiģ sinyal, Simulink te iģlenmek üzere örneklenir. TaĢıyıcı sinyal Analog Filter Design

58 (analog filtre tasarımı) bloğu ile tasarlanan bant geçiren filtreden geçirilir. Bu Ģekilde, üçgen ya da kare dalga Ģeklinde modüle edilen FM sinyali sinüzoidal sinyale çevrilir. Derivative bloğunda, sinyalin türevini alarak AM sinyali elde edilir. AM demodülasyonunda olduğu gibi zarf detektörü kullanılarak mesaj sinyali elde edilir. Abs bloğu sinyalin mutlak değerini alarak doğrultucu iģlevi görür. Doğrultucu çıkıģından alınan sinyal alçak geçiren filtreden geçirilerek mesaj sinyali elde edilir. Modüle edilmiģ sinyal, Scope un 1. kanalından, mesaj sinyali ise 2. kanalından görüntülenebilmektedir. ġekil 5.2. Simulink FM demodülatör modeli Resim 5.4 te Scope bloğunun grafiksel çıktıları verilmiģtir. FM modüleli sinyal 1. kanal çıktısı olarak, 900 Hz lik mesaj sinyali ise 2. kanal çıktısı olarak görülmektedir. Resim 5.4. Simulink te FM modüleli sinyalin ve 900Hz mesaj sinyali Resim 5.5 te 400 Hz lik mesaj sinyalinin demodülasyonu görülmektedir.

59 Resim 5.5. Simulink te FM modüleli sinyalin ve 400Hz mesaj sinyali Modüle edilmiģ sinyalin frekans spektrumu da Resim 5.6 da verilmiģ olup merkez frekansı yaklaģık olarak 7200 Hz dir. Resim 5.6. FM modüleli sinyalin frekans spektrumu

60 5.3. PWM Demodülasyonu Matlab Simulink ile tasarlanan PWM demodülasyon modeli ġekil 5.3 te görülmektedir. Modeldeki from audio device (ses cihazından) bloğu ile bilgisayarın ses kartından ses sinyali alınarak, Simulink te iģlenmek üzere örneklenir. Multiport selector (çoklu port seçici) bloğu ile ses kartının 2 kanallı giriģi birbirinden ayrılır ve her bir kanal tek bir sinyal gibi iģlenir. Modüle edilmiģ sinyal 1. kanaldan alınırken, 2. kanaldan karģılaģtırma yapmak amacıyla mesaj sinyali alınmıģtır. PWM demodülasyonunda 2 yöntem vardır. Birinci yöntemde, pulse generator (darbe üreteci) bloğunda yeniden üretilen taģıyıcı ile ses giriģinden alınan sinyal, product (çarpım) bloğunda çarpılır. Pulse generator bloğu, istenilen frekansta darbe (pulse) sinyali üretir. Product bloğu ise adından anlaģılacağı gibi iki farklı sinyali birbiri ile çarpar [27]. Product bloğunun çıkıģında elde edilen sinyal, Analog filter design (analog filtre tasarımı) bloğunda tasarlanan alçak geçiren filtreden geçirilerek, mesaj sinyali elde edilir. Analog filter design bloğu analog filtre tasarımı amacıyla kullanılır. Farklı filtre tipleriyle istenen band aralıklarında alçak geçiren, yüksek geçiren ya da band geçiren filtreler tasarlanabilir. ġekil.5.3 PWM demodülatör modeli Resim 5.7 de 100 Hz lik sinüs sinyalinin 1kHz lik üçgen dalga ile modüle edilmiģ hali görünmektedir. 100Hz lik sinüs sinyalinin hem modüle edilmeden önceki hali hem de demodülasyon sonucunda elde edilmiģ hali verilmiģtir.

61 Resim 5.7. 100 Hz mesaj ve 1000 Hz üçgen dalga ile modüle edilmiģ sinyal Resim 5.8 de ise 100Hz lik sinüs sinyalinin genliği arttırılmıģtır. Sinüs sinyalinin genliğinin, üçgen dalganın genliğini geçtiği noktalarda aģırı modulasyon gerçekleģmiģtir. Demodülasyon sonucu elde edilen sinüs sinyali, orijinal mesaj sinyalinden farklıdır.

62 Resim 5.8. AĢırı modülasyon sonucu demodüle edilen sinyal Ġkinci demodülasyon yöntemi ise biraz daha karmaģıktır ve bölüm 3.1.3 te anlatıldığı gibi PWM sinyalinin, öncelikle PAM dalgasına çevrilmesi gerekir. integral bloğu ile PWM sinyalinin bit bazında integrali alınır ve rampa Ģekli elde edilir. Daha sonra bu sinyal pulse generator bloğunda elde edilen sinyal ile toplanır. Elde edilen sinyalin, PAM sinyaline dönüģtürülmesi için saturation (saturasyon) bloğundan geçirilerek doyuma

gitmesi gerekir. Saturation bloğu girilen referans değerine kadar sinyali geçirirken, referans değerin üzerindeki genliği ise kesime uğratır. PAM sinyali, analog filter design bloğunda tasarlanan alçak geçiren filtreden geçirilerek, mesaj sinyali elde edilir. Tasarlanan filtrenin, iletilen mesaj sinyalinin frekansına uygun olması gerekir. ġekil 5.4 te Simulink modeli verilmiģtir. 63 Bu yöntem kullanılarak, 200Hz lik sinüs sinyali 1kHz lik üçgen sinyal ile modüle edilmiģ. Modüle edilmiģ sinyal ve demodülasyon sonucu elde edilen sinyal Resim 5.9 da verilmiģtir. Resim 5.9. 1 khz üçgen ve 200 Hz sinüsün modülasyon ve demodülasyonu

64 ġekil 5.4. PWM demodülasyon modeli

Aynı demodülasyon modelinde, 200 Hz lik sinüs sinyalinin genliği arttırılmıģtır. Sinüs sinyalinin genliğinin, üçgen sinyalden büyük olduğu noktalarda aģırı modülasyon oluģmuģtur. Elde edilen mesaj sinyalinde bozulmalar görülmektedir. Bu durum Resim 5.10 da verilmiģtir. 65 Resim 5.10. AĢırı modülasyon sonucu demodüle edilen sinyal 5.4. FDM Demodülasyonu ġekil 5.5 te, Matlab Simulink te tasarlanmıģ modeldeki from audio device bloğu ile bilgisayarın ses kartından alınan sinyal, Simulink te iģlenmek üzere örneklenir. analog filter design blokları ile ses kartından alınan sinyal ikiye ayrılarak, iki farklı band geçiren filtreden geçirilir. Bu Ģekilde, uygun bant aralıklarında ayarlanan filtreler ile istenilen mesaj sinyalleri birbirinden ayrılmıģ olur.

