DENEY NO : 4 DENEY ADI : Modülatör ve Demodülatörleri ...Ÿme Tekniği LAB Deney4... ·...
Transcript of DENEY NO : 4 DENEY ADI : Modülatör ve Demodülatörleri ...Ÿme Tekniği LAB Deney4... ·...
Taşıyıcısı Bastırılmış Çift Yan Bant ve Tek Yan Bant Genlik Modülatör ve Demodülatörleri
(4.DENEY)
1
DENEY NO : 4
DENEY ADI : Taşıyıcısı Bastırılmış Çift Yan Bant ve Tek Yan Bant Genlik
Modülatör ve Demodülatörleri
DENEYİN AMACI : Taşıyıcısı bastırılmış çift yan bant ve tek yan bant modüleli
işaretlerin nasıl üretildiğinin öğrenilmesi, Taşıyıcısı bastırılmış çift yan bant ve tek yan
bant dengeli modülatörlerin nasıl ayarlanılacağı ve test edileceğinin öğrenilmesi,
Çarpım dedektörü kullanarak DSB-SC ve SSB işaretlerinin demodülasyonu,
Haberleşmede alıcılarda çarpım dedektörünün nasıl kullanıldığının öğrenilmesi
DENEY HAKKINDA TEORİK BİLGİLER:
Bu bölümdeki devre çalışma prensipleri daha önce bahsedilen Deney 2’dekiler ile
aynıdır. Şekil 4-1 devresi taşıyıcısı bastırılmış çift yan bant modülatörü (DSB-SC)
göstermektedir. Balans devresi, balans modda çalışan LM1496’yı kontrol etmek için
kullanılan VR1 reostasından oluşmaktadır. VR1’i uygun bir şekilde ayarlayarak, modülatörün
balans modda çalışması garantilenir. Kısaca, DSB-SC ve AM modüleli işaretler arasındaki
ana fark DSB-SC modüleli işaretin taşıyıcı içermemesidir. Taşıyıcı içermediğini göstermek
için öncelikle LM1496’nın ses girişini toprağa bağlayıp, VR1 ‘i değiştirerek LM1496
çıkışında taşıyıcı işaret olmadığından emin olalım. Eğer bu sağlandıysa daha sonra
LM1496’nın girişine tekrar bir ses işareti bağlayarak, LM1496’nın çıkışında DSB-SC
modüleli işaretin alt ve üst yan band işaretlerden oluştuğu ve taşıyıcı içermediği görülebilir.
Taşıyıcının bastırılmasını etkileyen taşıyıcı gerilim seviyesi çok önemli bir faktördür.
Eğer taşıyıcı seviyesi çok düşük ise taşıyıcı kuvvetlendirilmesinin tam olarak başlaması için
bu seviye yeterli olmayacaktır. Tam tersi olarak taşıyıcı seviyesi çok yüksek ise taşıyıcı
kaçakları oluşacaktır (feedthrough). Genel olarak, taşıyıcı frekansı 500kHz olduğu zaman
optimum giriş aralığı aşağı yukarı 0.2Vpp ile 0.8Vpp arasındadır.
AM, DSB-SC ya da tek yan bant (SSB) modüleli işaretleri belirlemek için Şekil 4-2’a
da gösterilen tipik bir ses spektrumu varsayalım. Ses spektrumunda, fmh en yüksek frekansı,
fml ‘de en düşük frekansı göstermektedir. Eğer, sinüs taşıyıcısının genliğini modüle etmek için
bu ses işaretini kullanırsak, Şekil 4-2b’de gösterilen AM spektrumunu elde ederiz. AM
spektrumu, aşağıda listelenen üç bileşenden oluşmaktadır:
1. Taşıyıcı frekansı fc
2. Üst yan bant üst frekansı (fc + fmh)
3. Alt yan bant üst frekansı (fc - fml)
HABERLEŞME TEKNİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ
2
Şekil 4-1 DSB-SC Modülatör devresi
Genlik modülasyonlu işaret bu iki yan bandı içerdiğinden dolayı, bazen bu modülasyon
tipine çift yan bant genlik modülasyonu (AM)’da denilmektedir. Taşıyıcısı bastırılmış çift yan
bant modülasyonunda, taşıyıcı işaret dengeli (balanced) modülatör tarafından bastırılır yada
kaldırılır. Dolayısıyla modüleli işaret Şekil 4-2c’de gösterildiği gibi herhangi bir taşıyıcı
içermez. Modüle edilen işaretler iletildikleri zaman her iki yan bandında aynı ses işaretini
içerdiğine dikkat edelim. Alıcılar, demodülasyon teknikleri ile her iki yan bant işaretinden ses
işaretini tekrar elde edebilirler. Bu, iletim işleminde iki yan banttan sadece bir tanesinin yeterli
olabileceği anlamına gelmektedir. Bu nedenle Şekil 4-2d’de gösterilen genlik modülasyonuna
tek yan bant modülasyonu denilir.
