DENĠZCĠLĠK - megep.meb.gov.tr±sal Haberleşme.pdf · 1 GĠRĠġ Sevgili Öğrencimiz, Bilgi,...
Transcript of DENĠZCĠLĠK - megep.meb.gov.tr±sal Haberleşme.pdf · 1 GĠRĠġ Sevgili Öğrencimiz, Bilgi,...
T.C.
MĠLLÎ EĞĠTĠM BAKANLIĞI
DENĠZCĠLĠK
SAYISAL HABERLEġME
Ankara, 2017
Bu materyal, mesleki ve teknik eğitim okul/kurumlarında uygulanan Çerçeve
Öğretim Programlarında yer alan yeterlikleri kazandırmaya yönelik olarak
öğrencilere rehberlik etmek amacıyla hazırlanmıĢ bireysel öğrenme
materyalidir.
Millî Eğitim Bakanlığınca ücretsiz olarak verilmiĢtir.
PARA ĠLE SATILMAZ.
i
AÇIKLAMALAR ................................................................................................................... iii GĠRĠġ ....................................................................................................................................... 1 ÖĞRENME FAALĠYETĠ-1 ..................................................................................................... 3 1. HABERLEġME ................................................................................................................... 3
1.1. Modülasyon ................................................................................................................... 3 1.1.1. Modülasyonun Gerekliliği ..................................................................................... 4 1.1.2. Genlik Modülasyonu ............................................................................................. 4 1.1.2.4. Tek Yan Bant Modülasyon ................................................................................. 7 1.1.3. Frekans Modülasyonu ............................................................................................ 8
UYGULAMA FAALĠYETĠ .............................................................................................. 13 ÖĞRENME FAALĠYETĠ-2 ................................................................................................... 16 2. SAYISAL MODÜLASYON .............................................................................................. 16
2.1. Temel Kavramlar ........................................................................................................ 16 2.1.1. Bit ........................................................................................................................ 16 2.1.2. Bps (Bit Per Second) ........................................................................................... 16 2.1.3. Baud ..................................................................................................................... 17 2.1.4. Baud Rate (Baud Hızı)......................................................................................... 17 2.1.5. BER: Bit Error Rate (Bit Hata Oranı) .................................................................. 17 2.1.6. Kanal .................................................................................................................... 17 2.1.7. Kanal Kapasitesi .................................................................................................. 18 2.1.8. Gürültü ................................................................................................................. 18
2.2. Örnekleme Teoremi .................................................................................................... 19 2.3. Kodlama ...................................................................................................................... 20
2.3.1. Ġletim Kodları ...................................................................................................... 20 2.4. Seri Data Gönderilmesi ............................................................................................... 29
2.4.1. Asenkron Data Gönderimi ................................................................................... 29 2.4.2. Senkron Data Gönderimi ..................................................................................... 31
2.5. Darbe Kod Modülasyonu ve Kodlama Teknikleri ...................................................... 31 2.5.1. Kuantalama ĠĢlemi ............................................................................................... 31
2.6. RS232 Seri ĠletiĢim ..................................................................................................... 34 DEĞERLER ETKĠNLĠĞĠ .................................................................................................. 37 UYGULAMA FAALĠYETĠ .............................................................................................. 38 ÖLÇME VE DEĞERLENDĠRME .................................................................................... 39
ÖĞRENME FAALĠYETĠ-3 ................................................................................................... 40 3. RADAR SAYISAL MODÜLASYON UYGULAMALARI ............................................. 40
3.1. Radar Sayısal Modülasyon Teknikleri ........................................................................ 40 3.2. Radar Sayısal Modülasyon Uygulamaları ................................................................... 41
3.2.1. PAM (Pulse Amplitude Modulation – Darbe Genlik Modülasyonu) .................. 42 3.2.2. PWM (Pulse Width Modulation – Darbe GeniĢlik Modülasyonu) ...................... 43 3.2.3. PPM (Pulse Position Modulation – Darbe Konumu Modülasyonu) .................... 44 3.2.4. PAM (Pulse Amplitude Modulation – Darbe Genlik Modülasyonu) Uygulama
Devresi ........................................................................................................................... 45 3.2.5. Darbe Genlik Demodülasyonu (Pulse Amplitude Demodulation) Uygulama
Devresi ........................................................................................................................... 46 UYGULAMA FAALĠYETĠ .............................................................................................. 48 ÖLÇME VE DEĞERLENDĠRME .................................................................................... 50
ĠÇĠNDEKĠLER
ii
MODÜL DEĞERLENDĠRME .............................................................................................. 51 CEVAP ANAHTARLARI ..................................................................................................... 53 KAYNAKÇA ......................................................................................................................... 54
iii
AÇIKLAMALAR AÇIKLAMALAR
ALAN Denizcilik
DAL/ Gemi Elektroniği ve HaberleĢme
MODÜLÜN ADI Sayısal HaberleĢme
SÜRE 40/36
MODÜLÜN AMACI Birey/öğrenciye sayısal haberleĢme tekniklerini kullanarak
haberleĢme yapmaya yönelik bilgi ve becerileri kazandırmaktır.
MODÜLÜN
ÖĞRENME
KAZANIMLARI
1. RS232 veri kablosu ile bilgisayar üzerinden seri data
haberleĢmesi yapabileceksiniz.
2. Deney seti üzerinde darbe kod modülasyonu ve kodlama
tekniklerini kullanarak haberleĢme yapabileceksiniz..
EĞĠTĠM ÖĞRETĠM
ORTAMLARI VE
DONANIMLARI
Ortam: Atölye ve laboratuvar.
Donanım: DC güç kaynağı, elektronik malzeme ve takım
çantası.
ÖLÇME VE
DEĞERLENDĠRME
Modül içinde yer alan ve her öğrenme faaliyetinden sonra
verilen ölçme araçları ile kendinizi değerlendirebileceksiniz.
AÇIKLAMALAR
iv
1
GĠRĠġ Sevgili Öğrencimiz,
Bilgi, geliĢmiĢ toplumlarda lokomotif görevini üstlenmiĢtir. GeliĢen yeni teknolojiyi
takip etmek ve verimli Ģekilde kullanmak ise eğitim sürecinin geliĢtirilmesinde önemli rol
oynar. Çağımız, bilgi çağı olduğundan toplumların yeni teknolojik geliĢmeleri izlemeleri ve
kendilerine uyarlamaları zorunlu hâle gelmiĢtir. Ülkemizde de bilgi toplumunun simgesi olan
bilgisayar ve bilgisayara dayalı bilgi ve iletiĢim teknolojilerinin her alanda kullanımının
yaygınlaĢması sonucu son yıllarda eğitim kurumlarında alana yönelik eğitim verilmesi
ihtiyacı doğmuĢtur. YaĢadığımız enformasyon çağında artık bilgiyi ezberleyen değil; bilgiye
ulaĢabilen, bilgiyi kullanabilen ve yaratıcı düĢünen bireylere ihtiyaç vardır.
Bilgisini günlük geliĢmelere paralel olarak yenileyen ve sürekli bilgi düzeyini artıran
bireyler her zaman bir adım önde olacaktır. Bizler de hızla değiĢen teknolojik geliĢmelere
uyum sağlayabilmek için kendimizi bilgiyle donatmalıyız.
Günümüzde hangi mesleğe mensup olunursa olunsun mutlaka sayısal tabanlı bilgiler
kullanılarak bilgisayar ortamında iĢlemeye ihtiyaç duyulur. Bununla bağlantılı olarak
haberleĢme amacıyla kullanılan alıcı ve vericilerde de sayısal modülasyon tekniklerini
kullanmak zorunluluk hâline gelmiĢtir.
Sizlerin de denizcilik alanında çalıĢacak birer meslek elemanı olarak özellikle gemi
elektroniği ve haberleĢmede kullanılan alıcı ve vericilerin modülasyon sistemlerinin
iĢleyiĢleriyle ilgili bilgi ve becerilerinizi geliĢtirmeniz kaçınılmazdır. Bu materyalde
haberleĢme ve sayısal modülasyonla ilgili çalıĢmalar yaparak radar sayısal modülasyon
uygulamalarını gerçekleĢtirebileceksiniz.
GĠRĠġ
2
3
ÖĞRENME FAALĠYETĠ-1
HaberleĢme sistemleri ve modülasyonun gerekliliğini kavrayarak haberleĢmede
frekans modülasyonunu kullanabileceksiniz.
Genlik ve frekans modülasyonu konusunu araĢtırınız.
1. HABERLEġME
HaberleĢme bilginin uygun Ģekilde iĢlenerek istenen kaynak ortamda iletilmesidir.
Bilginin iletileceği kaynak ortamın özelliğine bağlı olarak bir taĢıyıcı üzerine bindirilmesi,
Ģekillendirilmesi ya da baĢka ortamlar tarafından tespit edilemeyecek Ģekilde değiĢtirilmesi
gerekir. Elektronik olarak düĢünüldüğünde bilgi dediğimiz video, ses, resim, metin, vb.
mesaj türleri olabilir. Bu mesajların elektronik olarak iletim türü ortam ve kaynak durumuna
göre değiĢkenlik gösterir. Örneğin; ses bilgisi yalın olarak su altında iletildiğinde SONAR
cihazının ana bileĢeni olarak kullanılmıĢ olur. Bilgi fiber kablo içinden iletilecekse ıĢığa
dönüĢtürülmesi gerekir. Böylece bilgi ıĢık olarak karĢımıza çıkar. Aynı bilginin kablosuz
olarak iletimi söz konusuysa radyo frekans sinyallerine dönüĢtürülmesi gerekir. Bu durumda
aynı bilgi karĢımıza RF sinyalleri olarak çıkar.
HaberleĢme, her türlü bilgi aktarımı veya değiĢ tokuĢu olarak tanımlanır. Elektronik
anlamda haberleĢme, belirli mesafeler üzerinden yapay teçhizat kullanarak bilgi aktarımının
sağlanması anlamına gelmektedir. HaberleĢme sistemleri analog ve sayısal haberleĢme
sistemleri olarak ikiye ayrılır. Bir zaman aralığının bütünü yerine sadece belirli zaman
anlarında tanımlanmıĢ ve sadece belirli değerleri alabilen iĢaretler sayısal iĢaretler olarak
adlandırılır. Bilginin farklı ortamlarda ve kaynaklardan iletimini sağlayan temel unsuru
modülasyon denilen bir tekniktir.
1.1. Modülasyon
DüĢük frekanslı bir sinyal (SF) ile yüksek frekanslı bir sinyalin (C) genliğini ya da
açısını değiĢtirme iĢlemine modülasyon, yüksek frekanslı sinyale taĢıyıcı dalga denir.
TaĢıyıcının açısını değiĢtirmek için frekans ya da faz modülasyonu kullanılır.
ÖĞRENME FAALĠYETĠ-1
ÖĞRENME KAZANIMI
ARAġTIRMA
4
1.1.1. Modülasyonun Gerekliliği
Ġletilecek ses sinyalleri hiçbir iĢleme tabi tutulmadan sadece yükseltilerek
gönderilseydi hem uzağa gönderilmeleri imkânsız hem de seslerin tümü birbirine karıĢtığı
için gürültüden insanların kulakları sağır olurdu.
Ses frekans sinyalleri insan kulağının duyamayacağı çok daha yüksek frekanslar
üzerine bindirilerek gönderildiğinde hem kimseyi rahatsız etmez hem de sadece isteyenler bu
yayınları seçip alabilirler. Üstelik yayın yapılacak frekans seçeneği hemen hemen sınırsızdır.
1.1.2. Genlik Modülasyonu
Genliği ve frekansı sabit taĢıyıcı bir dalganın (frekansı sabit kalmak Ģartıyla)
genliğinin SF sinyali ile değiĢtirilmesine genlik modülasyonu denir.
1.1.2.1. Çift Yan Bant Genlik Modülasyonunun Tanımı
Genlik modülasyonunda SF sinyalinin bant geniĢliğine bağlı olarak taĢıyıcı dalganın
merkez frekansının altı ve üstünde yan bantlar oluĢur. Örneğin; orta dalgada yayın yapan bir
vericinin taĢıyıcı merkez frekansı 1000 KHz, SF sinyalinin frekansı ise 5 KHz olsun. 1000
KHz’lik taĢıyıcı dalga 5 KHz’lik SF sinyali ile modüle edilirken SF sinyalinin merkez
frekansa eklendiği (1000 + 5 = 1005) ve çıkarıldığı (1000 – 5 = 995) iki ayrı frekans değeri
elde edilir. Bir alıcı 1000 KHz’e ayarlandığında filtre devresi 995KHz ile 1005KHz
arasındaki frekansları geçirebilecek özelliğe sahip olmalıdır. 1005 KHz – 995 KHz = 10
KHz olduğuna göre buradaki bant geniĢliği 10 KHz olmaktadır.
