ANALOG HABERLEŞME Alper 0 BÖLÜM 1 ANALOG HABERLEŞME Alper ANALOG HABERLEŞME GİRİŞ KONULARI 1 Temel Kavramlar 1.1 Haberleşme Anlamlı bir bilginin değiş tokuş edilmesine haberleşme denir. (Exchanging Information). Günümüzde internet haberleşmesinin ve elektronik medyanın gelişmesi iletişim kavramına küresel (global) bir anlam katmış ve iletişim “küresel bilgi değiş-tokuşu “ anlamını kazanmıştır . ( Global Exchanging Information) İletişimin teknik,ekonomik ,sosyal ve kültürel boyutu vardır. Tam , kesintisiz ve yüzde yüz iletişim için iletişim engellerinin aşılması gerekir. İletişim engelleri: • mesafe • iletim ortamı zayıflatmaları • teknolojiyi takip için yeterli para • dil ve kültürel farklılıklardır Uzun mesafeler üzerinden haberleşebilmek için gerekli teknik donanımın sağlanması telekomünikasyonun konusudur. 1.2 Dünya İletişim Günü (World Telecommunication Day) Birleşmiş Milletler tarafından Mayısın 17’ si Dünya İletişim Günü olarak kabul edilmiştir.Dünya İletişim Gününün amaçları: • Global bilgi toplumunda , sosyal ve ekonomik hayatta iletişimin öneminin tartışılması • ITU (Intenational Telecom Union) Uluslar arası Telekom Birliğinin çalışmalarının altının çizilmesi ve dikkatlerin ITU’ya dolaylı olarak da Birleşmiş Milletler’e çekilmesidir. 1.3 ITU (Intenational Telecom Union)= Uluslararası Telekom Birliği Uluslar arası Telgraf Toplantısı ilk defa 17 Mayıs 1865 yılında Paris’te yapılmıştır. Bu toplantıda telgrafla ilgili ilk standartlar imza altına alınmıştır. Bu toplantı ITU’nun temelini oluşturmuştur. Birleşmiş Milletler Anayasası 1945 yılında kabul edilmiş ve 1947 yılında ITU Birleşmiş Milletler içerisinde bir ihtisas komisyonu olarak kurulmuştur. Bu komisyonun amacı dünya çapında telekomünikasyon alanında işbirliğini sağlamak ve işletme kolaylıkları geliştirmektir.Teşkilat merkezi Cenevre’dedir. Şu anda 185 ülke ITU’ya üye durumundadır. 1 ANALOG HABERLEŞME 1.4 Alper Elektronik-Haberleşmenin Tarihçesi Haberleşmenin tarihsel gelişimi içerisinde yer alan önemli olaylar aşağıda belirtilmiştir. Tarih Önemli Olay 1844 Telgrafın keşfi 1865 Paris ‘ te Uluslararası Telgraf Toplantısı 1876 Telefon patentinin Amerika’lı Alexander Graham Bell tarafından alınması 1889 Alman B.Strowger tarafında ilk telefon santralinin yapılması 1895 Radyo yayınlarının başlaması 1921 Amerika’da resmi radyo yayınının başlaması 1923 Televizyonun keşfi 1947 Birleşmiş Milletller İçinde ITU’nun Kurulması 1961 İlk Uydunun fırlatılması 1965 DARPA‘da bilgisayarların biribirleriyle iletişim kurabilmesi 1969 Arpanet çerçevesinde internet haberleşmesi 1969 Apollo 11’ in aya inmesi ve uydu iletişim projelerinin yoğunlaşması 1978 Mikroişlemci ve mikrodenetleyicilerin yaygınlaşması 1981 IBM tarafından ilk PC nin yapılması 1983 TCP/IP protokolünün Arpanet içerisinde kullanılması 2 ANALOG HABERLEŞME 1.5 Alper Haberleşme Sisteminin Başlıca Elemanları Tüm haberleşme sistemleri aşağıda gösterilen forma sahiptir. ALICI VERİCİ İLETİM ORTAMI GÜRÜLTÜ Şekil 1 Haberleşme Sisteminin Elemanları 1.5.1 Verici Gönderilecek işareti ortamda iletilecek şekle sokan veya kodlayan elektronik devrelerdir. Telsiz vericileri 2W-600 W, radyo vericileri 1000 W-10KW, baz istasyonları 25W, cep telefonu 3W (beklemede 500 mw) çıkış gücüne sahiptirler. 