66 ġekil 5.5. Simulink FDM demodülatör modeli FDM modülasyonda farklı kanallardan farklı sinyaller taģınır. Bu uygulamada iki kanallı FDM örneği verilmiģtir. Resim 5.11 de, 100Hz ve 200Hz lik iki sinyal uygulanmıģ ve demodüle edilmiģtir. Resim 5.11. FDM demodülasyonu sonucu elde edilen 100Hz ve 200Hz lik sinyaller FDM modülasyonda kanallar arasında uygun bant geniģlikleri bırakılmalıdır. Eğer taģınan sinyaller, kanalların kesim frekanslarına yakın olursa, sinyaller birbirine karıģabilir. Bu durumun engellenmesi için kanallar arası koruyucu frekanslar belirlenir (guard frequency) ve frekanslar arası boģluk bırakılır.

Bu örnekte, 1. kanal 50-150Hz aralığında, 2. kanal 150-250Hz aralığında seçilmiģtir. 1. kanala 150Hz, 2. kanala ise 200Hz lik sinüs sinyalleri uygulanmıģtır. Demodülasyon sonucu elde edilen sinyaller Resim 5.12 de verilmiģtir. 67 Resim 5.12. 50-150Hz lik 1. kanal ve 150-250Hz lik 2. kanal çıktıları 1. kanal (50-150Hz) sadece 150 Hz lik sinyali geçirirken, 2. kanal (150-250Hz) hem 150Hz lik sinyali hem de 200Hz lik sinyali geçirmiģtir. Dolayısıyla ikinci kanalda istenen sinyal alınamamıģtır. Bu durumun engellenmesi için kanallar arası koruyucu frekanslar (guard frequency) belirlenir ve frekanslar arası boģluk bırakılır. Resim 5.13 te kanallar arası 25Hz lik boģluk bırakılmıģtır. 1. kanal 50-150Hz aralığında, 2. kanal ise 175-275Hz aralığındadır.

68 Resim 5.13. 50-150Hz lik 1. kanal ve 175-275Hz lik 2. kanal çıktıları Kanallar arasında bırakılan koruyucu frekanslar sonucunda, iki kanal karıģmamıģ ve istenilen sinyaller elde edilmiģtir. 5.5. TDM Demodülasyonu PAM-TDM sinyalinin, Matlab Simulink teki demodülasyon modeli ġekil 5.6 da verilmiģtir. TDM sinyali demodüle etmek için modeldeki from audio device bloğu ile bilgisayarın ses kartından sinyal alınarak Simulink te iģlenmek üzere örneklenir. Multiport Selector (çoklu port seçici) bloğu ile ses kanalları birbirinden ayrılır [27]. 1. kanalda örnekleme frekansını belirleyen saat sinyali alınır. TDM çoğullamada, senkronizasyon önemli olduğu için saat sinyali doğrudan deney seti devresinden alınmıģtır. Saat sinyaline transport delay (taģıma gecikmesi) bloğu ile gecikme eklenir ve sign (iģaret) bloğu ile saat sinyali tam kare dalgaya çevrilir. Sign bloğu, gelen sinyalin belirlenen referans değerin altında ya da üstünde olmasına göre pozitif ya da negatif kare dalgalar üretir. Saat sinyalinin düzgün olması, TDM sinyalinin doğru zamanda örneklenmesi açısından önemlidir.

Multiport selector bloğunun 2. kanalında ise TDM sinyali bulunur. Bu sinyal ikiye ayrılarak iki farklı sample and hold (örnekle ve tut) bloğuna girer. Sample and hold bloğu bölüm 4.4 te anlatılan bir örnekle tut devresi olarak çalıģır. Ġstenilen süre boyunca giriģ sinyali örneklenir ve son genlik değeri tutulur. Sign bloğundan çıkan saat sinyali, sample and hold bloklarının örnekleme zamanlarını belirlemek için kullanılır. 1. mesaj sinyali, saat sinyalinin yükselen kenarında, 2. mesaj sinyali ise saat sinyalinin düģen kenarında örneklenir. Böylece, iki mesaj sinyali birbirinden ayrılmıģ olur. Elde edilen iki sinyal, analog fitler design bloklarında uygun frekanslarda tasarlanan alçak geçiren filtrelerle analog sinyale dönüģtürülür. 69 Resim 5.14 te, 100Hz sinüs ve 100Hz üçgen sinyalin TDM ile çoğullanmıģ hali görülmektedir. TaĢıyıcı sinyal 4 khz seçilmiģtir. Resim 5.14. 100 Hz lik üçgen ve 100 Hz lik sinüs sinyali 4kHz lik taģıyıcı sinyal 800Hz e düģürüldüğünde, demodüle edilen sinyaller bozulmaya baģlar. Resim 5.15 te TDM sinyalin demodüle edilmiģ hali görünmektedir.

70 ġekil 5.6. Simulink TDM demodülatör modeli TaĢıyıcı sinyal 200Hz e kadar düģürüldüğünde, mesaj sinyalleri tamamen bozulmuģtur. Bu durum Resim 5.16 da gösterilmiģtir.