1.1.2.2. Çift Yan Bant Genlik Modülasyonunun Elde Edilmesi
Genlik modülasyonu sırasında herhangi bir ek iĢlem yapılmasına gerek duyulmadan
çift yan bant genlik modülasyonu elde edilir.
ġekil 1.5’te görüldüğü gibi taĢıyıcı sinyalin genliği, SF sinyalinin genliğine bağlı
olarak değiĢtirildiğinde GM (genlik modüleli) sinyali elde edilir. Örneğin; SF sinyalinin
maksimum genliği 1V, taĢıyıcı sinyalinki 2 V olsun. Buna SF sinyali taĢıyıcı sinyale
eklendiğinde maksimum 3 V, SF sinyali taĢıyıcı sinyali zayıflattığında ise minimum 1 V olur
dolayısıyla GM sinyali 3 V ile 1 V arasında değiĢim gösteren bir genliğe sahiptir.
5
ġekil 1.1: Genlik modülasyonunun dalga Ģekilleri
Modülasyon yüzdesi Ģu formülle bulunur:
ESF Emax - Emin
EC Emax + Emin
m = veya m =
ġekil 1.1’deki genlik modüleli sinyalin modülasyon yüzdesi hesaplandığında % 50
olarak bulunur.
1 0,5 1 0,5
ESF E Emax. - Emin. 2E
EC 2E Emax. + Emin. 4Em = m == = 0,5 = %50 veya = 0,5 = %50
GM sinyali üretebilmek için bir osilatör devresi, ses frekans sinyal kaynağı ve GM
modülatör katına ihtiyaç vardır. Örneğin; osilatör olarak FET’li colpitts osilatör, SF üreteci
olarak 1 KHz’lik bir sinyal jeneratörü kullanılabilir.
Ayrıca herhangi bir müzik çıkıĢı da 1 KHz sinyal yerine bağlanabilir. Modülatör katı
olarak düĢük güçlü, basit bir hat trafosu kullanmak mümkündür. ġekil 1.1’de basit bir GM
devresinin blok Ģeması verilmiĢtir. GM yapabilmek için modülasyon yöntemlerinden biri
olan kollektör modülasyonu tercih edilmiĢtir.
6
ġekil 1.2: Basit bir genlik modülasyon devresinin blok gösterimi
1.1.2.3. Genlik Modülasyonunun Osilaskop ile Bulunması
Genlik modülasyonunu osilaskop ile bulabilmek için aĢağıdaki iĢlem basamaklarını
sırasıyla uygulamak gerekir:
ġekil 1.2’de verilen devre kurulur. FET’li colpitts osilatöre seri olarak bir hat
trafosunun yüksek dirençli sargılarının bağlandığına dikkat edilir. Hat
trafosunun düĢük dirençli sargısının alt ucu Ģaseye bağlanmalıdır.
SF üreteci olarak 1KHz sinyal üreten bir sinyal jeneratörü veya müzik çıkıĢı
veren herhangi bir cihaz kullanılabilir.
Devre enerji uygulanarak çalıĢtırılır.
ġekil 1.3: Basit bir genlik modülasyonu devresi
Osilaskopun problarından biri VSF noktası, diğeri çıkıĢa (VÇ) bağlanır.
Osilaskopun ayarlanabilir düğmelerinden Volt/Div düğmesi 5 V değerine
7
getirilir. Frekansla ilgili olan Time/Div düğmesi ise VSF noktasındaki sinyal
ölçülürken 0,5 mS, VÇ noktasındaki sinyal ölçülürken 0,5µS değerine getirilir.
Ölçülen sinyallerin Ģekli, ġekil 1.4’te boĢ verilen osilaskop ekran Ģekilleri
üzerine çizilir.
ÇıkıĢ Ģeklini inceleyerek ġekil 1.1’de verilen GM sinyale benzemesi için
gerekiyorsa VSF noktasındaki sinyalin genliği düĢürülür.
ÇıkıĢ sinyali üzerinde Emax ve Emin değerleri ölçülerek tabloya kaydedilir.
Modülasyon yüzdesi bulunarak Tablo 1.1’e kaydedilir.
Emax Emin %m
Tablo 1.1: GM sinyal üzerinde ölçülen değerler tablosu
SF sinyalinin genliği değiĢtirildiğinde modülasyon yüzdesinin de değiĢtiği
gözlemlenir.
f = ...........................
VSF
VÇ
f = ...........................
ġekil 1.4: Çizim yapılacak boĢ osilaskop ekranları
1.1.2.4. Tek Yan Bant Modülasyon
Modüle edilen bir dalgada kenar yan bantlar bilgileri taĢır ancak toplam kenar bant
gücü genel olarak taĢıyıcı gücünden azdır. Üst ve alt kenar bantlardaki bilgiler aynı
T/D:0,5µS
V/D:5V
T/D:1mS
V/D:5V
8
olduğundan transmisyonun verimini artırmak için taĢıyıcı ve yan bantlardan biri bazen yok
edilir (RF transmisyon hatları, RF güç kaynağından antene, kaynağın ürettiği RF gücünün
nakledilmesini sağlayan hatlara verilen genel isimdir.).
TaĢıyıcı ile birlikte yan bantlardan birinin bastırılmasına tek yan bant transmisyonu
adı verilir.
Tek yan bant transmisyonu kullanıldığında bilgileri tekrar elde etmek için alıcı
kısmına taĢıyıcı ilave etmek gerekir.
1.1.3. Frekans Modülasyonu
Genliği ve frekansı sabit taĢıyıcı bir dalganın (genliği sabit kalmak Ģartıyla) frekansını
SF sinyali ile değiĢtirilmesine frekans modülasyonu denir.
ġekil 1.5: Frekans modülasyonunun dalga Ģekilleri
Frekans modülasyonu elde edebilmek için temel çözüm, tank devresi frekansının
gerilimle kontrol edilmesidir. Kapasitesi gerilim ile değiĢebilen özel imal edilmiĢ diyota
varikap diyot denir.
Varikap diyotun uçlarına uygulanan ters gerilim ile (anot eksi, katot artı) varikap
diyotun kapasitesi ters orantılı olarak değiĢtirilir.
Genellikle ters polarma gerilimi maksimum 30 volttur. Piyasadaki varikap diyotlardan
bazıları Ģunlardır: VHF BB106, BB409, BB529 UHF BB105, BB405
9
ġekil 1.6: Basit bir frekans modülasyonunun devresi
ġekil 1.6’da görüldüğü gibi yapılan herhangi bir osilatör devresi çıkıĢına Ģekildeki gibi
bir FM modülatör devresi eklenir. SF giriĢinden sinyal uygulanarak çıkıĢtan frekans
modülasyonlu sinyal elde edilir.
ġekil 1.7: Basit bir frekans modülasyonunun uygulama devresi
1.1.3.1. Frekans Modülasyon Ġhtiyacı
Genlik modülasyonlu vericiden gönderilen modüleli sinyalin sadece zarf kısmı alıcıda
ayrıĢtırılır ve kullanılır. TaĢıyıcı kısım bir iĢe yaramaz. Dolayısıyla iletim sırasında modüleli
sinyalin zarfı çeĢitli sebeplerle bozulduğunda alıcı ses frekans sinyalini parazitli duyar.
Hâlbuki frekans modülasyonlu vericiden gönderilen sinyalin zarfı değil; taĢıyıcının merkez
frekansına bağlı sapmaları alıcıda ses frekansa çevrilir. Buna göre frekans modülasyonlu
sinyalin iletimi sırasında zarfındaki bozulmalar alıcıda hissedilmez. Ses frekans sinyalinin
netliği ve temizliği açısından frekans modülasyonu vazgeçilmez tercih sebebidir.
10
1.1.3.2. Frekans Modülasyonunun Avantaj ve Dezavantajları
Ġletim sırasında sinyalin genliği bozulsa bile ses frekans sinyali bozulmaz.
Frekans modülasyonunda ses daima temiz ve nettir.
Frekans modülasyonunda genlik değiĢmediği için güç aktarımı daha verimlidir.
Frekans modülasyonunun en büyük dezavantajı yayın mesafesinin kısa
olmasıdır.
1.1.3.3. Frekans Modülasyonunda Bant GeniĢliği
Genlik modülasyonlu bir alıcıda bir alt ve bir üst kenar bant oluĢur. Örneğin; 1000
KHz değerindeki taĢıyıcı sinyal 5 KHz ile modüle edildiğinde (1000 + 5 = 1005) ve (1000 –
5 = 995) iki ayrı frekans değeri elde edilir. Buna göre 1005 KHz – 995 KHz = 10 KHz
olduğundan buradaki bant geniĢliği 10 KHz demektir.
Aynı değerdeki bir taĢıyıcı sinyal, 5 KHz’lik bir ses frekans sinyali ile frekans
modülasyonuna tabi tutulursa çok sayıda alt ve üst kenar bant oluĢur. Merkez frekansa olan
uzaklığı artan yan bantlarda güç gittikçe zayıflar. Asıl taĢıyıcı genliğinin % 1’i değerine
düĢene kadar yan bantların sayısı devam eder. Örneğin; alt ve üst kenar bant değerleri
sırasıyla 995 Khz-1005 KHz, 990 Khz-1010 KHz, 985 Khz-1015 KHz, 980 Khz-1020 KHz,
975 Khz-1025 KHz, 970 Khz-1030 KHz, 965 Khz-1035 KHz Ģeklinde devam etsin. Buna
göre 965 Khz-1035 KHz arasındaki fark 1035 KHz – 965 KHz = 70 KHz olduğundan
buradaki örnek bant geniĢliğinin değeri 70 KHz olur. Üstelik yan bantlar burada kesilmeyip
devam etmektedir.
Görüldüğü gibi frekans modülasyonlu bir sinyalin bant geniĢliği, genlik modülasyonlu
bir sinyalin bant geniĢliğinden çok daha büyüktür. Bant geniĢliği büyük olan sinyallerin
birbirine karıĢmasını engellemek için daha yüksek frekans değerlerinde yayın yapmak en
doğru çözümdür.
Bir baĢka çözüm olarak frekans modülasyonundaki bant geniĢliğini sınırlayarak genlik
modülasyonuna ait bant geniĢliğini kullanmak mümkündür ancak bu durum distorsiyona
sebep olacağından kullanılmaz.
Sonuç olarak bant geniĢliği dar tutulursa bilgi taĢıyan birçok yan bant frekansları
yayınlanamayacağından distorsiyon oluĢmakta, istasyonların taĢıyıcı merkez frekansları
birbirinden uzak değerlerde seçilirse FM bandı içinde yer alacak istasyon sayısı
azalmaktadır. Bu iki unsuru göz önünde bulundurarak bant geniĢliği distorsiyona sebep
olmayacak kadar dar, istasyonlar birbirine karıĢmayacak kadar uzak değerlerde seçilir.
Ġstasyonlar 150 KHz aralıklı olarak kullanıldığında genellikle problem çıkmamaktadır.
1.1.3.4. PLL Faz Detektörü
Verici tarafından gönderilen modüleli radyo frekans (RF) sinyalinden ses frekans (SF)
sinyalinin ayrıĢtırılması iĢlemine demodülasyon denir yani kısaca demodülasyon iĢlemi
modülasyon iĢleminin tersidir. Vericiden gönderilen modüleli sinyal hangi yöntemle modüle
iĢlemine tabi tutulmuĢsa alıcı tarafında da aynı yönteme ait demodülasyon iĢlemine tabi
11
tutulmalıdır. Dolayısıyla frekans modülasyonlu bir sinyal için frekans demodülasyonu
kullanılmalıdır.
Frekans demodülasyonu yöntemleri diskriminatörlü ve PLL’li olmak üzere iki ayrı
gruba ayrılır.