1.5.2 İletim Ortamı Verici tarafından kodlanan sinyali iletmeye yarar. İletim ortamları Kılavuzlu (guided- kablolu) veya kılavuzsuz (unguidedkablosuz olmak) olmak üzere ikiye ayrılır. Kılavuzlu iletim ortamı: Bakır kablo , bükümlü kablo , koaksiyel kablo, fiberoptik kablo, mikrodalga kılavuzu gibi kablolu ortamları ifade etmek için kullanılır. Kılavuzsuz iletim ortamı:Hava, su, boşluk gibi doğal ortamlardır. 1.5.2.1 İletim Ortamından Kaynaklanan bozulmalar ve gürültü İşaret Zayıflaması (Attenuation): İletişim mesafesi arttıkça sinyal zayıflar ve alıcıya yeterli enerji ulaşmaz. İşaret distorsiyonu : Ortam üzerinde ilerleyen sinyalin içerdiği farklı frekansların farklı zayıflamalarıla hedefe ulaşması 3 ANALOG HABERLEŞME Alper Gecikme distorsiyonu (dispersiyon) bozulması : Sinyali oluşturan farklı frekansların veya fiber optik kablo içindeki ışık ışınlarının farklı yollar takip etmesi sebebiyle hedefe farklı zamanlarda varmasının sonucu olrak işaret şeklinin değişmesi Gürültü: İşareti bozan ve sisteme ne zaman gireceği belli olmayan herhangi bir enerjidir.Güneş ışığı,flouresan lamba,motor ateşleme sistemleri birer gürültü kaynağıdır. Gürültü (bozucu etkiler) Çeşitleri: Interference:İstenmeyen sinyaller sistemimize girerek sinyalimizde bozucu etki meydana getirebilirler. İstenmeyen sinyallerin sisteme girerek sinyali bozmasına interference denir. Interference etkisinden kurtulmak için istenmeyen sinyal kaynakları sistem den uzaklaştırılır. Termal (Isıl ) Gürültü: Devreyi oluşturan; direnç,transistör vb. elemanlarda bulunan serbest elektronlar ortam sıcaklığı nedeniyle gürültü oluşturabilirler. Bu çeşit gürültü; termal gürültü , beyaz gürültü ya da Johnson gürültüsü olarak isimlendirilirler. Gürültü tarafından oluşturulan güc Johnson güç formülü ile ifade edilir. Pn=4kTB Bu formülde ; Pn:Gürültü tarafından üretilen güç k: Boltzman sabiti 1.38*10-23 J/K T:Sıcaklık (Kelvin) B:Bant genişliği (Hertz) Direnç tarafından oluşturulan termal gürültünün efektif voltaj değeri aşağıdaki formül ile ifade edilir. e n = 4kTBR Intermodulations Sinyaller harmonik ferkanslarının toplamından oluşur . 1 kHz lik bir kare dalga ;1KHz, 3KHz, 5KHz, 7KHz,...gibi sonsuz sayıda sinüzoidal tek harmonik frekanslarının toplamından oluşur. İki tane farklı kare dalga birlikte yükseltildiklerinde bu frekansların harmonikleri de beraber yükseltilirler. Bu harmonikler içinde yer alan 2 harmonik frekansının birbirine karışması intermodülasyon gürültüsü meydana getirir. 4 ANALOG HABERLEŞME Alper Crosstalk (Çapraz konuşma) Aynı kılıf içerisinde yan yana bulunan kablolardaki sinyallerin birbirine tesir etmeleridir.Crosstalk etkisinden kurtulmak için kablolar bükümlü yapılır. Shot gürültüsü Shot gürültüsüne transistör gürültüsü de denir. Bir diyot içindeki darbe gürültüsü aşağıdaki formül ile gösterilir. in = 2qe I dc BW qe : Elektron şarjı (1,6*10-19 C) Idc:Dc akım (Amper) BW : Bant Genişliği (Hertz) Darbe Gürültüsü: Çalışma şartlarına bağlı olarak ortaya çıkan