71 Resim 5.15. 800Hz lik taģıyıcılı TDM sinyali Resim 5.16. 200Hz taģıyıcılı TDM sinyal

72 5.6. ASK Demodülasyonu ġekil 5.7 de Matlab Simulink te tasarlanan ASK demodülasyon modeli görülmektedir. Modeldeki from audio device bloğu ile bilgisayarın ses kartından sinyal alınarak, Simulink te iģlenmek üzere örneklenir. ASK modülasyonunda, mesaj sinyalinin 1 durumunda olması, modüle edilen sinyalde taģıyıcının varlığı ile tespit edilir. Dolayısıyla, taģıyıcının mevcut olduğu zaman aralığı tespit edilmelidir. Bunun için, gelen sinyalin Abs (mutlak) bloğu ile mutlak değeri alınır. Abs bloğu sinyalin negatif genliklerini pozitife çevirir; yani sinyalin mutlak değerini verir [26]. Elde edilen sinyalin, referans voltaja göre ayarlanması için constant (sabit) bloğu ile sabit değer eklenir veya çıkarılır. Constant bloğu sabit bir voltaj değeri (DC) üretir. Daha sonra sinyal, analog filter design ile tasarlanan alçak geçiren filtreden geçirilerek zarf tespiti yapılır. Elde edilen sinyal sign bloğu ile tam kare dalgaya dönüģtürülür. Böylece mesaj sinyali elde edilmiģ olur. ġekil 5.7. Simulink ASK demodülatör modeli Resim 5.17 de, 4kHz taģıyıcı sinyal ile modüle edilmiģ ASK sinyali ve demodüle edilmiģ 100 Hz lik mesaj sinyali verilmiģtir. TaĢıyıcı frekansı 200Hz e düģürüldüğünde, modüle edilmiģ sinyal bozulmaya baģlar. Resim 5.18 de 200 Hz taģıyıcı ile modüle edilmiģ 100Hz sinyal ve bu sinyalin demodülasyon çıktısı görünmektedir.

73 Resim 5.17. 1kHz sinüs ile modüle edilmiģ 100 Hz kare dalga Resim 5.18. 200Hz sinüs taģıyıcısı ve demodülasyonu.

74 5.7. FSK Demodülasyonu ġekil 5.8 de Matlab Simulink te tasarlanan FSK demodülatör modeli verilmiģtir. Bu model, ASK modeline benzemektedir. FSK sinyali iki farklı ASK sinyalininin birleģimi gibi düģünülebilir. Model tasarımında da bu esas üzerinde durulmuģtur. Modeldeki from audio device bloğu ile bilgisayarın ses kartından sinyal alınarak, Simulink te iģlenmek üzere örneklenir. FSK modülasyonunda, gelen sinyalin 1 durumunda olması 1. taģıyıcının varlığı ile tespit edilir. Dolayısıyla 1. taģıyıcının mevcut olduğu zamanlar tespit edilmelidir. Bunun için, gelen sinyal öncelikle analog filter design bloğu ile tasarlanan bant geçiren filtreden geçirilir. Daha sonra, Abs bloğu ile mutlak değeri alınır. Dorultulan sinyal analog filter design ile tasarlanan alçak geçiren filtreden geçirilerek zarf tespiti yapılır. Elde edilen sinyalin referans voltaja göre ayarlanması için constant bloğu ile sabit değer eklenir veya çıkarılır. Zarfı elde edilen mesaj sinyali sign bloğu ile tam kare dalga formuna çekilir. Böylelikle mesaj sinyali elde edilmiģ olur. ġekil 5.8. Simulink FSK demodülatör modeli Resim 5.19 da, 1.9 khz ve 1 khz lik iki taģıyıcı ile elde edilmiģ modüleli sinyal ve bu sinyalin demodüle edilmesiyle elde edilen kare dalga görülmektedir.

75 Resim 5.19. 1.9kHz ve 1kHz taģıyıcılı FSK modülasyonu TaĢıyıcılar arasında yeterince frekans farkı olduğundan, demodülasyonda istenilen sinyal elde edilmiģtir. Resim 5.20 de 1. taģıyıcı 1.2kHz e düģürülmüģtür. Resim 5.20. 1.2kHz ve 1kHz taģıyıcılı FSK modülasyonu TaĢıyıcılar arasındaki frekans farkı azaldıkça demodülasyon sağlıklı olmamakta ve mesaj sinyali bozulmaktadır. Resim 5.21 de taģıyıcılar 100Hz ve 200Hz seçilerek mesaj sinyalinin frekansına (100Hz) yaklaģtırılmıģtır. Mesaj sinyali tamamen bozulmuģtur.

76 Resim 5.21. 100Hz ve 200Hz taģıyıcılı FSK modülasyonu 5.8. BPSK Demodülasyonu ġekil 5.9 da Matlab Simulink te tasarlanan BPSK demodülatör modeli görünmektedir. Modeldeki from audio device bloğu ile bilgisayarın ses kartından sinyal alınarak, Simulink te iģlenmek üzere örneklenir. BPSK modülasyonda, gelen sinyalin 1 durumunda olması 1. taģıyıcının varlığı ile tespit edilir. Dolayısıyla 1. taģıyıcının mevcut olduğu zamanlar tespit edilmelidir. Bunun için multiport selector bloğu ile ses kartının 2 kanalı birbirinden ayrılır. Modüle edilmiģ sinyali taģıyan 1. kanal ile taģıyıcının bulunduğu 2. kanal product bloğu ile çarpılır. Daha sonra integrate and dump bloğu ile sinyalin integrali alınır. Elde edilen sinyal sign bloğunda düzeltilerek tam kare dalga Ģeklinde mesaj sinyali elde edilir. ġekil 5.9. Simulink BPSK demodülatör modeli

Resim 5.22 deki grafikte, 1. kanalda 1.5kHz taģıyıcı ile modüle edilmiģ BPSK sinyali, 2. kanalda da demodüle edilmiģ 400Hz lik sinyal verilmiģtir. 77 Resim 5.22. Simulink te BPSK modüleli sinyal ve mesaj sinyali görünümleri TaĢıyıcı sinyalin frekansı, mesaj sinyaline yaklaģırsa sinyal bozulmaya baģlar. Resim 5.23 te 100Hz taģıyıcı ile modüle edilmiģ sinyal ve demodülasyondan elde edilen sinyal verilmiģtir. Resim 5.23. 100 Hz lik sinüs 100 Hz lik kare dalga.