1.1.3.5. Diskriminatörlü Yöntem
FM alıcıların IF (ara frekans) katının çıkıĢından elde edilen 10.7 MHz’lik frekans
modüleli ara frekans sinyali diskriminatör katına uygulanır. Demodülasyon iĢlemi sırasında
frekans modüleli sinyaldeki frekans değiĢimleri SF sinyaline çevrilir. Foster seely ve oran
dedektör olmak üzere iki tip diskriminatör vardır.
Foster seely tipi: Genellikle eski tip alıcılarda kullanılır. IF katı çıkıĢı ile foster
seely diskriminatör katı giriĢi arasında limitör (kırpıcı) katı kullanmak gerekir.
Oran dedektör tipi: Hem limitör hem de dedektör katı olarak görev yapar.
1.1.3.6. PLL’li Yöntem
PLL (faz kilitlemeli döngü) kullanılarak yapılan elektronik frekans kontrolü sayesinde
uydu, GM ve FM iletiĢim sistemlerinde büyük avantaj sağlanmıĢtır.
Faz kilitlemeli döngü sisteminde çıkıĢ frekansı giriĢ frekansına eĢit olduğunda
otomatik kilitleme gerçekleĢir. Bir döngü içinde çıkıĢ ve giriĢ frekansları sürekli kıyaslanır.
Eğer kilitleme frekansından bir sapma olursa aynı oranda üretilen bir hata gerilimi ile
VCO’nun frekansını değiĢtirerek giriĢ sinyaline yaklaĢtırılır.
Piyasada PLL entegresi olarak kullanılan LM565’in ayak bağlantıları ġekil 1.8’de
verilmiĢtir.
12
ġekil 1.8: PLL entegresi olarak kullanılan LM565 entegresi
13
UYGULAMA FAALĠYETĠ HaberleĢme sistemleri ve modülasyonun gerekliliğini kavrayarak haberleĢmede
frekans modülasyonunu kullanınız.
ĠĢlem Basamakları Öneriler
ġekil 1.7’deki devreyi kurunuz.
Devre elemanlarının sağlamlığını kontrol
ediniz.
Devreyi doğrudan deney bordu üzerine
kurabileceğiniz gibi delikli plaket üzerine
de kurabilirsiniz.
Devreye enerji uygulayınız.
Regüleli bir güç kaynağı tercih
etmelisiniz.
Güç kaynağınızın sabit 12V uçlarını
kullanmalısınız.
D1 üzerindeki gerilim değerinin P1 ile
değiĢtirilip değiĢtirilemediğini test
ediniz.
D1 diyotunun uçlarına avometre
bağlamalısınız.
AVOmetreyi DC volt konumuna
almalısınız.
P1 potansiyometresinin ayarlama ucunu
çevirirken D1 üzerindeki gerilimin
değiĢtiğini gözleyebilirsiniz.
D1 üzerindeki gerilim değiĢikliğinin
çıkıĢ frekansını değiĢtirdiğine dikkat
ediniz.
Osilaskobun 1. kanalını (CH1) VSF, 2.
kanalını (CH2) VÇ noktasına
bağlayabilirsiniz.
P1 potansiyometresinin ayarlama ucunu
çevirerek D1 üzerindeki gerilimi
değiĢtiriniz. Bu esnada osilaskop
ekranında çıkıĢ frekansının da değiĢtiğini
inceleyebilirsiniz.
ÇıkıĢ sinyalinin Ģekli düzgün değilse
düzeltiniz.
VD gerilimini 3 voltta sabit
bırakmalısınız.
ÇıkıĢ Ģekli düzgün değilse C4
kondansatörünün değerini değiĢtirebilir
veya ayarlı (trimer) kondansatöre
bağlayabilirsiniz.
UYGULAMA FAALĠYETĠ
14
SF sinyaline bağlı olarak modüleli çıkıĢ
sinyalinin frekansının değiĢtiğine dikkat
ediniz.
SF giriĢine 1KHz sinüsoidal sinyal
uygulayabilirsiniz.
Osilaskop proplarından birinin SF,
diğerinin VÇ ucuna hâlen bağlı
olduğundan emin olmalısınız.
SF sinyali değiĢtikçe VÇ noktasından
ölçtüğünüz sinyalin frekansının da
değiĢtiğini gözleyebilirsiniz.
15
ÖLÇME VE DEĞERLENDĠRME
AĢağıdaki cümlelerin baĢında boĢ bırakılan parantezlere, cümlelerde verilen
bilgiler doğru ise D, yanlıĢ ise Y yazınız.
1. (…) HaberleĢme sisteminde bir verici ile birlikte birden fazla sayıda alıcı
bulunabilir.
2. (…) Demodülasyon iĢlemini yapan devreye modülatör denir.
3. (…)Saniyedeki saykıl sayısına frekans denir.
4. (…) Periyodun sembolü T olarak kullanılır.
5. (…) Bir saykılın metre cinsinden kapladığı mesafeye dalga boyu denir ve ile
gösterilir.
6. ( ) Dalga boyunu bulmak için = 3.108 / T formülü kullanılır.
7. ( ) Genliği ve frekansı sabit taĢıyıcı bir dalganın (frekansı sabit kalmak
Ģartıyla) genliğinin SF sinyali ile değiĢtirilmesine frekans modülasyonu denir.
8. (…) Genliği ve frekansı sabit taĢıyıcı bir dalganın (genliği sabit kalmak
Ģartıyla) frekansının SF sinyali ile değiĢtirilmesine genlik modülasyonu denir.
9. (…) Frekans modülasyonunun en büyük dezavantajı yayın mesafesinin kısa
olmasıdır.
10. (…) Genlik modülasyonunda iletim sırasında sinyalin genliği bozulsa bile ses
frekans sinyali bozulmaz. Genlik modülasyonunda ses daima temiz ve nettir.
DEĞERLENDĠRME
Cevaplarınızı cevap anahtarıyla karĢılaĢtırınız. YanlıĢ cevap verdiğiniz ya da cevap
verirken tereddüt ettiğiniz sorularla ilgili konuları faaliyete geri dönerek tekrarlayınız.
Cevaplarınızın tümü doğru ise bir sonraki öğrenme faaliyetine geçiniz.
ÖLÇME VE DEĞERLENDĠRME
16
ÖĞRENME FAALĠYETĠ-2
Gerekli ortam sağlandığında sayısal haberleĢmeyi, darbe kod modülasyonunu ve
kodlama tekniklerini kavrayarak uygulayabileceksiniz.
Sayısal haberleĢme ile ilgili temel kavramları ve sayısal haberleĢmede
kullanılan teknikleri araĢtırınız.
Seri data gönderilmesi konusunu araĢtırınız.
Darbe kod modülasyonu ve kodlama tekniklerini araĢtırınız.
2. SAYISAL MODÜLASYON
2.1. Temel Kavramlar
Temel kavramlar sayısal haberleĢme ile ilgili teorik ve uygulama konularının
anlaĢılmasını sağlamak için öncelikle ele alınmıĢtır.
2.1.1. Bit
Binary (ikilik) sayı sisteminde kullanılan her bir elemana bit denir. Bu elemanlar 0 ve
1’dir.
2.1.2. Bps (Bit Per Second)
Ġki bağlantı noktası arasındaki verinin transfer edilme hızı olup saniyedeki bit
miktarını ifade eder ve bu hız bps olarak gösterilir. Örneğin; 56000 bps (56 kbps) hıza sahip
bir modem, saniyede 56000 bit veriyi transfer edebilir.
Örnek 2.1: Periyodu 10 mikro saniye olan bir bitlik verinin hızını bulunuz.
Çözüm: Saniyedeki bit sayısı hızı verdiğine göre f = 1 / T formülü ile bulunan
frekans değeri hıza eĢit olur.
KbpsKHzHzT
f 10010010000010
10
10.10
11 6
6
ÖĞRENME FAALĠYETĠ-2
ÖĞRENME KAZANIMI
ARAġTIRMA
17
2.1.3. Baud
Baud kelimesi, Baudot telgraf kodunun mucidi olan J.M.E. Baudot’un soyadından
gelmektedir. Analog bir telefon hattından birim zamanda aktarılan verinin hız oranını
belirten Baud, bir baĢka deyiĢle bir saniyede analog seslere çevrilen sayısal sinyallerin
miktarını belirten bir ölçü birimidir.
2.1.4. Baud Rate (Baud Hızı)
ĠletiĢim kurma hızına Baud hızı denir ve Baud/saniye ile gösterilir. Çoğunlukla
modemlerde iletiĢim hızı Baud hızı olarak ifade edilir. Baud hızı, hattın durumunun kaç kez
değiĢtiğini gösterir. Bu değer, yalnızca her sinyal gönderilen verinin bir bitine karĢılık
geliyorsa bit/saniye değerine eĢittir. Birbiriyle iletiĢim kurabilmeleri için modemler aynı
Baud hızında çalıĢmalıdır. Bir modemin Baud hızı diğerinden daha fazla olacak biçimde
ayarlanmıĢsa hızlı olan modem genellikle Baud hızını yavaĢ olan modeme uyum sağlayacak
Ģekilde değiĢtirir.
YavaĢ bir bağlantıda, tek bir elektriksel değiĢimle yalnızca 1 bit bilgi taĢınır. Bu
bağlamda Baud, saniyede kaç bit veri aktarıldığını belirtir. Örneğin; 100 baud, saniyede 100
bit veri aktarımı gerçekleĢtirildiğini belirtir ve bu 100 bps olarak gösterilir. Daha yüksek
iletim hızlarında, tek bir elektriksel değiĢimle 1 bitten daha fazla bilgi taĢınabilir. Örneğin;
2400 veya 4800 Baud ile 9600 bps’lik veri aktarımını gerçekleĢtirebilmek mümkündür.
Dolayısıyla yüksek iletim hızlarında veri aktarımı ölçüsü olarak Baud yerine bps
kullanılması tercih edilmektedir.
2.1.5. BER: Bit Error Rate (Bit Hata Oranı)
Veri iletiĢimi sırasında fark edilemeyen ya da düzeltilemeyen hatalı bit sayısının,
iletilen toplam bit sayısına oranına bit error rate denir.
BER = Gönderilen hatalı bit sayısı / Gönderilen toplam bit sayısı
Örnek 2.2: Gönderilen toplam 100000 bit içinde, 2 adet hatalı bit bulunduğuna göre
BER değerini bulunuz.
Çözüm: 510.200002,0
100000
2 BERBER
2.1.6. Kanal
Tek transmisyon yolu için kullanılan genel terime kanal denir. Örneğin; program
kanalı, telefon kanalı vb.
18
2.1.7. Kanal Kapasitesi
Bir transmisyon hattından saniyede iletilebilecek maksimum bit miktarına kanal
kapasitesi denir.
Kanal kapasitesi Ģu formülle bulunur:
)1(. 2N
SLogBC
Örnek 2.3: Bant geniĢliği 3KHz olan bir telefon hattında, S/N oranı 2047 olduğuna
göre kanal kapasitesi nedir?
Çözüm: )1(. 2N
SLogBC
)2048(.)20471(. 22 LogBLogBC
11.BC
bpsC 3300011.3000
2.1.8. Gürültü
Herhangi bir nedenle bir sinyalin istenmeyen sebeplerle değiĢmesine veya
parazitlenmesine sebep olan etkiye gürültü denir.
Elektronik devrelerde gürültüyü azaltmak için Ģunlara dikkat edilmelidir:
Elemanların arasındaki mesafe kısa tutulmalı, özellikle yüksek frekanslı
devrelerde boĢta sallanan kablolarla taĢıma yapılmamalıdır.
Kablo kullanmak zorunluysa blendajlı ya da koaksiyel kablo kullanılmalıdır.
Uzun bacaklı elemanlar plaket üzerine sallanmayacak Ģekilde tutturulmalı,
bacakların uzun kısmı kesilmeli, elemanlar devreden yüksekte kalmamalıdır.
DüĢük gürültülü transistörler tercih edilmeli, birlikte çalıĢacak elemanlardan
karakteristik özellikleri birbirine yakın olanlar tercih edilmelidir.
Düzenlenecek devreyi içinde barındıran tümleĢik bir entegre varsa bu tercih
edilmelidir.
Formülde:
C = Kanal kapasitesi (bps)
B = Bant geniĢliği (Hertz)
S = Sinyal
N = Gürültü
NOT:
211
= 2048
Log2 2048 = 11
19
2.2. Örnekleme Teoremi
Örnekleme teoremi zaman bölmeli çoğullama yapılan bir iĢaret için geçerlidir.