LM1496’nın ses giriş işaretinin (1 ve 4 pinleri) Amcos(2лfmt), taşıyıcı giriş işaretinin
de (8 ve 10 pinleri) Accos(2лfct) olduğunu varsayalım. 6. pindeki çıkış işareti şu şekilde
olacaktır:
(1)
k, modülatör kazancıdır. (fc + fm) ve (fc -fm), üst yan bant ve alt yan bant modüle
edilmiş işaretlerdir.
Taşıyıcısı Bastırılmış Çift Yan Bant ve Tek Yan Bant Genlik Modülatör ve Demodülatörleri
(4.DENEY)
3
Şekil 4-1’de, Q1 ve Q2’den oluşan kaynak çıkışlı (source follower) MOS transistörler
yüksek giriş empedansları ve düşük çıkış empedanslarından dolayı tampon görevi (buffer)
görmektedirler. C1, C2, C4, C5 ve C8 kapasiteleri DC işaretler için blokaj, AC işaretler için
ise kısa devre görevi görmektedirler. R11 direnci, dengeli modülatörün kazancını ayarlamak
içindir. R12 direnci ise besleme akımını ayarlamak içindir. R1, R2, R13 ve R14 dirençleri
çalışma koşullarına göre DC kutuplamayı sağlamaktadırlar. R5 ve R10 dirençleri otomatik
kazanç kontrolü (AGC) içindir. C3, C6 ve C7 kapasiteleri istenmeyen gürültüyü bypass etmek
için kullanılırlar. VR1, dengeleme (balancing) sağlamak için, optimum çalışma noktası için,
distorsiyonu minimize etmek için ve çıkış işaretinin çeşidini (yani AM yada DSB-SC olup
olmadığını) belirlemek için gereklidir.
Şekil 4-2a Ses işaretinin spektrumu
Şekil 4-2b AM işaretinin spektrumu
HABERLEŞME TEKNİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ
4
Şekil 4-2c DSB-SC işaretinin spektrumu
Şekil 4-2d SSB işaretinin spektrumu
DSB-SC’den SSB modüleli bir işaret elde etmek için genellikle, yan bantlardan bir
tanesi alçak geçiren yada yüksek geçiren bir filtre ile filtrelenir. Yan bant spektrumları
birbirlerine çok yakın oldukları için birinci yada ikinci dereceden bir alçak geçiren yada
yüksek geçiren filtre ile DSB-SC çıkışından tek yan bant elde etmek zordur. Bu problem için
en güzel çözüm seramik yada kristal filtrelerin kullanılmasıdır. Örnek olarak, Şekil 4-3’deki
deneme devresinde çıkışta üst yan bandı elde etmek için FFD455 seramik band geçiren filtre
kullanılmıştır.