78

79 6. DENEY SETĠ KULLANIM KILAVUZU Tasarlanan devrelerin kolay kullanımı amacıyla kutu tasarımı yapılmıģ ve gerçekleģtirilmiģtir. GerçekleĢtirilen deney setinin özellikleri aģağıdaki gibidir; 24V DC besleme gerilimi 0,02-20 khz modülasyon frekansı 2 kanal sinyal çıkıģı Banana konektör sinyal giriģi +12V ve -12V simetrik besleme çıkıģı 8 farklı deney imkânı Ses kartı üzerinden PC bağlantısı Matlab Simulink ile uyumlu demodülasyon Harici devre bağlantıları için breadboard PVC kasa Deney setinin genel görünümü ġekil 6.1 de verilmiģtir. ġekil 6.1. Deney setinin görünümü Deney setinin üst kısmında deneyler için gerekli sinyal giriģlerinin yapıldığı Op741, AM, FM, xsk-tdm bölümleri vardır. OP741 bölümünde, Frekans Bölmeli Çoğullama (FDM)

80 deneyi ve Faz Kaydırmalı Anahtarlama (BPSK) deneyi için gerekli olan, giriģ sinyalinin faz kaydırma iģlemi yapılmaktadır. Deney setinde uygulanabilen deneyler ġekil 6.2 de verilmiģtir. AM bölümünde Genlik Modülasyonu deneyi, FM kısmında ise Frekans Modülasyonu deneyi yapılmaktadır. XSK-TDM bölümünde ise bütün kaydırmalı anahtarlama (ASK, FSK, BPSK) deneyleri ile Zaman Bölmeli Çoğullama deneyi yapılmaktadır. Ayrıca ses giriģleri için CH1 ve CH2 giriģleri ile harici güç ihtiyacı için +12V, -12V ve toprak çıkıģları bulunmaktadır. Ayrıca, deney seti üzerinde, deneyler için gerekli harici devrelerin kurulması için bir adet breadboard bulunmaktadır. Yapılacak deneye uygun devrenin beslemesini sağlayan bir adet çevirmeli (komütatör) anahtar bulunmaktadır. Anahtar kesim (OFF) konumundayken, devrede güç yoktur. Güç giriģ anahtarının diğer 5 konumu aģağıdaki gibidir; 1) OP741 kısmına enerji verilmektedir. 2) xsk-tdm kısmına enerji verilmektedir. 3) OP741 ve xsk kısımlarına birden enerji verilmektedir 4) AM kısmına enerji verilmektedir 5) FM kısmına enerji verilmektedir. Deney malzemeleri Resim 6.1 de verilmiģtir. Deneylerin yapılabilmesi için deney setiyle birlikte aģağıdaki malzemelerin de hazır bulundurulması gerekmektedir. 1 adet 24V DC adaptör 1 adet 3.5mm stereo erkek-erkek ses (aux) kablosu Sinyal jeneratörü (Bazı deneylerde birden fazla gerekmektedir.) ÇeĢitli uzunlukta jumper (Banana, krokodil uçlu) Bazı deneylerde kullanılmak üzere çeģitli direnç ve kapasitör Demodülasyon modellerinin çalıģtırılması için Matlab Simulink programı yüklenmiģ bir bilgisayar Deneyler için gerekli bağlantılar aģağıda verilmiģtir.

ġekil 6.2. Deney setinde uygulanan deneyler 81

82 Resim 6.1. Deneyler için gerekli malzemeler 6.1. AM Deneyi Genlik modülasyonu deneyi için 1 adet mesaj sinyali, 1 adet de taģıyıcı sinyal için olmak üzere toplam 2 adet sinyal jeneratörüne ihtiyaç duyulmaktadır. Sinyal kaynaklarının birer ucu aģağıda belirtilen giriģlere bağlanırken diğer uçları toprak giriģine bağlanmalıdır. Gerekli bağlantılar ġekil 6.3 te verilmiģtir. 1. Birinci sinyal kaynağı mesaj sinyali olarak deney setinin I7 giriģine bağlanır. 2. Ġkinci sinyal kaynağı taģıyıcı sinyali olarak deney setinin I8 giriģine bağlanır. 3. O4 çıkıģı banana jumper ile CH1 giriģine bağlanır. 4. PC çıkıģı 3.5mm ses (aux) kablosu ile bilgisayarın mikrofon giriģine bağlanır. 5. 24V adaptör PWR giriģine bağlanır. 6. Anahtar 4 konumuna getirilerek AM kısmına enerji verilir. 7. I7 giriģine bağlanan sinyal kaynağı 200Hz sinüs çıkıģ verecek Ģekilde ayarlanır. 8. I8 giriģine bağlanan sinyal kaynağı 4kHz sinüs çıkıģ verecek Ģekilde ayarlanır. 9. Bilgisayarda AM_demodulation.mdl dosyası çalıģtırılır. 10. Mesaj sinyalinin genliği değiģtirilerek sonuçlar incelenir.

83 5 4 3 1 2 ġekil 6.3. AM deneyi bağlantı Ģeması 6.2. FM Deneyi Frekans modülasyonu deneyinde mesaj sinyali için 1 adet sinyal jeneratörüne ihtiyaç duyulmaktadır. Sinyal kaynağının bir ucu aģağıda belirtilen giriģe bağlanırken diğer ucu toprak giriģine bağlanmalıdır. Gerekli bağlantılar ġekil 6.4 te verilmiģtir. 1. Sinyal kaynağı mesaj sinyali olarak deney setinin I6 giriģine bağlanır. 2. O3 çıkıģı banana jumper ile CH1 giriģine bağlanır. 3. PC çıkıģı 3.5mm ses (aux) kablosu ile bilgisayarın mikrofon giriģine bağlanır. 4. 24V adaptör PWR giriģine bağlanır. 5. Anahtar 5 konumuna getirilerek FM kısmına enerji verilir. 6. I6 giriģine bağlanan sinyal kaynağı 200Hz sinüs çıkıģ verecek Ģekilde ayarlanır. 7. Bilgisayarda FM_demodulation.mdl dosyası çalıģtırılır. 8. Mesaj sinyalinin frekansı değiģtirilerek sonuçlar incelenir.