Bir iletim hattının birçok telefon konuĢma kanalı tarafından aynı anda bölüĢümlü
olarak kullanılmasına çoklama denir.
Telefon konuĢma kanallarında uluslararası prensip olarak 300Hz – 3.4KHz arasındaki
bant geniĢliği kullanılır. KonuĢma kanallarının tek tek iletimi, hem pahalı hem de pratik
değildir. Bu nedenle telefon kanalları çoklama yapılarak örneğin; 12, 24, ... ya da 900 kanal
bir arada, aynı iletim hattını kullanabilir.
Her bir konuĢma kanalının belli aralıklarla örnekleme yapılarak iletim hattının bant
geniĢliği içinde sırayla taranması ve aynı iletim hattını kullanmasına zaman bölmeli çoklama
denir. KonuĢma kanalının örnekleme iĢlemi zaman bölüĢümlü anahtarlama ile yapılır.
Ortak bir kaynağın çok sayıda kullanıcı tarafından kısa süreli aralıklarla kullanımına
uygun Ģekilde düzenlenmiĢ anahtarlama sistemine zaman bölüĢümlü anahtarlama denir yani
her konuĢma kanalı, aynı iletim hattını kısa süreli olarak tek baĢına kullanır. Bu iĢlem için
belli bir uyum gerekir. Gönderici ve alıcı tarafı senkronize çalıĢır. Analog bir sinyalin
orijinali kesintisizdir. Belli aralıklarla örnekleme yapılarak çeĢitli değerler alındığında
kesintiye uğrar. Bu örnekler alıcı tarafına ulaĢtığında bir alçak geçiren filtreden
geçirildiğinde kesintiye uğramıĢ kısımlar orijinaline uygun Ģekilde doldurulur. Ancak verici
tarafında alınan örnekleme sayısı gereğinden az sayıda ise elde edilen sinyal orijinaline
uygun olmaz. Örnekleme frekansı data bileĢenleri içindeki en yüksek frekans değerinin
(3400Hz.) en az iki katı değerinde (8Khz) olmalıdır.
ġekil 2.1: Ġki kanallı TDM sinyal iletimi
ġekil 2.1’de görüldüğü gibi iki ayrı analog sinyal, örneklendikten sonra zaman
bölüĢümlü anahtarlama ile aynı iletim hattına yerleĢtirilmektedir. Bu iĢlem için SF sinyali
(a)’dan örnekleme devresi yardımıyla a1, a2, a3, a4, a5, a6 zamanlarında aralıklı olarak
örnekleme sinyalleri alınır. Aynı iĢlem SF sinyali (b) için de tekrarlanır. (b)’den alınan
20
örnekleme sinyalleri b1, b2, b3, b4, b5, b6 olsun. Aynı yöntemle istenilen sayıda SF
sinyalinden örnekleme yapılabilir. Burada temel Ģart analog SF sinyallerinin tümünün eĢit
aralıklarla ancak farklı zamanlarda örnekleme iĢlemine tabi tutulmasıdır. Örnekleme
devreleri ve anahtarların çalıĢması birbirleriyle senkronize olmalıdır. Devreye göre verici
anahtarı, önce a1 örnek palsini almak için a, sonra b1 örnek palsini almak için b konumuna
ayarlanır. Anahtarın sürekli senkronize bir Ģekilde konum değiĢtirmesi sonucu iletim hattına
örnek palslerin yerleĢimi a1, b1, a2, b2, a3, b3, a4, b4, a5, b5, a6, b6 Ģeklinde olur. Ġletim hattının
verici tarafında anahtar yardımıyla a ve b sinyallerine ait örnekler ayrıĢtırılır. Ayrı ayrı elde
edilen örnekler alçak geçiren filtreden geçirilerek orijinaline uygun analog SF sinyaline
dönüĢtürülür.
2.3. Kodlama
Binary sayıların iĢlenmek ya da saklanmak amacıyla belli bir sistem çerçevesinde
değiĢtirilmesine kodlama denir.
2.3.1. Ġletim Kodları
Belli baĢlı kodlama türleri Ģunlardır:
Desimal için Binary kodu (BCD)
Oktal için Binary kodu (BCO)
Heksadesimal için Binary kodu (BCH)
Excess-3 (3-Ġlave) kodu
Parity (Hata Düzeltme) kodu
Gray kodu
Alfanümerik kodlar
EBCDIC kodu
ASCII kodu
2.3.1.1. Desimal Ġçin Binary Kodu (BCD - Binary Coded Decimal)
BCD, 0 – 9 arası desimal rakamları Binary olarak ifade etmektir. Desimal sayının her
bir basamağı dört bitlik Binary sayı olarak yazılır. Tablo 2.1’de çeĢitli desimal sayılara
karĢılık gelen BCD sayılar görülmektedir.
21
DESĠMAL SAYI BCD KARġILIĞI
0 0000
1 0001
2 0010
3 0011
4 0100
5 0101
6 0110
7 0111
8 1000
9 1001
10 0001 0000
12 0001 0010
15 0001 0101
24 0010 0100
27 0010 0111
36 0011 0110
Tablo 2.1: Bazı desimal sayıların BCD karĢılıkları
Örnek 2.4: Desimal 13 sayısını BCD olarak kodlayınız.
Çözüm:
0001 0011
1 3(13)10 =
(13)10 = (0001 0011)BCD
Örnek 2.5: Desimal 48 sayısını BCD olarak kodlayınız.
Çözüm:
0100 1000
4 8(48)10 =
(48)10 = (0100 1000)BCD
2.3.1.2. Oktal Ġçin Binary Kodu (BCO - Binary Coded Octal)
Oktal kodu, 0-7 arası oktal rakamların binary olarak ifade edilmesidir. Oktal sayının
her bir basamağı üç bitlik binary sayı olarak yazılır. Bazı oktal sayıların BCO karĢılığı Tablo
2.2’de verilmiĢtir.
22
OKTAL SAYI BCO KARġILIĞI
0 000
1 001
2 010
3 011
4 100
5 101
6 110
7 111
10 001 000
12 001 010
25 010 101
42 100 010
67 110 111
102 001 000 010
375 011 111 101
642 110 100 010 Tablo 2.2: Bazı oktal sayıların BCO karĢılıkları
Örnek 2.6: (725)8 oktal sayısını BCO olarak kodlayınız.
Çözüm:
111 010 101
7 2 5(725)8 =
(725)8 = (111 010 101)BCO
Örnek 2.7: (3567)8 oktal sayısını BCO olarak kodlayınız.
Çözüm:
011 101 110 111
3 5 6 7(3567)8 =
(3567)8 = (011 101 110 111)BCO
2.3.1.3. Heksadesimal Ġçin Binary Kodu (BCH - Binary Coded Hexadecimal)
Heksadesimal kodu, 0-F arası heksadesimal rakamların binary olarak ifade
edilmesidir. Heksadesimal sayının her bir basamağı dört bitlik binary sayı olarak yazılır.
Bazı heksadesimal sayıların BCH karĢılığı Tablo 2.3’te verilmiĢtir.
23
HEKSADESĠMAL
SAYI BCH KARġILIĞI
0 0000
1 0001
2 0010
3 0011
4 0100
5 0101
6 0110
7 0111
8 1000
9 1001
A 1010
B 1011
C 1100
D 1101
E 1110
F 1111
10 0001 0000
5A 0101 1010
75 0111 0101
A3 1010 0011
8C 1000 1100
FF 1111 1111
Tablo 2.3: Bazı heksadesimal sayıların BCH karĢılıkları
Örnek 2.8: B5 heksadesimal sayısını BCH olarak kodlayınız.
Çözüm:
1011 0101
B 5(B5)16 =
(B5)16 = (1011 0101)BCH
24
Örnek 2.9: 9FC heksadesimal sayısını BCH olarak kodlayınız.
Çözüm:
1001 1111 1100
9 F C(9FC)16 =
(9FC)16 = (1001 1111 1100)BCH
2.3.1.4. Excess – 3 (3 – ilave) Kodu
Excess-3 kodu, BCD Ģeklindeki sayının her bir basamağına ayrı ayrı (11)2 = 3
sayısının eklenmesiyle elde edilir.
DESĠMAL RAKAM BCD 3 – ĠLAVE KODU
0 0000 0011
1 0001 0100
2 0010 0101
3 0011 0110
4 0100 0111
5 0101 1000
6 0110 1001
7 0111 1010
8 1000 1011
9 1001 1100
Tablo 2.4: Desimal rakamların 3 – ilave kodlu karĢılıkları
Örnek 2.10: 305 desimal sayısını 3 – ilave kodda ifade ediniz.
Çözüm: Her bir basamağa 3 ilave edildiğinde,
0110 0011 1000
3 0 5(305)10 =
(305)10 = (0110 0011 1000)3-ĠLAVE
Örnek 2.11: 628 desimal sayısını 3 – ilave kodda ifade ediniz.
Çözüm: Her bir basamağa 3 ilave edildiğinde,
1001 0101 1011
6 2 8(628)10 =
(628)10 = (1001 0101 1011)3-ĠLAVE
2.3.1.5. Parity Kodu (Hata Düzeltme Kodu)
Parity kodu, binary bir bilginin tek veya çift sayıda 1’e sahip olduğunu belirleyen
koddur.
Tek ve çift parity olmak üzere iki çeĢit parity biti vardır. Veri kelimesindeki 1’lerin
toplamına bakılır. Eğer 1’lerin toplamı tek ise tek, 1’lerin toplamı çift ise çift paritydir. Parity
biti olarak 0 veya 1 kullanmak serbesttir. Ancak alıcı ve verici arasında uyum olmalıdır.
25
Gönderilen veri üzerindeki parity biti ile verinin iĢlendiği anda bulunan parity biti birbirine
eĢit çıkmalıdır aksi hâlde aktarım sırasında veride hata oluĢtuğu anlaĢılır.
Tablo 2.5’te parity biti olarak 0 kullanılmıĢtır.
BĠLGĠ P (TEK) BĠLGĠ P(ÇĠFT)
0000 0000 1 0000 0000 0
0001 0001 0 0001 0001 1
0010 0010 0 0010 0010 1
0011 0011 1 0011 0011 0
0100 0100 0 0100 0100 1
0101 0101 1 0101 0101 0
0110 0110 1 0110 0110 0
0111 0111 0 0111 0111 1
1000 1000 0 1000 1000 1
1001 1001 1 1001 1001 0
1010 1010 1 1010 1010 0
1011 1011 0 1011 1011 1
1100 1100 1 1100 1100 0
1101 1101 0 1101 1101 1
1110 1110 0 1110 1110 1
1111 1111 1 1111 1111 0
Tablo 2.5: Tek ve çift parity kodlu bilgiler
Örnek 2.12: 0010 0, 1010 0, 1110 0, 0111 1 parity kodlu sayıları tek ve çift parity
olarak sınıflandırınız (Parity biti olarak 0 kullanınız.).
Çözüm:
Tek parity olanlar : 0010 0 1110 0
Çift parity olanlar : 1010 0 0111 1
2.3.1.6. Gray Kodu
Gray kodu özellikle Karnaugh haritalarında kullanılan ve komĢuluk hakkı 1 olan
koddur yani kodlama sırasında bir veriden diğerine geçiĢte sadece bir adet bitin değiĢimine
izin verilir. Tablo 2.6 incelendiğinde 0000’dan 0001’e geçiĢte sadece en sağdaki, 0001’den
0011’e geçiĢte sadece sağdan ikinci, 0011’den 0010’a geçiĢte en sağdaki, 0010’dan 0110’a
geçiĢte sadece soldan ikinci bit değiĢikliğe tabi tutulmuĢtur.
26
DESİMAL SAYIBINARY
KARŞILIĞI
GRAY KODLU
KARŞILIĞI
0 0000 0000
1 0001 0001
2 0010 0011
3 0011 0010
4 0100 0110
5 0101 0111
6 0110 0101
7 0111 0100
8 1000 1100
9 1001 1101
10 1010 1111
11 1011 1110
12 1100 1010
13 1101 1011
14 1110 1001
15 1111 1000
Tablo 2.6: Bazı decimal sayıların binary ve gray kodlu karĢılıkları
Binary sayılar gray koduna çevrilirken aĢağıdaki iĢlem basamaklarının
uygulanması gerekir:
Binary olarak verilen ilk bit aĢağıya indirilir.
Ġlk bit ile ikinci bitin toplamı aĢağıdaki bitin sağ tarafına yazılır.