Taşıyıcısı Bastırılmış Çift Yan Bant ve Tek Yan Bant Genlik Modülatör ve Demodülatörleri
(4.DENEY)
5
Şekil 4-3 SSB modülatör devresi
Şekil 4-4, MC1496’nın iç yapısını göstermektedir. Q5 ve Q6 fark kuvvetlendiricisi,
Q1-Q2 ve Q3-Q4 fark kuvvetlendiricilerini sürmek için kullanılırlar. Q7 ve Q8 sabit akım
kaynağı, Q5 ve Q6 fark kuvvetlendiricisine sabit akım sağlar. MC1496’nın toplam kazancı 2.
ve 3. pinler arasına dışarıdan yerleştirilen bir direnç ile ayarlanabilir. DSB-SC yada SSB
demodülasyonu için, DSB-SC yada SSB işareti 1. ve 4. pinlere uygulanmalıdır. Taşıyıcı işaret
de 8. ve 10. pinlere uygulanır. 5. pine sağlanan besleme akımı, bu pin ile güç kaynağı arasına
bağlanan bir seri direnç ile sağlanır. Detektör iki çıkışa(6. ve 12. pinler) sahip olduğundan
dolayı, çıkışlardan bir tanesi detektör çıkışı olarak diğeri de otomatik kazanç kontrolü (AGC)
için kullanılır.
Şekil 4-4 LM1496 iç devresi
Q 1 Q 2 Q 3 Q4 (6)
(10) -
+ (8)
(4) - Q 5 Q 6
+ (2)
(1) Q 7
Q 8 (3)
(5)
(14)
D1
R 1
500
R 2
500 R 3
500
HABERLEŞME TEKNİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ
6
Fig. 4-5, DSB-SC yada SSB demodülasyonu için MC1496 kullanılarak gerçekleştirilen
çarpım detektör devresini göstermektedir. Bazı uygun modifikasyonlar ile bu devre AM, FM,
yada PWM demodülatörü olarak da kullanılabilir. Lokal taşıyıcı girişlere (10. ve 8. pinlere)
uygulanır. Taşıyıcının frekansı tam olarak DSB-SC yada SSB taşıyıcı frekansına eşit
olmalıdır. Modüle edilen işaretin genliği tipik olarak 500mVpp ile 800mVpp aralığında
olduğundan dolayı, bu, detektörün lineer bölgede çalıştığından emin olmak için yeterlidir. 2.
ve 3. pinler arasına bağlı olan R5 direnci MC1496’nın gerilim kazancını belirler.
Şekil 4-5 DSB-SC ve SSB işaretleri için çarpım detektörü
Laboratuardaki işaret üreteçleri deneyde ihtiyaç duyduğumuz DSB-SC ve SSB
işaretlerini üretemediklerinden dolayı, deneylerimiz için Fig. 4-1’deki DSB-SC modülatör
çıkışı ve Fig. 4-3’deki SSB modülatör çıkışını kullanacağız. SSB modüleli işaret DSB-SC
modüleli işaretten alt yan band ya da üst yan bandlardan birinin filtrelenmesi ile elde edilir.
Eğer filtre doğrudan eklenirse, yük direnci (load) etkisi oluşabilir. Bu etkiyi ortadan kaldırmak
için, Fig. 4-1 devresindeki kaynak çıkışlı yapının (source follower-buffer), filtre çıkışı ile
çarpım detektörü girişi arasına bağlanması önerilir. LM1496’nın girişine (1. ve 4. pinler)
bağlanan SSB modüleli işareti düşünelim. SSB modüleli işareti aşağıdaki gibi ifade edebiliriz:
8. ve 10. pinler arasındaki giriş işareti de şu şekildedir:
Bu nedenle de LM1496’nın 12. pinindeki çıkış işareti şu şekilde olacaktır:
Taşıyıcısı Bastırılmış Çift Yan Bant ve Tek Yan Bant Genlik Modülatör ve Demodülatörleri
(4.DENEY)
7
Çıkış işareti C7, C9 ve R9 elemanlarından oluşan alçak geçiren filtreden geçtiği zaman,
yüksek frekans bileşenleri süzülecek ve demodüle edilmiş çıkış işareti şu şekilde olacaktır:
Yukarıdaki denklemden, LM1496’nın SSB modüleli işaretten 2( ) / 4ckA kadarlık bir
kazanç farkı ile cosm mA w t ses işaretini demodüle edebildiği görülmektedir. Demodülatörün
kazancını değiştirmek için, taşıyıcı genliğini yada R5 direncini (k değeri) değiştirebiliriz.