84 4 3 1 2 ġekil 6.4. FM deneyi bağlantı Ģeması 6.3. PWM Deneyi Darbe geniģlik modülasyonu deneyinde mesaj sinyali için 1 adet, taģıyıcı sinyal için de 1 adet olmak üzere toplam 2 adet sinyal jeneratörüne ihtiyaç duyulmaktadır. Sinyal kaynaklarının bir ucu aģağıda belirtilen giriģe bağlanırken diğer ucu toprak giriģine bağlanmalıdır. Gerekli bağlantılar ġekil 6.5 te verilmiģtir. 1. Birinci sinyal kaynağı mesaj sinyali olarak deney setinin I1 giriģine bağlanır. 2. Ġkinci sinyal kaynağı taģıyıcı sinyali olarak deney setinin I2 giriģine bağlanır. 3. O1 çıkıģı banana jumper ile CH1 giriģine bağlanır. 4. PC çıkıģı 3.5mm ses (aux) kablosu ile bilgisayarın mikrofon giriģine bağlanır. 5. 24V adaptör PWR giriģine bağlanır. 6. Anahtar 1 konumuna getirilerek OP741 kısmına enerji verilir. 7. I1 giriģine bağlanan sinyal kaynağı 1000Hz üçgen dalga çıkıģı verecek Ģekilde ayarlanır. 8. I2 giriģine bağlanan sinyal kaynağı 200Hz sinüs çıkıģ verecek Ģekilde ayarlanır. 9. Bilgisayarda PWM_demodulation.mdl dosyası çalıģtırılır ve sonuçlar incelenir.

85 5 4 1 2 3 ġekil 6.5. PWM deneyi bağlantı Ģeması 6.4. ASK Deneyi Genlik Kaydırmalı Anahtarlama deneyinde mesaj sinyali için 1 adet, taģıyıcı sinyal için de 1 adet olmak üzere toplam 2 adet sinyal jeneratörüne ihtiyaç duyulmaktadır. Sinyal kaynaklarının bir ucu aģağıda belirtilen giriģe bağlanırken diğer ucu toprak giriģine bağlanmalıdır. Gerekli bağlantılar ġekil 6.6 da verilmiģtir. 1. Birinci sinyal kaynağı mesaj sinyali olarak deney setinin I4 giriģine bağlanır. 2. Ġkinci sinyal kaynağı taģıyıcı sinyali olarak deney setinin I3 giriģine bağlanır. 3. I5 giriģi jumper ile toprağa bağlanır. 4. O2 çıkıģı banana jumper ile CH1 giriģine bağlanır. 5. PC çıkıģı 3.5mm ses (aux) kablosu ile bilgisayarın mikrofon giriģine bağlanır. 6. 24V adaptör PWR giriģine bağlanır. 7. Anahtar 2 konumuna getirilerek xsk-tdm kısmına enerji verilir. 8. I4 giriģine bağlanan sinyal kaynağı 100Hz kare dalga çıkıģı verecek Ģekilde ayarlanır. 9. I3 giriģine bağlanan sinyal kaynağı 2000Hz sinüs çıkıģ verecek Ģekilde ayarlanır. 10. Bilgisayarda ASK_demodulation.mdl dosyası çalıģtırılır ve sonuçlar incelenir.

86 6 5 3 4 2 1 ġekil 6.6. ASK deneyi bağlantı Ģeması 6.5. FSK Deneyi Frekans Kaydırmalı Anahtarlama deneyinde mesaj sinyali için 1 adet, 1. taģıyıcı sinyal için de 1 adet ve 2. taģıyıcı için 1 adet olmak üzere toplam 3 adet sinyal jeneratörüne ihtiyaç duyulmaktadır. Sinyal kaynaklarının bir ucu aģağıda belirtilen giriģe bağlanırken diğer ucu toprak giriģine bağlanmalıdır. Gerekli bağlantılar ġekil 6.7 de verilmiģtir. 1. Birinci sinyal kaynağı mesaj sinyali olarak deney setinin I4 giriģine bağlanır. 2. Ġkinci sinyal kaynağı taģıyıcı sinyali olarak deney setinin I3 giriģine bağlanır. 3. Üçüncü sinyal kaynağı taģıyıcı sinyali olarak deney setinin I5 giriģine bağlanır. 4. O2 çıkıģı banana jumper ile CH1 giriģine bağlanır. 5. PC çıkıģı 3.5mm ses (aux) kablosu ile bilgisayarın mikrofon giriģine bağlanır. 6. 24V adaptör PWR giriģine bağlanır. 7. Anahtar 2 konumuna getirilerek xsk-tdm kısmına enerji verilir. 8. I4 giriģine bağlanan sinyal kaynağı 100Hz kare dalga çıkıģı verecek Ģekilde ayarlanır. 9. I3 giriģine bağlanan sinyal kaynağı 2000Hz sinüs çıkıģ verecek Ģekilde ayarlanır. 10. I5 giriģine bağlanan sinyal kaynağı 1200 Hz sinüs çıkıģ verecek Ģekilde ayarlanır. 11. Bilgisayarda FSK_demodulation.mdl dosyası çalıģtırılır ve sonuçlar incelenir.

87 6 5 4 2 1 3 ġekil 6.7. FSK deneyi bağlantı Ģeması 6.6. BPSK Deneyi Frekans Kaydırmalı Anahtarlama deneyinde mesaj sinyali için 1 adet, taģıyıcı sinyal için de 1 adet olmak üzere toplam 2 adet sinyal jeneratörüne ihtiyaç duyulmaktadır. Deneyin çalıģması için deney seti üzerinde ġekil 6.8 de verilen devrenin hazırlanması gerekmektedir. Belirtilen bağlantılar yapıldığında deney seti, ġekil 6.8 de görülen opamp 741 in yerini alacaktır. Diğer malzemelere ilave olarak 3 adet 1kΩ direnç ve 1 adet 1μF kapasitöre ihtiyaç duyulmaktadır. Sinyal kaynaklarının bir ucu aģağıda belirtilen giriģe bağlanırken diğer ucu toprak giriģine bağlanmalıdır. Gerekli bağlantılar ġekil 6.9 da verilmiģtir. 1. Birinci sinyal kaynağı taģıyıcı sinyal olarak deney setinin I5 giriģine, breadboard üzerinde hazırlanan devrenin N1 noduna ve CH2 ye bağlanır. 2. Ġkinci sinyal kaynağı mesaj sinyali olarak deney setinin I4 giriģine bağlanır. 3. Breadboard üzerinde hazırlanan devrenin N3 nodu deney setinin I1 giriģine bağlanır. 4. Breadboard üzerinde hazırlanan devrenin N2 nodu deney setinin I2 giriģine bağlanır. 5. O1 çıkıģı banana jumper ile I3 giriģine bağlanır. 6. O2 çıkıģı banana jumper ile CH1 giriģine bağlanır. 7. PC çıkıģı 3.5mm ses (aux) kablosu ile bilgisayarın mikrofon giriģine bağlanır.