Ġkinci bit ile üçüncü bitin toplamı aĢağıdaki diğer bitlerin sağına yazılır.
Bitler bitene kadar iki bitin toplamı sağ bitin altına gelecek Ģekilde iĢleme
devam edilir.
Not: Çevirme iĢlemi sırasında, toplama iĢleminde ifadeler aĢağıdaki gibi olmalıdır.
0 + 0 = 0
0 + 1 = 1
1 + 0 = 1
1 + 1 = 0 (Burada elde dikkate alınmaz.)
27
Örnek 2.13: 1011 binary sayıyı gray kodlu sayıya çeviriniz.
Çözüm:
1 0 1 1
1 1 1 0 (1011)2 = (1110)GRAY
Örnek 2.14: 11001 binary sayıyı gray kodlu sayıya çeviriniz.
Çözüm:
1 1 0 0 1
1 0 1 0 1 (11001) 2 = (10101)GRAY
Gray kodunu binaryye çevirirken aĢağıdaki iĢlem basamaklarının uygulanması
gerekir:
Gray kodlu ifadedeki ilk bit aĢağıya indirilir.
Ġkinci bit ile aĢağıya indirilen ilk bitin toplamı aĢağıya indirilen bitin yanına
yazılır.
Üçüncü bit, aĢağıya indirilen ikinci bitle toplanır ve ikinci bitin yanına yazılır.
Gray kodlu bitler bitene kadar iĢleme devam edilir.
Örnek 2.15: 1101 gray kodlu sayıyı binarye çeviriniz.
Çözüm:
1 1 0 1
1 0 0 1(1101)GRAY = (1001)2
Örnek 2.16: 10101 gray kodlu sayıyı binarye çeviriniz.
Çözüm:
1 0 1 0 1
1 1 0 0 1(10101)GRAY = (11001)2
2.3.1.7. Alfanümerik Kodlar
Bilgisayar ortamında kullanılabilecek rakam, harf ve çeĢitli özel iĢaret ve sembollerin
ikilik sistemde ifade edilebilmesi için uluslararası kabul görmüĢ bazı standartlar geliĢmiĢtir.
Bunlardan en yaygın ve hâlen kullanımda olanı ASCII’dir (American Standards Code for
28
Infermation Interchange). Buna benzer Ģekilde EBCDIC’de (Extended Binary Coded
Decimal Information Code) vardır.
EBCDIC, geniĢletilmiĢ BCD değiĢim kodu demektir. 8 bitliktir.
ASCII, Amerikan Standart Bilgi DeğiĢim Kodu demektir. 7 bitlik bir koddur ancak
sekizinci bit eĢlik biti olarak kullanılır.
KARAKTER DESĠMAL ASCII KARġILIĞI EBCDIC KARġILIĞI
0 48 011 0000 1111 0000
1 49 011 0001 1111 0001
2 50 011 0010 1111 0010
3 51 011 0011 1111 0011
4 52 011 0100 1111 0100
5 53 011 0101 1111 0101
6 54 011 0110 1111 0110
7 55 011 0111 1111 0111
8 56 011 1000 1111 1000
9 57 011 1001 1111 1001
Tablo 2.7: Rakamların ASCII ve EBDIC karĢılıkları
KARAKTER DESİMAL ASCII KARŞILIĞI EBCDIC KARŞILIĞI
Boşluk 32 010 0000 0100 0000$ 36 010 0100 0101 1011. 46 010 1110 0100 1011
( 40 010 1000 0100 1101) 41 010 1001 0101 1101* 42 010 1010 0101 1100+ 43 010 1011 0100 1110, 44 010 1100 0110 1011- 45 010 1101 0110 0000/ 47 010 1111 0110 0001
= 61 011 1101 0111 1110
Tablo 2.8: Bazı özel iĢaretlerin ASCII ve EBDIC karĢılıkları
29
KARAKTER DESİMAL ASCII KARŞILIĞI EBCDIC KARŞILIĞI
A 65 100 0001 1100 0001
B 66 100 0010 1100 0010
C 67 100 0011 1100 0011
D 68 100 0100 1100 0100
E 69 100 0101 1100 0101
F 70 100 0110 1100 0110
G 71 100 0111 1100 0111
H 72 100 1000 1100 1000
I 73 100 1001 1100 1001
J 74 100 1010 1101 0001
K 75 100 1011 1101 0010
L 76 100 1100 1101 0011
M 77 100 1101 1101 0100
N 78 100 1110 1101 0101
O 79 100 1111 1101 0110
P 80 101 0000 1101 0111
Q 81 101 0001 1101 1000
R 82 101 0010 1101 1001
S 83 101 0011 1110 0010
T 84 101 0100 1110 0011
U 85 101 0101 1110 0100
V 86 101 0110 1110 0101
W 87 101 0111 1110 0110
X 88 101 1000 1110 0111
Y 89 101 1001 1110 1000
Z 90 101 1010 1110 1001
Tablo 2.9: Büyük harflerin ASCII ve EBDIC karĢılıkları
2.4. Seri Data Gönderilmesi
Seri data gönderilmesi asenkron ve senkron olmak üzere iki Ģekilde yapılır.
2.4.1. Asenkron Data Gönderimi
Asenkron data gönderiminde her bir karaktere start (0) ve stop (1) biti eĢlik eder. Stop
bitinden önce parity biti gönderilir. Lojik-1 seviyesi için +5V, Lojik-0 seviyesi için 0 ya da
Ģase potansiyeli kullanılır.
30
Örnek 2.17: C harfi ASCII kodunda asenkron olarak gönderildiğinde oluĢacak dalga
Ģeklini çiziniz.
Çözüm: C harfinin ASCII karĢılığı Tablo 2.9’dan 100 0011 olarak bulunur. Bu bilgi
zaman ekseninde gösterilirken ilk iletilecek bit en az değerlikli bit olacağından 1100 001
Ģeklini alır. Karakter bilgisinin baĢlangıcına start için 0, sonuna stop için 1 eklenir. Ayrıca
stop ile karakter bilgisi arasına parity biti olarak 0 ilave edildiğinde 1100001 bilgisinin son
durumu 0110000101 olur.
Örnek 2.18: 7 rakamı ASCII kodunda asenkron olarak gönderildiğinde oluĢacak
dalga Ģeklini çiziniz.
Çözüm: 7 rakamının ASCII karĢılığı Tablo 2.t’den 011 0111 olarak bulunur. Bu bilgi
zaman ekseninde sıralaması ters olarak gösterileceğinden 1110 110 Ģeklini alır. Karakter
bilgisinin baĢlangıcına start için 0, sonuna stop için 1 eklenir. Ayrıca stop ile karakter bilgisi
arasına parity biti olarak 0 ilave edildiğinde 1110110 bilgisinin son durumu 0111011001
olur.
31
2.4.2. Senkron Data Gönderimi
Senkron data gönderiminde start ve stop bitleri kullanılmaz. Data bloklar hâlinde
gönderilir. Senkron data gönderiminde gönderen ve alan sürekli haberleĢir. Gönderici ve
alıcı arasında senkronizasyonu sağlamak için ilk önce SYN (synchronous – senkronizasyon)
bitleri gönderilir.
Ortalama 128 karakterden oluĢan data blokları gönderildikten sonra blok sonu iĢareti
olarak ETB (end of transmission block – blok sonu karakteri) gönderilir. Alıcı gönderilen
data bloğunda yer alan karakterler için parity kontrolü yapar ve durum normal ise
göndericiye diğer bloğu göndermesi için izin anlamına gelen ACK (acknowledge) iĢaretini
yollar. Eğer alıcı, yapılan parity kontrolünde hata bulursa alınan hatalı data bloğunun
yenilenmesi için olumsuz iĢareti olarak NAK ( negative acknowledge) karakterini gönderir.
Gönderilen sonuncu bloktan sonra yazı sonu anlamına gelen ETX (end of text) iĢareti
gönderilir. Ġletilecek datanın tamamen bitmesi durumunda ise iletim sonu anlamındaki EOT
(end of transmission) iĢareti de gönderilir.
2.5. Darbe Kod Modülasyonu ve Kodlama Teknikleri
Analog sinyalin örneklenerek ayrık darbeler Ģeklinde düzenlendikten sonra genlik ve
geniĢliğinin standart Ģekilde kodlanarak iletime hazır duruma getirilmesi iĢlemine PCM
(Pulse Code Modulation - darbe kod modülasyonu) denir.
ġekil 2.2: Analog SF sinyalini PCM’e dönüĢtürme iĢlemine ait blok Ģema
2.5.1. Kuantalama ĠĢlemi
HaberleĢmede ölçme skalasındaki her bir aralığa quantum (kuantum) denir. Genliği
sürekli olan analog iĢaretlerden alınan örneklerin, önceden belirlenmiĢ belli sayıdaki
seviyelerden en yakın değere yuvarlanma iĢlemine kuantalama iĢlemi denir.
Örnekleme ve kuantalama iĢlemleri sonucunda analog iĢaretler sayısal iĢaretlere
dönüĢür.
PCM (Pulse Code Modulation - darbe kod modülasyonu) kullanılarak yapılan
iletiĢime sayısal iletiĢim denir.
32
PCM’de, örneklenen her bir değerin belli bir kod karĢılığı vardır. Kesintisiz analog SF
sinyalinden örnekler alınarak farklı genliğe sahip ayrık darbeler Ģekline dönüĢtürülmesine
nicemleme denir.
Nicemleme iĢlemi sonucunda oluĢan ayrık darbelerin genliği değiĢkendir. Örnekleme
yapıldığı andaki analog sinyalin genliğine eĢ değer bir darbe elde edilir. Analog sinyalin
genliği değiĢtikçe ayrık darbenin de genliği değiĢir. Ġletim sırasında bu darbeler üzerine
parazit eklenmesi ya da darbenin zayıflaması durumunda orijinal bilgi değiĢikliğe uğrar. Bu
nedenle alınan örnek darbelerin yerine kodlanmıĢ darbeler yerleĢtirilir. Kodlu darbelerin
genliği sabittir. Darbe var ise Lojik-1, yok ise Lojik-0 olarak iĢlem görür. Dolayısıyla sadece
darbe olup olmadığı incelenir. Ġletim sırasında darbenin genliğinin değiĢmesi orijinal bilgiyi
etkilemez.
ġekil 2.3: 7 volt analog SF sinyalinin üç bit kodlanması
Tablo 2.10: 7 volt analog SF sinyalinin üç bit kodlanması tablosu
ġekil 2.3 ve Tablo 2.10’da analog bir sinyalin üç bit kodlanması verilmiĢtir. ġekilde
kolaylık olması bakımından analog sinyal 7 volt olarak seçilmiĢtir.
Analog sinyalin max. değeri uygulamada 7 V olmayabilir. Burada amaç kullanılan
analog sinyalin bit sayısına bağlı olarak kaç basamak hâlinde kodlanacağının belirlenmesidir.
Bit sayısı arttıkça basamak değeri katlanarak artar. Eğer bit sayısı dört olursa basamak sayısı
15 olur.
Kodlamada kullanılan bit sayısına grup ya da çerçeve denir. Bir gruptaki bit sayısının
imkânlar ölçüsünde çok olması istenir. Çünkü bit sayısı arttıkça vericideki orijinal bilgi ile
alıcıdan elde edilen bilgi birbirine daha çok benzer.
1 1 1 1 1 1
1 1 0 1 1 0
1 0 1 1 0 1
1 0 0 1 0 0
0 1 1 0 1 1
0 1 0 0 1 0
0 0 1 0 0 1
0 0 0 0 0 0
Analog sinyal (V)
0
1
2
3
4
5
6
7
Kod karĢılığı Darbe karĢılığı
Analog SF Sinyali
(Volt)
Üç Bit Kod
KarĢılığı0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1
4 5 6 70 1 2 3
33
Örnek bir kodlama için analog sinyal 5 V. ve kodlama grubu sayısı üç alınırsa
Basamak değeri = Vmax./(2n-1) formülünde Vmax=5V, n=3 alınarak Tablo 2.10’daki
değerler bulunur.
Tablo 14.2 incelenecek olursa analog gerilim 0 ile 0.7 volt arasında ise kodu 000, 0.7
volttan 1.4 volta kadar ise kodu 001 olur. Örneğin; giriĢ gerilimi 1 V ise 001, 2 V ise 010, 3
V ise 100, 4 V ise 101, 5 V ise 111 olarak kodlanır.