DSB-SC modüleli işaretin LM1496’nın giriş terminallerine (1. ve 4. pinler) uygulandığını
düşünelim. Böyle bir işaret şu şekilde ifade edilebilir:
Böylelikle, LM1496’nın 12. pinindeki çıkış işareti şu şekilde olacaktır:
Yüksek frekanslar, yukarıdaki denklemin sağ tarafındaki birinci ve ikinci terimler
alçak geçiren filtre(C7, C9 ve R9) ile süzülür. Demodüle edilen çıkış işareti daha sonra şu
şekilde olur:
HABERLEŞME TEKNİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ
8
Deney 4-1 DSB-SC Modülatörü
Deneyin Yapılışı:
1. DSB-SC modülatör devresini KL-93003 modülü üzerine yerleştirin. R11=270Ω ve
R12=6.8kΩ olarak ayarlamak için bağlantı konnektörlerini J1 ve J3’e bağlayın.
2. Kaynak çıkışlı (source follower) devrelerin her birini uygun kutuplanıp
kutuplanmadığını belirlemek için kontrol edin. Osiloskopun dikey girişini AC’ye ayarlayın ve
kaynak çıkışı ile giriş işaretlerini gözlemleyin. Her iki işaretin de aynı olduğundan emin olun.
Sadece çıkış genliği giriş genliğinden bir miktar daha az olacaktır. Eğer bu şekilde ise, J5 ve
J6’ya bağlantı konnektörlerini bağlayın.
3. VR1’i orta noktasına ayarlayın.
4. Ses girişini(I/P2) toprağa bağlayın. Taşıyıcı girişine(I/P1) 500mVp-p, 500kHz’lik
sinüs işaret bağlayın. Çıkış işaret seviyesi sıfır yada çok düşük olacak şekilde VR1’i dikkatlice
ayarlayın.
5. Ses girişine 300mVp-p, 1kHz sinüs işaret bağlayın. Taşıyıcı genliğini 300mVp-p
olarak değiştirin.
6. Osiloskop kullanarak Tablo 4-1’de listelenen dalga şekillerini ölçün ve kaydedin.
7. Ses genliğini 600mVp-p olarak değiştirin. Osiloskop kullanarak Tablo 4-2’de
listelenen dalga şekillerini ölçün ve kaydedin.
8. Taşıyıcı genliğini 600mVp-p olarak değiştirin. Osiloskop kullanarak Tablo 4-3’de
listelenen dalga şekillerini ölçün ve kaydedin.
9. R11=270Ω ve R15=330Ω olarak değiştirmek için J1’deki bağlantı konnektörünü
sökün ve J3’e bağlayın. Ses genliğini 600mVp-p ve frekansı 1kHz olarak değiştirin. Taşıyıcı
genliğini 600mVp-p ve frekansı 500kHz olarak değiştirin. VR1 konumunu aynı tutun.
Osiloskop kullanarak Tablo 4-4’de listelenen dalga şekillerini ölçün ve kaydedin.
10. R12=6.8kΩ ve R16=10kΩ olarak değiştirmek için J3’deki bağlantı konnektörünü
sökün ve J4’e bağlayın. Osiloskop kullanarak Tablo 4-5’da listelenen dalga şekillerini ölçün
ve kaydedin
.
Deney 4-2 SSB Modülatörü
1. SSB modülatör devresini KL-93003 modülü üzerine yerleştirin. Seramik filtreleri
bypass etmek için bağlantı konnektörünü J2’ye bağlayın.
2. Kaynak çıkışlı (source follower) devrelerin her birini uygun kutuplanıp
Taşıyıcısı Bastırılmış Çift Yan Bant ve Tek Yan Bant Genlik Modülatör ve Demodülatörleri
(4.DENEY)
9
kutuplanmadığını belirlemek için kontrol edin. Osiloskopun dikey girişini AC’ ye
ayarlayın ve kaynak çıkışı ile giriş işaretlerini gözlemleyin. Her iki işaretin de aynı
olduğundan emin olun. Sadece çıkış genliği giriş genliğinden bir miktar daha az
olacaktır. Eğer bu şekilde ise, J3 ve J4’e bağlantı konnektörlerini bağlayın.