etkilerdir.Elektrik motorlarlarının, ateşleme sistemlerinin ,elektromekanik rölelerin ürettikleri gürültüler iletilen data üzerinde bozucu tesir edebilirler Gürültü ile ilgili formüller SNR = sinyal gürültü sinyal gücü(W) gürültü gücü(W) sinyal voltaji(V) SNRdB = 20Log gürültü voltaji(V) SNRdB = 10Log Shannon İletilebilecek max bit kanal kapasite formülü C = B*log2(1+SNR) 1.5.3 Alıcı Verici tarafından kodlu olarak gönderilen işaretin kodunu çözen ve bilgiyi orijinal haline dönüştüren elektronik devrelerdir. 5 ANALOG HABERLEŞME 1.6 Alper Frekans ,Peryot ve Dalga Boyu Frekans:İşaretin 1 saniyedeki tekrarlama sayısıdır.Birimi Hertz’dir f= 1 T f=1 KHz=1000Hz=103 Hz f = 1 MHz=1 000 000= 106 Hz f=1GHz=1 000 000 000=109 Hz Peryot: 1 Herztlik işaretin kendini tamamlama süresidir.Birimi saniyedir. T= 1 f Dalga Boyu:Bir hertzlik işaretin aldığı yola dalga boyu denir. Birimi metredir λ= ışıkhızı c = frekans f λ= c 300000000 m / sn = f Hertz λ= 300 [m] f (MegaHertz) λ= 30 [cm] f (GigaHertz) Dalga boyunun pratik bulunuşu: Aşağıdaki formüller frekans gözönüne alınarak doğrudan kullanılabilirler Eğer frekans MHz olarak verilmişse ; λ= Eğer frekans GHz olarak verilmişse ; 300 [m] f (MHz) λ= 6 30 [cm] f (GHz) ANALOG HABERLEŞME Alper _________________________________________________________ ÖRNEK: f = 10 MHz ise λ = ? λ= 300.000.000 = 30 m 10.000.000 ______________________________________________________________ ÖRNEK: f = 300 MHz ise λ = ? λ= 300 =1m 300 ______________________________________________________________ ÖRNEK: f= 50 MHz ise λ = ? λ= 300 = 6m 50 ______________________________________________________________ ÖRNEK: Cep telefonunda f= 1GHz ise dalga boyunu bulunuz. λ= ÖRNEK: 30 = 30 cm 1 Cep telefonunda f = 900 MHz ise λ= 300 = 0,33 m = 33 cm 900 7 ANALOG HABERLEŞME Alper FREKANS VE DALGA BOYUNA AİT ÖRNEKLER _____________________________________________________________ f=1 GHz için λ dalga boyunu ve işaret peryodunu çizerek ÖRNEK: gösteriniz. ÇÖZÜM: dalga boyu 30 cm peryot T=1nsn T= 1 =10-9 saniye= 1 nano saniye f ______________________________________________________________ ÖRNEK: Aşağıda bir testere dişi işaretin osiloskopta elde edilen şekli verildiğine göre bu sinyalin frekansını bulunuz. 8 ANALOG HABERLEŞME Toplam Alper 833 mikrosaniye ÇÖZÜM: Bir hertzlik sinüs için geçen süre (T) 833µsn T= = 104,125µsn 8 1 Frekans = T f= 1.7 1 1000000 = = 9604 Hertz 104,25µsn 104,125 Modülasyon Bilgi işareti tarafından taşıyıcı frekansına ait herhangi bir (genlik,frekans,faz vb.) değiştirilerek , bilgi iletilmesine modülasyon denir. 1.8 özelliğin Modülasyonun Gerekliliği Bilgi işaretini göndermek için gerekli anten boyu , dalga boyunun katları olmak zorundadır.fm=3kHz lik bir bilgiyi modülesiz gönderirsek dalga boyu 100 km olur.Aynı işareti fc=100 MHz lik bir taşıyıcı ile gönderirsem dalga boyum 3 m olur. Anten boyları genellikle λ/2 ve λ/4 uzunluktadır. 