Tablo 2.11: 5 volt analog SF sinyalinin üç bit kodlanması tablosu
ġekil 2.4: Vmax.=5 V analog SF sinyalinin PCM’e dönüĢtürülmesi
ġekil 2.4’te maks. değeri 5 volt olan analog bir SF sinyalinden a1, a2, a3, a4, a5, a6
zamanlarında aralıklı olarak örnekleme sinyalleri alınır. Bu değerlere karĢılık gelen kod
değerlerine göre (Tablo 2.4) darbeler elde edilir. Her bir örnekleme sinyaline ait kodlu
darbeler eĢit aralıklarla iletim hattına yerleĢtirilir. Kodlu darbeler arasında bırakılan
boĢluklara senkronize palsleri yerleĢtirilir. Aradaki senkronize palsleri verici alıcı ile
anahtarlama devrelerinde gerekli eĢ zamanlı çalıĢma ortamını düzenler.
Analog SF sinyali
(Volt)
Üç bit kod karĢılığı 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1
0 0,7 1,4 2,1 2,8 3,5 4,2 4,9
1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 0
t
t
0
0.7
1.4
2.1
2.8
3.5
4.2
4.9
Analog sinyal (V)
a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 a8 a9
a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 a8 a9
PCM sinyal (V)
34
2.6. RS232 Seri ĠletiĢim
RS-232 Standardı en çok bahsedilen bir standarttır. Ġlk olarak 1962 yılında çıkmıĢtır
ve onun üçüncü sürümü (versiyonu) 1969 yılında RS-232C olarak adlandırılmıĢtır. RS-232C
standardı ise RS-232 C üzerinde geniĢletme yapmak için 1987 yılında çıkmıĢtır. RS232 D
standardı aynı zamanda EIA-232-D olarak da bilinir.
RS-232 C Electronic Industries Assosiation (EIA) tarafından daha bilgisayarın
baĢlangıç zamanları sayılan o yıllarda tasarlanmıĢtır. EIA’da çalıĢan mühendisler gelecek
için nasıl bir Ģey geliĢtireceklerinden pek emin değillerdi. Böylece RS-232 C standardının
mümkün olduğu kadar esnek olması için çok sayıda farklı sinyal hatları sağlamıĢlardır.
Günümüzde bu sinyal bağlantılarının çoğu kullanılmaktadır.
RS-232 C ile kullanılan en yaygın konnektör tipi DB25’tir. DB25, 25 pinlidir. RS-232
D’de 25 hatlıdır ve DB-25 konnektörünü kullanır. D tipi konnektörlerdir. Bu tip konnektörler
D Ģeklinde olduğu için bu adı almıĢtır.
RS-232C 25 pin DB-25 konnektörü kullanması yanında bazı seri arabirimler, daha
küçük olan DB-9 konnektörünü de kullanır. Bu konnektör 9 pinlidir. 1984 yılında IBM’in
bilgisayarı AT’yi takdim etmesinde 9 pinli D tipi DB-9 konnektörünü kullanmıĢtır. IBM’in
standartları belirlemede bir üstünlüğü olduğundan dolayı o zamanlarda bazı üretici firmalar
tarafından 9 pinli konnektörler desteklenmiĢtir. Böylece DB-25 ve DB-9 olmak üzere iki
çeĢit konnektör kullanılmaya baĢlanmıĢtır. 9 Pinli konnektörün çıkıĢına sebep olarak 25 pinli
konnektörde kullanılan uçların hepsinin kullanılmadığını gösterebiliriz.
IBM uyumlu bilgisayarda PC’nin arkasına birçok port yerleĢtirilebilmektedir. Bu
portlar farklı boyutlarda olabilmektedir. RS-232 seri portu genellikle COM 1, COM 2, RS-
232 veya seri olarak belirlenmiĢtir. Eğer port isimli olarak belirlenmemiĢse bağlantı için
kullanılacak doğru portun bulunması önem kazanır.
35
ġekil 2.5: RS232 D-SUB 9 konnektör pinleri
ġekil 2.6: RS232 D-SUB 9 lehim tarafı görüntüsü
Örneğin; bir seri bağlantı yapılacak, o zaman kullanılacak kablonun ucu diĢi (female)
olsun ki bilgisayarın arkasındaki erkek konnektörle bağlantı yapılabilsin. Bu iĢlem paralel bir
bağlantı için tam tersi olmalıdır.
36
RS-232 C hatları TTL sinyal seviyelerini (+5V, 0V) taĢımaz. Tipik olarak gerilim
seviyeleri +12 V ve -12V'tur. Fakat RS-232 hatları, +25VDc'ye kadar yükselen sinyal
seviyeleri ile -25 V Dc'ye kadar düĢük olan sinyalleri taĢıyabilir. Bilindiği üzere
bilgisayardaki data iletimi ikilik sistemde olmaktadır. Lojik 1'e +5V karĢılık gelirken Lojik
0'a OV seviyesi denk gelir. Bu tür bir çevrime TTL (Transistor, Transistor Lojik Level)
çevrimi denir. Bu, bilgisayar içindeki haberleĢme standardı kabul edilir. Bilgisayar içindeki
data transferlerinde TTL seviyeli sinyallerin kullanılması aĢağıdaki nedenlerden dolayı
avantajlıdır:
Güç tasarrufu daha yüksektir.
Isı dağılımı azdır.
Bu tür çalıĢan aletler için line driver'a ve receiver'a ihtiyaç duyulmadan direkt
bağlantı yapılabilir.
TTL aletler yüksek hızda çalıĢabilir. Bu durum bilgisayar içindeki data
transferleri için çok uygundur.
RS-232 standardında bir iletiĢim yapılmak isteniyorsa her iki birimin de aynı
ayarlamalara sahip olması gerekir. Örneğin; baudrate, parity biti değerleri her iki tafar için de
aynı olmalıdır. Gönderilen bir bilgideki parity ile alıcıdaki paritynin farklı olması alıcının bu
parity bitini kontrol ettikten sonra gönderilen bilgide bir karıĢıklık olduğunu fark etmesine,
dolayısıyla gönderilen bilginin yanlıĢ olduğunu anlayıp bilginin tekrar gönderilmesine yol
açabilir.
Yapılacak uygulamada bir bilgisayarla bir plotter bağlantısı yapılacaktır. Bilgisayar
bağlantısı labwindows diye adlandırılan bir programla yapılacaktır. Programın ilgili yerinde
bu plotter bağlantısı kullanılacaktır. Labwindows’un options menüsünden hardcopy options’
a girilerek RS-232 plotter yapılandırması (konfigürasyonu) görülebilir. Bu kısımda aĢağıdaki
bölümler bulunur:
Com port
Baudrate
Interrupt
Port adresi
Pen mapping
Burada parity durumları görülebilir ve istenildiğinde bu kısımlarda değiĢiklik
yapılabilmektedir. Com port haberleĢilecek portu belirtir(COM1′ den COM8′ e kadar
program destekler. Fakat bilgisayarda seri olarak yazılmıĢ. Sadece bir tane COM1 vardır. ).
Baudrateta ise istenilen oran seçilebilir. Ġnterrupt seviyesinde her COM için seviye
belirtilmiĢtir.
37
DEĞERLER ETKĠNLĠĞĠ
“Yalnız bugün için bir program olacak, her saat ne yapacağımı yazacağım, belki
tamamıyla tatbik edemeyeceksem bile yine program yapacağım, iki afetten beni kurtarır;
acelecilik ve kararsızlık.” Konfüçyüs’un sözünden hareketle sabır ve kararlılıkla ilgili
atasözü ve deyimler bularak aĢağıda verilen bölüme yazınız.
Atasözleri
1.
2.
3.
4.
5.
Deyimler
1.
2.
3.
4.
5.
DEĞERLER ETKĠNLĠĞĠ
38
UYGULAMA FAALĠYETĠ Sayısal haberleĢmeyi, darbe kod modülasyonunu ve kodlama tekniklerini kavrayarak
uygulayınız.
ĠĢlem Basamakları Öneriler
Desimal 26 sayısını BCD olarak
kodlayınız. Örnek 2.4 ve 2.5’i inceleyebilirsiniz.
(567)8 oktal sayısını BCO olarak
kodlayınız. Örnek 2.6 ve 2.7’yi inceleyebilirsiniz.
A4 heksadesimal sayısını BCH olarak
kodlayınız. Örnek 2.8 ve 2.9’u inceleyebilirsiniz.
625 desimal sayısını 3 – ilave kodda
ifade ediniz. Örnek 2.10 ve 2.11’i inceleyebilirsiniz.
1010 binary sayısını gray kodlu sayıya
çeviriniz. Örnek 2.13 ve 2.14’ü inceleyebilirsiniz.
1101 gray kodlu sayıyı binarye
çeviriniz. Örnek 2.15 ve 2.16’yı inceleyebilirsiniz.
F harfi, ASCII kodunda asenkron olarak
gönderildiğinde oluĢacak dalga Ģeklini
çiziniz.
Örnek 2.17 ve 2.18’i inceleyebilirsiniz.
Analog SF sinyalini PCM’e dönüĢtürme
iĢlemine ait blok Ģemayı çiziniz. ġekil 2.2’den faydalanabilirsiniz.
Kuantalama iĢlemini açıklayınız. Bölüm 2.5.1’den faydalanabilirsiniz.
7 volt analog SF sinyalinin üç bit
kodlanmasını yapınız.
ġekil 2.3 ve Tablo 2.10’u
inceleyebilirsiniz.
UYGULAMA FAALĠYETĠ
39
ÖLÇME VE DEĞERLENDĠRME AĢağıdaki cümlelerin baĢında boĢ bırakılan parantezlere, cümlelerde verilen
bilgiler doğru ise D, yanlıĢ ise Y yazınız.
1. ( ) Binary (ikilik) sayı sisteminde kullanılan her bir elemana byte denir.
2. ( ) Veri iletiĢimi sırasında fark edilemeyen ya da düzeltilemeyen hatalı bit sayısının,
iletilen toplam bit sayısına oranına baud denir.
3. ( ) Herhangi bir nedenle bir sinyalin istenmeyen sebeplerle değiĢmesine veya
parazitlenmesine sebep olan etkiye kanal kapasitesi denir.
4. ( ) Elektronik devrelerde gürültüyü azaltmak için kablolar mümkün olduğunca kısa
tutulmalıdır.
5. ( ) Bir iletim hattının birçok telefon konuĢma kanalı tarafından aynı anda bölüĢümlü
olarak kullanılmasına çoklama denir.
6. ( ) Binary sayıların iĢlenmek ya da saklanmak amacıyla belli bir sistem çerçevesinde
değiĢtirilmesine kodlama denir.
7. ( ) Desimal 26 sayısının BCD karĢılığı 0010 0110 olur.
8. ( ) A4 heksadesimal sayısının BCH karĢılığı 1010 0100 olur.
9. ( ) Senkron data gönderiminde her bir karaktere start (0) ve stop (1) biti eĢlik eder.
10. ( ) Örnekleme ve kuantalama iĢlemleri sonucunda sayısal iĢaretler analog iĢaretlere
dönüĢür.
DEĞERLENDĠRME
Cevaplarınızı cevap anahtarıyla karĢılaĢtırınız. YanlıĢ cevap verdiğiniz ya da cevap
verirken tereddüt ettiğiniz sorularla ilgili konuları faaliyete geri dönerek tekrarlayınız.
Cevaplarınızın tümü doğru ise bir sonraki öğrenme faaliyetine geçiniz.
ÖLÇME VE DEĞERLENDĠRME
40
ÖĞRENME FAALĠYETĠ-3
Gerekli ortam sağlandığında radar sayısal modülasyon uygulamalarını
yapabileceksiniz.
Radar sayısal modülasyon teknikleri ve uygulamalarını araĢtırınız.
3. RADAR SAYISAL MODÜLASYON UYGULAMALARI
Radar, elektromanyetik dalgalar yayınlayarak hareket eden ya da hareketsiz hedefler
hakkında çeĢitli bilgiler alabilen bir uzaktan algılama sistemidir. ÇalıĢma prensibi, radardan
gönderilen bir elektromanyetik sinyalin hedefe çarparak geri gelmesi esasına dayanır. Radar
kısaltması, Radio Detection And Ranging kelimelerinden alınan harflerden oluĢturulmuĢtur.