88 8. 24V adaptör PWR giriģine bağlanır. 9. Anahtar 3 konumuna getirilerek xsk-tdm ve OP741 kısımlarına enerji verilir. 10. I4 giriģine bağlanan sinyal kaynağı 100Hz kare dalga çıkıģı verecek Ģekilde ayarlanır. 11. I1 giriģine bağlanan sinyal kaynağı 1000Hz sinüs çıkıģ verecek Ģekilde ayarlanır. 12. Bilgisayarda BPSK_demodulation.mdl dosyası çalıģtırılır ve sonuçlar incelenir. ġekil 6.8. Faz kaydırıcı devre Ģematiği 8 7 3 4 5 6 2 1 ġekil 6.9. BPSK deneyi bağlantı Ģeması

89 6.7. TDM Deneyi Zaman Bölmeli Çoğullama deneyinde 1. mesaj sinyali için 1 adet, 2. mesaj sinyal için 1 adet ve saat sinyali için 1 adet olmak üzere toplam 3 adet sinyal jeneratörüne ihtiyaç duyulmaktadır. Sinyal kaynaklarının bir ucu aģağıda belirtilen giriģe bağlanırken diğer ucu toprak giriģine bağlanmalıdır. Gerekli bağlantılar ġekil 6.10 da verilmiģtir. 1. Birinci sinyal kaynağı saat sinyali olarak deney setinin I4 giriģine bağlanır. 2. Ġkinci sinyal kaynağı 1. mesaj sinyali olarak deney setinin I3 giriģine bağlanır. 3. Üçüncü sinyal kaynağı 2. mesaj sinyali olarak deney setinin I5 giriģine bağlanır. 4. O2 çıkıģı banana jumper ile CH1 giriģine bağlanır. 5. PC çıkıģı 3.5mm ses (aux) kablosu ile bilgisayarın mikrofon giriģine bağlanır. 6. 24V adaptör PWR giriģine bağlanır. 7. Anahtar 2 konumuna getirilerek xsk-tdm kısmına enerji verilir. 8. I4 giriģine bağlanan sinyal kaynağı 1000Hz kare dalga çıkıģı verecek Ģekilde ayarlanır. 9. I3 giriģine bağlanan sinyal kaynağı 2000Hz sinüs çıkıģ verecek Ģekilde ayarlanır. 10. I5 giriģine bağlanan sinyal kaynağı 1200 Hz sinüs çıkıģ verecek Ģekilde ayarlanır. 11. Bilgisayarda TDM_demux.mdl dosyası çalıģtırılır ve sonuçlar incelenir. 6 5 4 2 1 3 ġekil 6.10. TDM deneyi bağlantı Ģeması

90 6.8. FDM Deneyi Frekans Bölmeli Çoğullama deneyinde 1. mesaj sinyali için 1 adet, 2. mesaj sinyal için 1 adet olmak üzere toplam 2 adet sinyal jeneratörüne ihtiyaç duyulmaktadır. Sinyal kaynaklarının bir ucu aģağıda belirtilen giriģe bağlanırken diğer ucu toprak giriģine bağlanmalıdır. Deneyin çalıģması için deney seti üzerinde ġekil 6.11 de verilen devrenin hazırlanması gerekmektedir. Belirtilen bağlantılar yapıldığında deney seti ġekil 6.11 de görülen opamp 741 in yerini alacaktır. Diğer malzemelere ilave olarak 3 adet 1kΩ dirence ihtiyaç duyulmaktadır. Gerekli bağlantılar ġekil 6.12 de verilmiģtir. 1. Breadboard üzerinde hazırlanan devrenin N3 nodu deney setinin I1 giriģine bağlanır. 2. I2 giriģi toprağa bağlanır 3. O1 çıkıģı banana jumper ile CH1 giriģine ve breadboard üzerinde hazırlanan N4 noduna bağlanır. 4. PC çıkıģı 3.5mm ses (aux) kablosu ile bilgisayarın mikrofon giriģine bağlanır. 5. 24V adaptör PWR giriģine bağlanır. 6. Birinci sinyal kaynağı 1. mesaj sinyali olarak breadboad üzerinde hazırlanan devrenin N1 noduna bağlanır. 7. Ġkinci sinyal kaynağı 2. mesaj sinyali olarak breadboad üzerinde hazırlanan devrenin N2 noduna bağlanır. 8. Breadboard üzerinde hazırlanan devrenin N4 nodu deney setinin O1 çıkıģına bağlanır. 9. Anahtar 1 konumuna getirilerek OP741 kısmına enerji verilir. 10. I4 giriģine bağlanan sinyal kaynağı 1000 Hz kare dalga çıkıģı verecek Ģekilde ayarlanır. 11. N1 noduna bağlanan sinyal kaynağı 2000 Hz sinüs çıkıģ verecek Ģekilde ayarlanır. 12. N2 noduna bağlanan sinyal kaynağı 1200 Hz sinüs çıkıģ verecek Ģekilde ayarlanır. 13. Bilgisayarda FDM_demux.mdl dosyası çalıģtırılır ve sonuçlar incelenir.

91 ġekil 6.11. FDM devre Ģematiği 5 4 1 2 3 ġekil 6.12. FDM deneyi bağlantı Ģeması