9 ANALOG HABERLEŞME Alper ______________________________________________________________ ÖRNEK: fm = 3 kHz λ= c 300 = f 0,003 MHz λ= 300000 = 100000 m 3 Anten boyu λ ise 4 Anten boyu 25000 metre olmalıdır ÖRNEK: fc = 100 MHz λ= c 300 = =3m f 100 Anten boyu λ ise 4 Anten Boyu 75 cm olur ______________________________________________________________ 10 ANALOG HABERLEŞME 1.9 Alper Modülasyon Çeşitleri: Farklı modülasyon türleri aşağıdaki tabloda verilmiştir Modülasyon Analog Modülasyon Genlik Mod. Sayısal Modülasyon Açı Mod. Tam Sayısal Modülasyon VSB SSB DSB PM Delta Mod. Taşıyıcısı Bastırılmış Çift Yan Bant Analog Sayısal Modülasyon FM PCM PPM PWM PAM Taşıyıcısı Bastırılmamış Çift Yan Bant 1.Analog modülasyon 2.Dijital (Sayısal ) Modülasyon 1.1 Genlik Modülasyonu 2.1 Analog Sayısal Modülasyon 1.1.1 Çift Yan Bant Modülasyonu 2.1.1 PAM Modülasyonu (Darbe 1.1.1.1 Taşıyıcısı Bastırılmamış Çift Yan Genlik Modülasyonu) Bant Modülasyonu 1.1.1.2 2.1.2 PWM Modülasyonu (Darbe Taşıyıcısı Bastırılmış Çift Yan Bant Modülasyonu Genişlik Modülasyonu) 2.1.3 PPM Modülasyonu (Darbe 1.1.2 Tek Yan Bant Modülasyonu (SSB) Pozisyon Modülasyonu) 1.1.3 Artık Yan Bant Modülasyonu (VSB) 2.2 Tam Sayısal Modülasyon 1.2.Açı Modülasyonu 2.2.1 PCM Modülasyonu (Darbe Kod 1.2.1 Frekans Modülasyonu (FM) Modülasyonu) 1.2.2 Faz Modülasyonu (PM) 2.2.2 Delta Modülasyonu Şekil 2. Modülasyon Türleri 11 BÖLÜM 2 ANALOG HABERLEŞME Alper HABERLEŞME SİSTEMLERİNDE GÜÇ ORANI VE İŞARET DÜZEY BİRİMLERİ 2-1 Bell ve Decibell Sinyaller iletim hattı üzerinde giderken zayıflarlar. tekrarlayıcılar vasıtasıyla yeniden Zayıflayan bu sinyaller kuvvetlendirilerek hatta Zayıflamanın ya da kuvvetlendirmenin logaritmik ölçüsü Bell verilirler. labaratuvarı tarafından Amerika’lı Alexander Graham Bell’ in hatırasına Bell olarak isimlendirilmiştir. Bell ; bağıl güç ya da voltaj düzeyini logaritmik olarak ifade etmekte kullanılır. Bell= Log 10 Pçikiş Pgiriş (Güçlerin oranının logaritması Bell dir) Bell büyük bir birim olduğu için Bell’ in 10 katı olan decibell (dB) tanımı yapılmıştır.. İletim hattı üzerinde sinyal kuvvetlendirmesi varsa dB pozitif ,sinyal zayıflaması varsa dB negatif çıkar. Pgiriş Kuvvetlendirme veya Zayıflatma Pçıkış dB = 10 Log 10 Pçikiş Pgiriş (Güçlerin oranı olarak dB tarifi) dB = 20 Log 10 Vçikiş Vgiriş (Voltajların oranı olarak dB tarifi) 12 ANALOG HABERLEŞME Alper ______________________________________________________________ Örnek: Kuvvetlendirici girişi 1Watt olan bir sinyal , kuvvetlendirici tarafından 100 Watt’a çıkartılıyorsa kuvvetlendiricinin kazancını dB olarak bulunuz. Çözüm: Pgiriş=1W 10 Log 10 Pçıkış=100W Kuvvetlendirme 100 Watt =20 dB 1Watt _____________________________________________________________ Örnek: Zayıflatıcı girişi 100 Watt olan bir sinyal, zayıflatıcı tarafından 1 Watt’a düşürülüyorsa zayıflatmayı dB olarak bulunuz. Çözüm: Pgiriş=100W 10 Log 10 Zayıflatma Pçıkış=1W 1Watt = -20 dB 100 Watt ______________________________________________________________ Örnek: Bir kuvvetlendiricide çıkış gücü, giriş gücünün 2 katı ise dB olarak kazancı bulunuz. Çözüm: Pgiriş=1W 10 Log 10 Kuvvetlendirme 2 Watt = 3dB 1Watt 13 Pçıkış=2W ANALOG HABERLEŞME NOT: Alper 3 dB lik bir artış çıkış gücünün giriş gücünün 2 katı olması anlamına gelir. -3db’lik bir azalma çıkış gücünün giriş gücünün yarısı olması anlamına