Radarın genel kullanım amaçları Ģunlardır:
Belirli bir mesafedeki bir nesneyi belirlemek için kullanılır.
Bir nesnenin hızını belirlemek için kullanılır.
Belli bir bölgenin haritasını çıkarmak için kullanılır.
3.1. Radar Sayısal Modülasyon Teknikleri
Günlük yaĢamda bir sesin yankısı bir nesnenin ne kadar uzakta olduğunu saptamada
kullanılabilir. Bu amaçla yapılan ses radarlarına sonar adı verilir. Denizaltılar ve botlar
çoğunlukla sonar kullanır.
Sonar tekniğini havada kullanmanın bazı sakıncaları vardır. Havadaki sesler hem çok
uzağa gidemez hem de herkes tarafından duyulabildiğinden rahatsızlık verir. Rahatsızlığı
ortadan kaldırmak için duyulabilir ses yerine ultrasound ses kullanmak mümkündür ancak en
uygunu radarda ses yerine radyo dalgalarını kullanmaktır. Radyo dalgaları çok uzak
mesafelere ulaĢabilir, insanlar tarafından görülemez ve zayıf olsalar bile saptanabilir.
ÖĞRENME FAALĠYETĠ–3
ÖĞRENME KAZANIMI
ARAġTIRMA
41
Fotoğraf 3.1: Radar ekipmanlarından görüntüler
Seyir sırasında uçak ya da gemileri saptamak için tasarlamıĢ tipik bir radar seti
vericilerini açar ve yüksek frekanslı radyo dalgaları, yüksek Ģiddette gönderilir. Bu 1µs
sürebilir. Bu süre sonunda radar, vericilerini kapatır, alıcısını açar, yankıyı dinler ve yankının
dönüĢü için geçen süreyi ölçer. Radyo dalgaları ıĢık hızıyla ilerlediğinden radar setinin
hassas bir zaman ölçeri varsa uçağın mesafesini minimum hata ile ölçebilir.
Kara-temelli radarda, hava-temelli radara göre daha fazla radyo paraziti vardır. Kara-
temelli radar bir sinyal gönderdiği zaman, her tür nesneye (eĢyalar, köprüler, dağlar, binalar)
çarparak yansıyabilir. Bu parazitleri ortadan kaldırmanın en kolay yolu, bunları
filtrelemektir.
GeliĢen son teknolojide araçların hızını ölçmek için yeni bir lazer tekniği olan lidar
(Light Detection And Ranging) kullanılır.
YaklaĢık son on yılda giderek yaygınlaĢan ve kullanımı hızla artan lidarın çalıĢma
prensibi radara benzemekle birlikte lidarda radyo dalgaları yerine lazer ıĢınları kullanılır. Bir
lidar sistemi, lazer tarayıcı ve soğutucu, GPS (Global Position System), INS (Inertial
Navigation System) cihazlarından oluĢmaktadır. Uçaklara takılan lazer tarayıcı tarafından
yayılan yüksek frekanslı kızılötesi lazer ıĢınlarıyla uçakla yer arasındaki gidiĢ dönüĢlerinde
geçen süre ölçülmekte, lazer dalgasının gönderildiği anda uçağın konumu ve bilgileri
kaydedilmektedir.
3.2. Radar Sayısal Modülasyon Uygulamaları
Sadece 0 ve 1 değerlerinden oluĢan sisteme sayısal denir. Bu durumda sayısal iĢaret
de o ve 1’lerden oluĢur. Adından da anlaĢılacağı üzere sayısal modülasyon denildiğinde
modüleli dalganın 0 ve 1’lerden oluĢması gerekir.
42
TaĢıyıcı dalga olarak sinüsoidal sinyal yerine dikdörtgen (ya da kare) dalga
kullanılarak yapılan modülasyon iĢlemine darbe modülasyonu denir. Kullanılan dikdörtgen
ya da kare dalgaya kısaca darbe denir. SF sinyali olarak analog sinyal kullanılır. Darbe
modülasyonu yapılırken bilinen modülasyon yöntemlerinden faydalanılır yani taĢıyıcı sinyal
olarak darbe kullanılmak suretiyle genlik (AM - Amplitude Modulation), frekans ve (FM -
Frequency Modulation) veya faz modülasyonu (PM - Phase Modulation) yöntemlerinden biri
tercih edilebilir. Tercih sonucunda SF sinyalinin eni, boyu veya konumu değiĢikliğe uğrar
eğer modülasyon sistemi tercihi FM ise eni, GM ise boyu, PM ise konumu değiĢir.
Darbenin boyunun yani genliğinin değiĢtiği sisteme PAM (Darbe Genlik
Modülasyonu), darbenin eninin yani geniĢliğinin değiĢtiği sisteme PWM (Darbe GeniĢliği
Modülasyonu) ve darbenin yerinin yani konumunun değiĢtiği sisteme PPM (Darbe Konumu
Modülasyonu) denir.
3.2.1. PAM (Pulse Amplitude Modulation – Darbe Genlik Modülasyonu)
Genliği ve frekansı sabit dikdörtgen darbelerden oluĢan taĢıyıcı bir dalganın (frekansı
ve fazı sabit kalmak Ģartıyla) genliğinin SF sinyali ile değiĢtirilmesine PAM (darbe genlik
modülasyonu) denir.
ġekil 3.1: PAM’ın (darbe genlik modülasyonu) dalga Ģekilleri
TaĢıyıcı dalganın genliği, frekansı ve geniĢliği sabittir. PAM oluĢturabilmek için
taĢıyıcı dikdörtgen dalganın geniĢliği ve frekansı sabit kalmak Ģartıyla genliği yani boyu
modüle edici SF sinyaline göre değiĢtirilir. Modüle edici sinyal sıfır iken darbe değiĢmez.
Pozitif yönde artarken darbenin genliği artar (Boyu uzar.). Modüle edici sinyalin negatif
yöndeki değeriyle orantılı olarak darbenin genliği azalır (Boyu kısalır.).
43
ġekil 3.2: PAM’ın (darbe genlik modülasyonu) blok Ģeması
Darbe genlik modülasyonu için (SF sinyali ve taĢıyıcı sinyal) bir çarpım dedektörüne
girilir. Çarpım dedektörü çıkıĢında girilen iki sinyalin çarpımı elde edilir. PAM’dan pratik
olarak doğrudan iletim amaçlı faydalanılmaz. Genellikle çoğullama yöntemi telefon
anahtarlama sistemlerinde kullanılır.
3.2.2. PWM (Pulse Width Modulation – Darbe GeniĢlik Modülasyonu)
Genliği ve frekansı sabit dikdörtgen darbelerden oluĢan taĢıyıcı bir dalganın (genliği
ve fazı sabit kalmak Ģartıyla) geniĢliğinin SF sinyali ile değiĢtirilmesine PWM (darbe
geniĢlik modülasyonu) denir.
ġekil 3.3: PWM (darbe geniĢlik modülasyonu) dalga Ģekilleri
TaĢıyıcı sinyalin genliği, frekansı ve geniĢliği sabittir. PWM için taĢıyıcı dikdörtgen
dalganın genliği sabit kalmak Ģartıyla geniĢliği yani eni modüle edici SF sinyaline göre
değiĢtirilir.
Modüle edici sinyal sıfırken darbe değiĢmez. Pozitif yönde artarken darbenin geniĢliği
artar. Modüle edici sinyalin negatif yöndeki değeriyle orantılı olarak darbenin geniĢliği
azalır. Duruma göre darbenin her iki kenarı değiĢtirilebileceği gibi sadece herhangi bir tanesi
de değiĢtirilebilir.
44
ġekil 3.4: PWM (darbe geniĢlik modülasyonu) blok Ģeması
ġekil 3.4’teki blok Ģemada testere diĢi osilatör tarafından üretilen her bir testere diĢi
sinyalin geniĢliği, çıkıĢ darbelerinin en geniĢ olanına eĢit olacak Ģekilde ayarlanır. Osilatör
çıkıĢındaki sinyal düzey dedektörü çıkıĢında SF sinyali formuna çevrilir. Darbe Ģekillendirici
çıkıĢında ise PWM elde edilir.
3.2.3. PPM (Pulse Position Modulation – Darbe Konumu Modülasyonu)
Genliği ve frekansı sabit dikdörtgen darbelerden oluĢan taĢıyıcı bir dalganın (genliği
ve frekansı sabit kalmak Ģartıyla) konumunun SF sinyali ile değiĢtirilmesine PPM (darbe
konumu modülasyonu) denir.
ġekil 3.5: PPM (darbe konumu modülasyonu) dalga Ģekilleri
TaĢıyıcı dalganın genliği, frekansı ve geniĢliği sabittir. PPM oluĢturabilmek için
taĢıyıcı dikdörtgen dalganın genliği ve geniĢliği sabit kalmak Ģartıyla konumu yani yeri
modüle edici SF sinyaline göre değiĢtirilir. Modüle edici sinyal sıfır iken darbenin yeri
değiĢmez. SF sinyali pozitif yönde değiĢirken darbenin konumu; darbe merkezine göre sola
doğru, negatif yönde değiĢirken sağa doğru kayar.
45
ġekil 3.6: PWM’den PPM’ye dönüĢümün dalga Ģekilleri
PPM basit Ģekilde PWM’nin türevini almak suretiyle elde edilebilir. PWM Ģeklindeki
farklı geniĢliklere sahip darbelerin türevi alındığında ġekil 3.6’da görülen pozitif ve negatif
iğne palslerden oluĢan dalga Ģekli elde edilir. Bu sinyal bir diyot ile doğrultularak sadece
pozitif iğne palsler seçilir. Bu pozitif iğne palsler kullanılarak yerleĢim konumu iğne palsin
tetiklediği an baĢlayan sabit genlikli darbeler üretilir.
3.2.4. PAM (Pulse Amplitude Modulation – Darbe Genlik Modülasyonu)
Uygulama Devresi
ġekil 3.6’da PAM (darbe genlik modülasyonu) elde etmek için düzenlenmiĢ basit bir
devre verilmiĢtir. Devre incelendiğinde SF sinyal jeneratörünün uçlarının doğrudan çıkıĢa
bağlı olduğu görülür. Diyotların tamamı açık devre iken SF sinyali olduğu gibi çıkıĢtan
alınır. Paralel bağlı hatlardaki diyotlardan ikisi (D1-D2 veya D3-D4) aynı anda iletime
geçtiğinde çıkıĢ yaklaĢık sıfır olur (ÇıkıĢ tam olarak sıfır olmaz çünkü diyotların eĢik
gerilimlerinin toplamı diyotların üzerinde kalır.).
SF sinyali uygulandıktan sonra kare dalga taĢıyıcı sinyal uygulanmadığı sürece çıkıĢ
sıfırdır çünkü SF sinyalinin pozitif alternanslarında D3 ve D4, negatif alternanslarında D1 ve
D2 iletkendir. Diyotların iletime geçmesi durumunda, çıkıĢ diyotlar üzerinden kısa devre
olacağından sıfır olur. Kare dalga sinyal frekansı, SF sinyal frekansının 455 katıdır. Devreye
kare dalga sinyal uygulandıktan sonra her pozitif darbe boyunca paralel hatlardaki
diyotlardan biri tıkanır. SF sinyalinin pozitif alternansı süresince D3 ve D4 iletimdeyken her
darbe geldiğinde D3 tıkanır ve SF sinyalin, darbe boyunca çıkıĢta olduğu görülür. SF
sinyalinin negatif alternansında ise D1 ve D2 iletimdedir. Bu durumda her darbe geldiğinde
D2 tıkanır ve SF sinyali, darbe boyunca çıkıĢta görülür.
Diyotların kare dalga darbelerde kesime götürebilmeleri için kare dalga sinyali
genliğinin SF sinyalinin tepe değerine eĢit ya da büyük olması gerekir.
46
ÇıkıĢa bağlanan osiloskopun Time/Div seçici düğmesi 1mS konumunda iken PAM
sinyalin zarfı görülür. Bu zarfın görünüĢü içi dolu SF sinyali Ģeklindedir. Time/Div kademesi
genliğinin SF sinyaliyle orantılı olarak değiĢen darbelerden oluĢtuğu görülür.
ġekil 3.7: PAM (darbe genlik modülasyonu) basit uygulama devresi
3.2.5. Darbe Genlik Demodülasyonu (Pulse Amplitude Demodulation)
Uygulama Devresi
PAM (darbe genlik modülasyonu) olarak vericiden yayılan sinyaldeki SF sinyalinin
ayrıĢtırılması iĢlemine darbe genlik demodülasyonu denir.