3. VR1’i orta noktasına ayarlayın.
4. Ses girişini (I/P2) toprağa bağlayın. Taşıyıcı girişine (I/P1) 500mVp-p, 457kHz’lik
sinüs işaret bağlayın. Çıkış işaret seviyesi sıfır ya da çok düşük olacak şekilde VR1’i
dikkatlice ayarlayın. Daha sonra J2’den bağlantı konnektörünü çıkartıp J1’e bağlayın.
5. Ses girişine 300mVp-p, 2kHz sinüs işaret bağlayın. Taşıyıcı genliğini 300mVp-p
olarak değiştirin.
6. Osiloskop kullanarak Tablo 4-6’de listelenen dalga şekillerini ölçün ve kaydedin.
7. Ses genliğini 600mVp-p olarak değiştirin. Osiloskop kullanarak Tablo 4-7’de
listelenen dalga şekillerini ölçün ve kaydedin.
8. Taşıyıcı genliğini 600mVp-p olarak değiştirin. Osiloskop kullanarak Tablo 4-8’de
listelenen dalga şekillerini ölçün ve kaydedin.
9. Ses genliğini 300mVp-p ve frekansı 1kHz olarak değiştirin. Taşıyıcı genliğini
300mVp-p olarak değiştirin. Osiloskop kullanarak Tablo 4-9’da listelenen dalga
şekillerini ölçün ve kaydedin.
Tablo 4.1
HABERLEŞME TEKNİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ
10
Tablo 4.2
Tablo 4.3
Taşıyıcısı Bastırılmış Çift Yan Bant ve Tek Yan Bant Genlik Modülatör ve Demodülatörleri
(4.DENEY)
11
Tablo 4.4
Tablo 4.5
HABERLEŞME TEKNİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ
12
Tablo 4.6
Tablo 4.7
Taşıyıcısı Bastırılmış Çift Yan Bant ve Tek Yan Bant Genlik Modülatör ve Demodülatörleri
(4.DENEY)
13
Tablo 4.8
Tablo 4.9
HABERLEŞME TEKNİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ
14
Deney 4-2 DSB-SC Çarpım Detektörü
1. Bu deneyde, çarpım detektör devresinin DSB-SC girişi olarak, DSB-SC modülatör
devresinin DSB-SC çıkışı kullanılmaktadır. Öncelikle, DSB-SC devresini tamamlayın.
2. DSB-SC modülatörünün taşıyıcı girişine 500mVp-p, 500kHz’lik sinüs işaret, ses
girişine de 500mVp-p, 1kHz’lik sinüs işaret bağlayın. (Taşıyıcı ve ses işaretleri devrelere
bağlanmadan önce tek tek ayarlanmalıdır. Eğer devreye bağlandıktan sonra, test esnasında
ayarlamaya kalkarsanız yüklemeden kaynaklanan problemlerle karşılaşırsınız.)
3. Çıkışta DSB-SC modüleli işaret elde etmek için DSB-SC modülatörünün VR1
reostasını ayarlayın.
4. DSB-SC ve SSB çarpım detektör devresini KL-93003 modülü üzerine yerleştirin.
R5=270Ω ve R6=10kΩ olarak ayarlamak için bağlantı konnektörlerini J1 ve J3’e bağlayın.
5. Çarpım detektörünün taşıyıcı girişine 2. adımda kullanılan taşıyıcı işareti bağlayın.
DSB-SC modülatörünün modülasyon çıkışını çarpım detektörünün DSB-SC girişine bağlayın.
6. Osiloskop kullanarak çıkış işaretini gözlemleyin ve minimum distorsiyon elde etmek
için çarpım detektörünün VR1 değerini ayarlayın. Sonuçları Tablo 1’e kaydedin.
7. Taşıyıcı işaretini 500mVp-p, 500kHz sinüs işareti ve ses işaretini de 500mVp-p,
3kHz sinüs işareti olarak değiştirin. Çıkışta DSB-SC modüleli işaret elde etmek için VR1’i
dikkatlice ayarlayın.