92

93 7. SONUÇ VE ÖNERĠLER Bu çalıģmada, haberleģme laboratuvarında kullanılmak üzere, bilgisayar destekli 8 adet deney seti tasarlanmıģ ve gerçekleģtirilmiģtir. Bilgisayar destekli deney setinde sinyaller modüle edilmiģ ve ses kartı üzerinden bilgisayar ortamına aktarılmıģtır. Bilgisayara aktarılan bu sinyaller Matlab Simulink programıyla incelenmiģ ve demodüle edilmiģtir. Sinyallerin bilgisayara aktarımı ses kartı aracılığıyla yapıldığından, 0,02-20kHz aralığındaki sinyallerle çalıģılmıģtır. Bilgisayarın yüksek gerilimden korunması için deney setinin çıkıģ geriliminin 2-3V aralığında kalması sağlanmıģtır. TasarlanmıĢ ve gerçekleģtirilmiģ olan devreler için bir kutu hazırlanmıģ ve fotoğrafı EK- 1 de verilmiģtir. Aynı Ģekilde, her bir deney seti için Matlab Simulink programında bir demodülasyon modeli gerçekleģtirilmiģtir. Genlik Modülasyonu devre tasarımında, AD633 entegresi kullanılmıģtır. AD633; Analog Devices firmasının ürettiği bir analog çarpıcıdır (multiplier). AM demodülasyonunda senkron demodülasyon yönteminden yararlanmıģtır. Matlab Simulink programında bu yönteme uygun modelleme yapılmıģtır. Program üzerinde, mesaj sinyalleri ve demodülasyon sonucu elde edilen sinyaller karģılaģtırılmıģ ve aynı oldukları gözlenmiģtir. Frekans Modülasyonu için NE566 entegresi kullanılmıģtır. Bu entegre; harici direnç ve kapasitör değerlerine göre taģıyıcı frekansı ayarlanabilen bir voltaj kontrollü osilatördür. Uygun direnç ve kapasitör değerleri hesaplanarak yaklaģık 8 khz taģıyıcı frekansına sahip bir Frekans modülatör devresi tasarlanmıģ ve gerçekleģtirilmiģtir. Devrenin çıkıģından elde edilen sinyal, Matlab Simulink üzerinde tasarlanan FM demodülatör modeline aktarılmıģtır. Mesaj sinyalleri ve demodülatörün çıkıģından elde edilen sinyallerin aynı oldukları gözlenmiģtir. Darbe GeniĢlik Modülasyonunda LM741 opamp entegresi kullanılmıģtır. Opampın bir giriģine uygulanan testere diģli dalga, diğer giriģine uygulanan sinüs dalga ile

94 karģılaģtırılmıģtır. Bu karģılaģtırmanın sonuncunda PWM sinyal elde edilmiģtir. Elde edilen sinyal Matlab Simulink te tasarlanan iki farklı demodülatör modelinde incelenmiģtir. Birinci demodülasyon modelinde PWM sinyali, PAM sinyaline dönüģtürülmüģtür. Daha sonra PAM demodülasyonu uygulanmıģtır. Ġkinci yöntemde ise senkron demodülasyon yöntemi uygulanmıģtır. Her iki demodülasyon yönteminde de beklenen mesaj sinyali elde edilmiģtir. Frekans Bölmeli Çoğullama için LM741 entegresi kullanılmıģtır. Ġki kanallı bir FDM devresi tasarlanmıģtır. GerçekleĢtirilen modülasyon devresinin çıktısı, Simulink programındaki demodülatör modeline uygulanmıģtır. Ġki kanalın bant geniģlikleri değiģtirilerek sonuçlar gözlenmiģtir. Zaman Bölmeli Çoğullama için Texas Instruments üretimi LF398 entegresi kullanılmıģtır. Bu entegre bir örnekle tut entegresidir. Örnekleme frekansı yeteri kadar yükseltilirse, TDM sinyali elde edilir. Tasarlanan devreye iki farklı sinyal uygulanmıģ ve iki kanallı TDM örneği gerçekleģtirilmiģtir. Devre çıkıģı Simulink programında tasarlanan demodülasyon modelinde iģlenmiģtir. Demodülasyon sonucunda devreye uygulanan iki mesaj sinyali, elde edilmiģtir. Genlik Kaydırmalı Anahtarlama, Frekans Kaydırmalı Anahtarlama ve Faz Kaydırmalı Anahtarlama için de LF398 entegresi kullanılmıģtır. Entegrenin örnekleme frekansını belirleyen bacağından mesaj sinyali uygulanarak, ASK, FSK, PSK modülasyonları gerçekleģtirilmiģtir. Her üç modülasyon için de ayrı ayrı Simulink modelleri tasarlanmıģtır. Devre çıkıģından elde edilen sinyaller, uygun modellerde demodüle edilerek, mesaj sinyalleri ile karģılaģtırılmıģtır. Deney setinin çıkıģının bilgisayara aktarım yöntemi değiģtirilerek (RS-232 veya USB) modülasyon frekansları arttırılabilir. Bu tez çalıģmasında gerçekleģtirilen modülasyon devre çıkıģlarının, demodülasyonu için Matlab Simulink modelleri tasarlanmıģ ve gerçekleģtirilmiģtir. Deney setinin geliģtirilmesi için ġekil 3.1 de bahsedilen diğer modülasyon ve demodülasyon devreleri tasarlanabilir ve gerçekleģtirilebilir.

95 KAYNAKLAR 1. Ġnternet: T.C. Milli Eğitim Bakanlığı Analog ve Sayısal HaberleĢme Web: http://www.megep.meb.gov.tr/mte_program_modul/moduller_pdf/analog%20ve%20 Say%C4%B1sal%20Haberle%C5%9Fme.pdf 22 Temmuz 2013 te alınmıģtır. 2. Ġnternet: T.C. Milli Eğitim Bakanlığı HaberleĢme Teknikleri Web: http://megep.meb.gov.tr/mte_program_modul/moduller_pdf/haberle%c5%9fme%20 Teknikleri.pdf 22 Temmuz 2013 te alınmıģtır. 3. Huurdeman, A.A, The Worldwide History of Telecommunications, John Wiley & Sons Inc., New Jersey, (2003), 88 4. Ġnternet: Bilgi Teknolojileri ve ĠletiĢim Kurumu Spektrumda SerbestleĢme ve Yeni Eğilimler Web: http://www.tk.gov.tr/kutuphane_ve_veribankasi/raporlar/arastirma_ raporlari/dosyalar/spektrumda_serbestlesme_yeni_egilimler.pdf 10 Eylül 2013 tarihinde alınmıģtır. 5. Proakis, J.G., Salahi, M., Communication System Engineering 2 nd ed., Prentice Hall, New Jersey, (2002), 3, 4, 71, 81, 96, 98 6. Duhan, M., Analog Communication, I.K. International, New Delhi, (2008), 3, 5, 6, 37 7. Ġnternet: Earth Space Agency Electromagnetic Spectrum Web:http://earth.esa.int/applications/data_util/SARDOCS/spaceborne/Radar_Courses/ Radar_Course_III/electromagnetic.htm 03 Ocak 2014 tarihinde alınmıģtır. 8. Couch, L.W., Digital and Analog Communivation System 5 th ed., Prentice Hall, USA, (1997), 11, 12, 332 9. Lathi, B.P., Modern Analog and Digital Communication Systems 3 rd ed., Oxford University Press, New York, (1998), 3, 5, 165, 172 10. HSU, H.P., Schaum s Outlines: Analog and Digital Communication 2 nd ed., Mc Graw Hill, New York, (2003), 44, 45, 49, 53, 71, 101 11. Kayran, A.H., Analog HaberleĢme, Birsen Yayınevi, Ġstanbul, (2002), 103, 111, 123 12. Kayran, A.H., Panayırcı, E.H., Aygölü, Ü., Sayısal HaberleĢme, Birsen Yayınevi, Ġstanbul, (2002), 1, 21, 22, 29, 33, 34, 131, 132, 136, 138, 141, 142 13. Ġnternet: Il Mondo Delle Telecomunicazioni Amplitude Modulation Web: http://www.ilmondodelletelecomunicazioni.it/argomento.php?id_lezione=43&id_capit olo=288 15 Haziran 2013 tarihinde alınmıģtır