Genlik demodülasyonunda kullanılan herhangi bir dedektör devresi PAM
demodülasyonunda kullanılabilir. TaĢıyıcı sinyal, genlik modülasyonunda sinüsoidal
iĢaretlerden, PAM’da ise dikdörtgen darbelerden oluĢur. Hem genlik modülasyonu hem de
PAM’da RF sinyalin genliği, SF sinyaline uygun olarak değiĢir yani RF sinyalin zarfı SF
sinyalini taĢır. Dedektör katında taĢıyıcı sinyal atılarak sadece SF sinyali kullanılır.
ġekil 3.8: Darbe genlik demodülasyonu dalga Ģekilleri
ġekil 3.8’de verilen dedektör devresi ile hem genlik demodülasyonu hem de darbe
genlik demodülasyonu yapılabilir.
47
Devrede giriĢe taĢıyıcı genliği 5 volt olan ve 1KHz ile modüle edilen 455 KHz’lik (ya
da 1MHz) sinyal uygulanmaktadır. Modüleli sinyalin pozitif kısımlarında diyot iletime
geçer. RF sinyalin zarfını oluĢturan her darbede Ģarj olan kondansatör üzerindeki kesintisiz
gerilim çıkıĢtan alınır. Kondansatör üzerinde oluĢan gerilimin Ģekli RF sinyalin zarfı ile
aynıdır.
ġekil 3.9: Darbe genlik demodülasyonunun basit uygulama devresi
48
UYGULAMA FAALĠYETĠ Radar sayısal modülasyon uygulamalarını yapınız.
ĠĢlem Basamakları Öneriler
ġekil 3.6’daki devreyi kurunuz.
Devre elemanlarının sağlamlık
kontrolünü yapabilirsiniz.
Devreyi doğrudan deney bordu üzerine
kurabileceğiniz gibi delikli plaket üzerine
de kurabilirsiniz.
GiriĢ çıkıĢa osiloskop bağlantısını
yapınız.
Osiloskobun 1. kanalını (CH1) SF sinyal
kaynağı uçlarına ve 2. kanalını (CH2)
PAM ise çıkıĢ sinyalini ölçmek için
çıkıĢa bağlayabilirsiniz.
Volt/Div: 1V, Time/Div:1mS konumuna
getirebilirsiniz.
GiriĢe SF sinyali uygulayınız.
SF sinyal kaynağından sinüsoidal
seçiniz.
SF sinyal kaynağının çıkıĢını 5V/1KHz’e
ayarlayabilirsiniz.
TaĢıyıcı kare dalga sinyalini
uygulamadan önce çıkıĢın sıfır
civarında olduğunu görünüz.
Osiloskop proplarının doğru Ģekilde
bağlandığından emin olmalısınız.
ÇıkıĢ tam olarak sıfır olmaz çünkü
diyotların eĢik gerilimlerinin toplamı
çıkıĢta görülür.
SF sinyalini uyguladığınızda taĢıyıcı
kare dalga sinyalini de uygulayınız.
TaĢıyıcı sinyal kaynağından kare dalga
seçilmiĢ olduğundan emin olmalısınız.
TaĢıyıcı sinyal kaynağı çıkıĢını
5V/455KHz’e ayarlayabilirsiniz.
ÇıkıĢ sinyali zarfının SF sinyali ile aynı
Ģekilde ve içi dolu olduğunu dikkate
almalısınız.
doğru yavaĢça değiĢtiriniz.
DeğiĢim sırasında çıkıĢ sinyalinin zarfını
oluĢturan sinyalin, kesik kesik ve genliği
SF ile uyumlu değiĢen dikdörtgen dalga
sinyallerden oluĢtuğuna dikkat
etmelisiniz.
UYGULAMA FAALĠYETĠ
49
ġekil 3.8’deki devreyi kurunuz.
Devre elemanlarının sağlam olup
olmadıklarını kontrol edebilirsiniz.
Devreyi doğrudan deney bordu üzerine
kurabileceğiniz gibi delikli plaket üzerine
de kurabilirsiniz.
GiriĢ çıkıĢa osilaskop bağlantısı
yapınız.
Osiloskobun 1. kanalını (CH1) giriĢe, 2.
kanalını (CH2) ise çıkıĢa
bağlayabilirsiniz.
Volt/Div: 1V, Time/Div:1mS konumuna
getirmelisiniz.
GiriĢ sinyalini uygulayınız.
GiriĢ sinyalinin 5V/455KHz (veya
1MHz) taĢıyıcılı 1KHz darbe genlik
modüleli olduğuna dikkat etmelisiniz.
GiriĢe göre çıkıĢ sinyalinin değiĢimini
osilaskop ekranında inceleyiniz.
Modüle edici sinyalin frekansını
değiĢtirdiğinizde çıkıĢ sinyalinin
frekansının da değiĢtiğini
gözleyebilirsiniz.
“Geçmişten çok geleceği düşünmeliyiz çünkü orada yaşayacağız.” Jackson
BROWN
“Gelecek çalışkan olanlarındır.” M. Kemal ATATÜRK
50
ÖLÇME VE DEĞERLENDĠRME
AĢağıdaki cümlelerin baĢında boĢ bırakılan parantezlere, cümlelerde verilen
bilgiler doğru ise D, yanlıĢ ise Y yazınız.
1. (…) Radardan gönderilen bir elektromanyetik sinyal hedefe çarparak geri gelir.
2. (…) Radar kullanılarak belli bir bölgenin haritasını çıkarmak mümkün değildir.
3. (…) Analog sistem sadece 0 ve 1’lerden oluĢur.
4. (…) Dikdörtgen ya da kare dalgaya kısaca sinüsoidal iĢaret denir.
5. (…) Darbenin boyunun yani genliğinin değiĢtiği sisteme PAM (Darbe Genlik
Modülasyonu) denir.
6. (…) Genliği ve frekansı sabit dikdörtgen darbelerden oluĢan taĢıyıcı bir dalganın
(frekansı ve fazı sabit kalmak Ģartıyla) genliğinin SF sinyali ile değiĢtirilmesine PAM
(darbe genlik modülasyonu) denir.
7. (…) TaĢıyıcı dalganın genliği, frekansı ve geniĢliği her zaman sabittir.
8. (…) PPM oluĢturabilmek için taĢıyıcı dikdörtgen dalganın genliği ve geniĢliği sabit
kalmak Ģartıyla konumu yani yeri modüle edici SF sinyaline göre değiĢtirilir.
9. (…) Diyotların kare dalga darbelerde kesime götürebilmeleri için kare dalga sinyalin
genliğinin SF sinyalinin tepe değerinden küçük olması gerekir.
10. (…) PAM olarak vericiden yayılan sinyaldeki SF sinyalinin ayrıĢtırılması iĢlemine
darbe genlik modülasyonu denir.
DEĞERLENDĠRME
Cevaplarınızı cevap anahtarıyla karĢılaĢtırınız. YanlıĢ cevap verdiğiniz ya da cevap
verirken tereddüt ettiğiniz sorularla ilgili konuları faaliyete geri dönerek tekrarlayınız.
Cevaplarınızın tümü doğru ise “Modül Değerlendirme”ye geçiniz.
ÖLÇME VE DEĞERLENDĠRME
51
MODÜL DEĞERLENDĠRME
KONTROL LĠSTESĠ
Bu faaliyet kapsamında aĢağıda listelenen davranıĢlardan kazandığınız becerileri
“Evet” ve “Hayır” kutucuklarına ( X ) iĢareti koyarak kontrol ediniz.
Değerlendirme Ölçütleri Evet Hayır
1. ġekil 1.10’daki devreyi kurabildiniz mi?
2. Devreye enerji uyguladınız mı?
3. D1 üzerindeki gerilim değerinin P1 ile değiĢtirilebildiğini test ettiniz
mi?
4. D1 üzerindeki gerilim değiĢikliğinin çıkıĢ frekansını değiĢtirdiğine
dikkat ettiniz mi?
5. ÇıkıĢ sinyalini düzgün Ģekilde elde ettiniz mi?
6. SF sinyaline bağlı olarak modüleli çıkıĢ sinyalinin frekansının
değiĢtiğine dikkat ettiniz mi?
7. Desimal 26 sayısını BCD olarak kodlayabildiniz mi?
8. (567)8 oktal sayısını BCO olarak kodlayabildiniz mi?
9. A4 heksadesimal sayısını BCH olarak kodlayabildiniz mi?
10. 625 desimal sayısını 3 – ilave kodda ifade edebildiniz mi?
11. 1010 binary sayıyı gray kodlu sayıya çevirebildiniz mi?
12. 1101 gray kodlu sayıyı binarye çevirebildiniz mi?
13. F harfi, ASCII kodunda asenkron olarak gönderildiğinde oluĢacak
dalga Ģeklini çizebildiniz mi?
14. Analog SF sinyalini PCM’e dönüĢtürme iĢlemine ait blok Ģemayı
çizebildiniz mi?
15. Kuantalama iĢlemini açıklayabildiniz mi?
16. 7 volt analog SF sinyalinin üç bit kodlanmasını yapabildiniz mi?
Düzenli ve kurallara uygun çalıĢma
MODÜL DEĞERLENDĠRME
52
1. Mesleğe uygun kıyafet (önlük) giydiniz mi?
2. ÇalıĢma alanını ve aletleri tertipli, düzenli kullandınız mı?
3. Laboratuvar ortamının temizlik ve düzenine dikkat ettiniz mi?
4. ĠĢlem basamaklarının sırasına uygun davrandınız mı?
5. Zamanı iyi kullandınız mı?
DEĞERLENDĠRME
Değerlendirme sonunda “Hayır” Ģeklindeki cevaplarınızı bir daha gözden geçiriniz.
Kendinizi yeterli görmüyorsanız öğrenme faaliyetlerini tekrar ediniz. Bir sonraki materyale
geçmek için öğretmeninize baĢvurunuz.
53
CEVAP ANAHTARLARI
ÖĞRENME FAALĠYETĠ-1’ĠN CEVAP ANAHTARI
1 Doğru
2 YanlıĢ
3 Doğru
4 Doğru
5 Doğru
6 YanlıĢ
7 YanlıĢ
8 YanlıĢ
9 Doğru
10 YanlıĢ
ÖĞRENME FAALĠYETĠ-2’NĠN CEVAP ANAHTARI
1 YanlıĢ
2 YanlıĢ
3 YanlıĢ
4 Doğru
5 Doğru
6 Doğru
7 Doğru
8 Doğru
9 YanlıĢ
10 YanlıĢ
ÖĞRENME FAALĠYETĠ-3’ÜN CEVAP ANAHTARI
1 Doğru
2 YanlıĢ
3 YanlıĢ
4 YanlıĢ
5 Doğru
6 Doğru
7 Doğru
8 Doğru
9 YanlıĢ
10 YanlıĢ
CEVAP ANAHTARLARI
54
KAYNAKÇA
TEKÖZGEN Hasan, Hüseyin TAMER, Yılmaz SAVAġ, Zeki ERGELEN,
Vericiler, MEB Yayınları, 1990.
TAMER Hüseyin, Yılmaz SAVAġ, Zeki ERGELEN, Elektronik 11, MEB
Yayınları, 1990.
TEKĠN Engin, Metin BEREKET, Bilgisayar (Donanım) 10. Sınıf ĠĢ ve ĠĢlem
Yaprakları, MEB Yayınları, 2005.
TEKĠN Engin, Metin BEREKET, Elektronik Atelye ve Laboratuvar 2,
Kanyılmaz Matbaası, Ġzmir, 2003.
TEKĠN Engin, Metin BEREKET, Dijital Elektronik, Kanyılmaz Matbaası,
Ġzmir, 2003.
TEKĠN Engin, Metin BEREKET, Elektrik Elektronik ve Ölçme Uygulama
Kitabı-1, Kanyılmaz Matbaası, Ġzmir, 2007.
TEKĠN Engin, Metin BEREKET, Elektrik Elektronik ve Ölçme Uygulama
Kitabı-2, Kanyılmaz Matbaası, Ġzmir, 2007.
www.gyte.edu.tr
www.hho.edu.tr
www.cbs2007.ktu.edu.tr/bildiri/P_13.pdf
KAYNAKÇA