8. 6. adımı tekrarlayın. Sonuçları Tablo 2’ye kaydedin.
9. R5=270Ω ve R10=330Ω olarak ayarlamak için J1’den bağlantı konnektörünü sökün
ve J2’ye bağlayın. 6. adımı tekrarlayın ve sonuçları Tablo 3’e kaydedin.
10. R6=10kΩ ve R11=30kΩ olarak ayarlamak için J3’den bağlantı konnektörünü
sökün ve J4’e bağlayın. 6. adımı tekrarlayın ve sonuçları Tablo 4’e kaydedin.
Taşıyıcısı Bastırılmış Çift Yan Bant ve Tek Yan Bant Genlik Modülatör ve Demodülatörleri
(4.DENEY)
15
Deney 4-3 SSB Çarpım Detektörü
1. Bu deneyde, çarpım detektör devresinin SSB girişi olarak, SSB modülatör
devresinin SSB çıkışı kullanılmaktadır. Öncelikle, SSB devresini tamamlayın.
2. Seramik filtreyi bypass etmek için J2’ye bağlantı portu ekleyin. Taşıyıcı
girişine(I/P1) 500mVp-p, 457kHz’lik sinüs işaret, ses girişine de(I/P2) 500mVp-p, 2kHz’lik
sinüs işaret bağlayın. (Taşıyıcı ve ses işaretleri devrelere bağlanmadan önce tek tek
ayarlanmalıdır. Eğer devreye bağlandıktan sonra, test esnasında ayarlamaya kalkarsanız
yüklemeden kaynaklanan problemlerle karşılaşırsınız.)
3. Çıkışta(O/P) DSB-SC modüleli işaret elde etmek için VR1 reostasını ayarlayın.
J2’den bağlantı konnektörünü kaldırın ve seramik filtreyi devreye sokmak için J1’e bağlayın.
Çıkış işareti SSB modüleli işaret olacaktır.
4. R5=270Ω ve R6=10kΩ olarak ayarlamak için çarpım detektörünün bağlantı
konnektörlerini J1 ve J3’ye bağlayın.
5. Çarpım detektörünün taşıyıcı girişine (I/P1) 2. adımda kullanılan taşıyıcı işareti
bağlayın. SSB modülatörünün modülasyon çıkışını çarpım detektörünün SSB girişine (I/P2)
bağlayın.
6. Osiloskop kullanarak demodüle edilmiş çıkış işaretini (O/P) gözlemleyin ve
minimum distorsiyon elde etmek için çarpım detektörünün VR1 and VR2 değerini ayarlayın.
Sonuçları Tablo 5’e kaydedin.
7. SSB modülatörünün seramik filtresini bypass etmek için J1’den bağlantı
konnektörünü kaldırın ve J2’ye bağlayın. Taşıyıcı işaretini 700mVp-p, 457kHz sinüs işareti
ve ses işaretini de 700mVp-p, 2kHz sinüs işareti olarak değiştirin. Çıkışta DSB-SC modüleli
işaret elde etmek için VR1’i dikkatlice ayarlayın.
8. 6. adımı tekrarlayın. Sonuçları Tablo 6’ya kaydedin.
9. R5=270Ω ve R10=330Ω olarak ayarlamak için J1’den bağlantı konnektörünü kaldırın
ve J2’ye bağlayın. 6. adımı tekrarlayın ve sonuçları Tablo 7’ye kaydedin.
10. R6=10kΩ ve R11=30kΩ olarak ayarlamak için J3’den bağlantı konnektörünü
kaldırın ve J4’e bağlayın. 6. adımı tekrarlayın ve sonuçları Tablo 8’e kaydedin.
HABERLEŞME TEKNİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ
16
Taşıyıcısı Bastırılmış Çift Yan Bant ve Tek Yan Bant Genlik Modülatör ve Demodülatörleri
(4.DENEY)
17
HABERLEŞME TEKNİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ
18
Taşıyıcısı Bastırılmış Çift Yan Bant ve Tek Yan Bant Genlik Modülatör ve Demodülatörleri
(4.DENEY)
19