DENEY NO : 4 DENEY ADI : Modülatör ve Demodülatörleri ...Ÿme Tekniği LAB Deney4... · HABERLEŞME TEKNİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ 6 Fig. 4-5, DSB-SC yada SSB demodülasyonu

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.


(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


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.


(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


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:


(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:


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


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


(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


8. Taşıyıcı genliğini 600mVp-p olarak değiştirin. Osiloskop kullanarak Tablo 4-8’de


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


10

Tablo 4.2

Tablo 4.3


(4.DENEY)

11

Tablo 4.4

Tablo 4.5


12

Tablo 4.6

Tablo 4.7


(4.DENEY)

13

Tablo 4.8

Tablo 4.9


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.


(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.


16


(4.DENEY)

17


18


(4.DENEY)

19

Documents

DENEY NO : 4 DENEY ADI : Modülatör ve Demodülatörleri ...Ÿme Tekniği LAB Deney4... · HABERLEŞME TEKNİĞİ LABORATUVARI DENEY FÖYÜ 6 Fig. 4-5, DSB-SC yada SSB demodülasyonu