96 14. Ġnternet: The Hong Kong University of Science and Technology Double Sideband Large Carrier Modulation Web: http://course.ee.ust.hk/elec214/notes /Elec214_L06.pdf 22 Eylül 2013 tarihinde alınmıģtır. 15. Roden, M.S., Analog and Digital Communication System 2 nd ed., Prentice Hall, USA, (1985), 234, 235 16. Ġnternet: New Mexico Tech University Frequency Modulation and Demodulation Web: http://www.ee.nmt.edu/~elosery/fall_2011/ee451/labs/lab_fm_mod_demod.pdf 22 Eylül 2013 tarihinde alınmıģtır. 17. Peebles, P.Z. Jr., Digital Communication Systems 1 st ed., Prentice Hall International, New Jersey, (1987), 252 18. Ertürk, S., Sayısal HaberleĢme, Birsen Yayınevi, Ġstanbul, (2005), 152, 154, 157 19. Ġnternet: Yıldız Teknik Üniversitesi Çoğullama Web: http://www.yildiz.edu.tr/~ kunal/datacomdsy/cogullama.pdf 10 Haziran 2013 tarihinde alınmıģtır. 20. Ġnternet: STMicroelectronics L165 Power Operational Amplifier Datasheet Web: http://www.st.com/st-web-ui/static/active/en/resource/technical/document/datasheet/ CD00000052.pdf 20 Ocak 2013 tarihinde alınmıģtır. 21. Ġnternet: Analog Devices AD633 Low Cost Analog Multiplier Datasheet Web: http://www.analog.com/static/imported-files/data_sheets/ad633.pdf 21 Ocak 2013 tarihinde alınmıģtır. 22. Ġnternet: Philips Semiconductor Linear Products NE566 Function Generator Datasheet Web: http://www.nxp.com/documents/data_sheet/ne566.pdf 10 Ocak 2013 tarihinde alınmıģtır. 23. Ġnternet: Texas Instruments LM741 Operational Amplifiers Datasheet Web: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm741.pdf 24 Temmuz 2013 tarihinde alınmıģtır. 24. Ġnternet: Texas Instruments LF398/LF398A Monolithic Sample-and-Hold Circuits Datasheet Web: http://www.ti.com.cn/cn/lit/ds/symlink/lf398-n.pdf 14 Ekim 2013 tarihinde alınmıģtır. 25. Ġnternet: National Instruments Introduction to High-Frequency Analog Signals Web: http://www.ni.com/white-paper/5521/en/ 8 Ekim 2013 tarihinde alınmıģtır. 26. Ġnternet: The Mathworks Communications Blockset for Use with Simulink Web: http://www.mathworks.com/help/releases/r13sp2/pdf_doc/commblks/usersguide.pdf 03 Mart 2013 tarihinde alınmıģtır. 27. Ġnternet: The Mathworks, Wang, W., Simulink Communications Toolbox Web: http://faculty.petra.ac.id/resmana/private/matlab-help/pdf_doc/comm/comm_tb.pdf 02 Mart 2013 tarihinde alınmıģtır.

EKLER 97

98 EK-1 Deney setinin tamamlanmıģ görünümü Resim 1.1. Deney setinin görünümü

99 EK-2 Baskı devre ve devre elemanlarının dizilimi Resim 2.1. Baskı devre görüntüsü Resim 2.2. Eleman dizilimi

EK-3 LF398 Örnekle-Tut Entegresi 100

EK-3 (Devam) LF398 Örnekle-Tut Entegresi 101

EK-3 (Devam) LF398 Örnekle-Tut Entegresi 102

EK-3 (Devam) LF398 Örnekle-Tut Entegresi 103

EK-3 (Devam) LF398 Örnekle-Tut Entegresi 104

EK-3 (Devam) LF398 Örnekle-Tut Entegresi 105

EK-3 (Devam) LF398 Örnekle-Tut Entegresi 106

EK-3 (Devam) LF398 Örnekle-Tut Entegresi 107

EK-3 (Devam) LF398 Örnekle-Tut Entegresi 108

EK-3 (Devam) LF398 Örnekle-Tut Entegresi 109

EK-3 (Devam) LF398 Örnekle-Tut Entegresi 110

EK-3 (Devam) LF398 Örnekle-Tut Entegresi 111

EK-3 (Devam) LF398 Örnekle-Tut Entegresi 112

EK-3 (Devam) LF398 Örnekle-Tut Entegresi 113

114 ÖZGEÇMĠġ KiĢisel Bilgiler Soyadı, adı Uyruğu Doğum tarihi ve yeri Medeni hali e-mail : ÖZBEK, Mesut : T.C. : 24.07.1984, Batman : Evli : mesutozbek@gmail.com Eğitim Derece Yüksek lisans Eğitim Birimi Gazi Üniversitesi /F.B.E Lisans Anadolu Üniversitesi/ E.E.M 2007 Lise Çanakkale M.P. Anadolu Lisesi 2002 Mezuniyet tarihi Devam Ediyor ĠĢ Deneyimi Yıl Yer Görev 2007-Halen Türk Telekom A.ġ. Uzman Mühendis Yabancı Dil Ġngilizce Yayınlar - Hobiler Basketbol, Yüzme,

GAZİ GELECEKTİR... 115