gelir. ______________________________________________________________ Örnek: Bir kuvvetlendiricide çıkış voltajı , giriş voltajının 2 katı ise dB olarak kazancı bulunuz. Çözüm: Pgiriş=1V 20 Log 10 Kuvvetlendirme Pçıkış=2V 2 Volt = 6dB 1 Volt NOT: 6 dB lik bir artış çıkıştaki voltajın 2 kat artması anlamına gelir. -6db’lik bir azalma çıkıştaki voltajın yarıya düşmesi anlamına gelir ______________________________________________________________ Örnek: Bir kuvvetlendiricide çıkış gücü, giriş gücünün aynı ise dB olarak kazancı bulunuz. Çözüm: Pgiriş=1W 10 Log 10 Kuvvetlendirme 1Watt = 0 dB 1Watt 14 Pçıkış=1W ANALOG HABERLEŞME Alper ______________________________________________ Örnek: Radyo alıcıları seçiciliği ve duyarlılığı olan ortalama 120 dB voltaj kazancı sağlayan yükseltme devreleridir. Bir radyo alıcısının antenine 1 mikrovolt’ luk bir sinyal geldiğinde hopalör çıkışındaki voltajı bulunuz. Çözüm: 1 microvolt 120 dB Radyo Alicisi Vgiriş=1µ V Kuvvetlendirme 120 dB 120 dB= 20 Log 10 6dB= Log 10 106= Vçıkış 1 mikro Volt Vçıkış 10 −6 Volt Vçıkış 10 − 6 Volt Vçıkış=106*10-6 Vçıkış=1Volt 15 Vçıkış=? ANALOG HABERLEŞME Örnek: Alper Bir radyo alıcısı 60 dB güç kazancı sağlamaktadır. Bu radyo alıcısının antenine 1 mikrowatt’lık bir güç geldiğinde hopalör çıkışındaki gücü bulunuz. Çözüm: Pgiriş=1µ W 60 dB= 10 Log 10 6dB= Log 10 106= Kuvvetlendirme 60 dB Pçıkış 1 mikro Watt Pçıkış 10 −6 Watt Pçıkış 10 − 6 Watt Pçıkış=106*10-6 Pçıkış=1 Watt 2.2 Referans Düzeyli Decibell dBm: Referans düzeyi olarak 1 mW alınır dB= 10 Log 10 Pçikiş Pgiriş dBm= 10 Log 10 Pçikiş 1mW 16 Pçıkış=? ANALOG HABERLEŞME Alper ______________________________________________________________ Örnek: 200 mW dBm olarak ifade ediniz? çözüm: 10 log 200 = 23 dBm ______________________________________________________________ Örnek: 2 W kaç dBm’dır. çözüm: dBm = 10log2W / 1mW dBm = 10log2000mW / 1mW dBm = 10log2000 = 33,41 =33,41 dBm dBv: Referans düzeyi olarak 1 Volt alınır dBv= 20 Log 10 Vçikiş 1Volt _____________________________________________________________ Örnek: 25,7 V’un dBv değeri nedir? çözüm: 20log 25,7 = 28,2 dBv ____________________________________________________________ Örnek: çözüm: 0,05 V’u dBv olarak ifade et? 20log 0,05 = 26 dBv 17 ANALOG HABERLEŞME Alper ______________________________________________________________ dBw: Referans düzeyi olarak 1 W alınır dB= 10 Log 10 Pçikiş Pgiriş dBw= 10 Log 10 Pçikiş 1W dBkw: Referans düzeyi olarak 1 kW alınır dBkw= 10 Log 10 Pçikiş 1 kW ______________________________________________________________ Örnek: Bir radyo istasyonunun çıkışı 2kW’dır. Bunu dB kW olarak hesap ediniz? çözüm: dBkW = 10logPçık / 1 kWatt dBkW = 10log2kW = 3 dBkW Neper Bir iletim hattı boyunca sinyal zayıflatmasını ifade etmek üzere neper kullanılır. Neper teorik çalışmalar için uygun olan bir birim olup pratikte decibel daha çok kullanılmaktadır. Neper akımlar oranının tabi logaritmasıdır I N = Log e 2 I1 Neper ve decibel arasında aşağıdaki formül ilişkisi vardır. dB=8.686*N Burda: dB: Decibel N:Neper 18 ANALOG HABERLEŞME Alper ___________________________________________________________ Örnek: 10 Neper kaçdecibel yapar? dB=8.68*10=86.8 10 Neper 86.8 dB yapar ______________________________________________________________ Örnek: 10 decibell kaç neper yapar? N=10/8.68=1.152 Neper Yapar ____________________________________________________________ 2-3 dB Verildiğinde güç oranlarının pratik bulunuşu Sinyal seviyelerindeki 10 dB lik bir artış oran olarak sinyal gücünün10 ile çarpılması anlamına gelir Sinyal seviyelerindeki 10 dB lik bir azalma oran olarak sinyal gücünün 10 ile bölünmesi anlamına gelir Sinyal seviyelerindeki 3 dB lik bir artış oran olarak 2 kat artışa karşılık gelir Sinyal seviyelerindeki 3 dB lik bir azalma oran olarak sinyal gücünün 2 ile bölünmesi anlamına gelir ________________________________________________________ örnek: Giriş gücü 3W olan bir sinyal 6 dB kuvvetlendirilirse çıkış gücü ne olur? çözüm: 3 W önce 3 dB kuvvetlendirilirse 6 W olur. Daha sonra 6W ,3dB kuvvetlendirilirse 12 W olur. 6 dB= 3 dB+ 3 dB * 2 * 2 =*4 Çıkış gücü=giriş gücü*4 Çıkış gücü=3*4=12 W 19 ANALOG HABERLEŞME Alper UZUN YOL İLE ÇÖZÜM dB= 10 Log 10 Pçikiş Pgiriş 6= 10 Log 10 Pçikiş 3W 0,6= Log 10 Pçikiş 3W 100,6= Pçikiş 3W Pçıkış=3,98*3=11,94W ______________________________________________________________ ÖRNEK: Giriş gücü 3W olan bir sinyal 16 dB kuvvetlendirilirse çıkış gücü ne olur? 16 dB= 10dB+3 dB+ 3 dB *10 *2 * 2 =*40 Çıkış gücü=giriş gücü*40 Çıkış gücü=3*40=120W ______________________________________________________________ ÖRNEK: Giriş gücü 3W olan bir sinyal 6 dB zayıflatılırsa çıkış gücü ne olur? ÇÖZÜM: 3 W önce 3 dB zayıflatılırsa yarıya düşer 1,5W olur. Daha sonra 1,5W ,3dB zayıflatılırsa 0,75W olur. -6 dB= -3 dB - 3 dB / 2 / 2 =/4 Çıkış gücü=giriş gücü/4 Çıkış gücü=3/4=0,75W ______________________________________________________________ 20 ANALOG HABERLEŞME Alper ÖRNEK: Giriş gücü 3W olan bir sinyal 17 dB kuvvetlendirilirse çıkış gücü ne olur? ÇÖZÜM 17 dB= +10dB+10 dB- 3 dB *10 Çıkış gücü=giriş gücü*50 Çıkış gücü=3*50=150W 2.4 *10 / 2 =*50 dB Verildiğinde voltaj oranlarının pratik bulunuşu ______________________________________________________________ ÖRNEK: Giriş voltajı 3Volt olan bir sinyal 6 dB kuvvetlendirilirse çıkış voltajı ne olur? ÇÖZÜM: 3 Volt ,6 dB kuvvetlendirilirse 6 Volt olur. 6 dB *2 Çıkış voltajı=giriş voltajı*2 Çıkış voltajı=3*2=6 Volt ______________________________________________________________ ÖRNEK Giriş voltajı 3Volt olan bir sinyal 14 dB kuvvetlendirilirse çıkış voltajı ne olur? ÇÖZÜM: 3 Volt ,6 dB kuvvetlendirilirse 6 Volt olur. 14dB= 20dB- 6 dB *10 /2 =5 21 ANALOG HABERLEŞME Alper Çıkış voltajı=giriş voltajı*5 Çıkış voltajı=3*5=15 Volt 22 BÖLÜM 3 ANALOG HABERLEŞME Alper GENLİK MODÜLASYONU 3.1 Çift Yan Bant Genlik Modülasyonu Tanımı Taşıyıcı işaretin genliği bilgi işaretine göre değiştirilirse genlik modülasyonu elde edilir. 3.1.1 Çift Yan Bant Genlik Modülasyonu Elde Edilmesi Genlik modülasyonu üretmekte kullanılan devreye modülatör denir Anten Tasiyici frekans üreteci Çikis Yükselteci Vc Balanced modulator V Rf yükselteç Modüleli çikis Bant geçiren filtre Vm Bilgi frekans üreteci Şekil 3.1 Çift Yan Bant Genlik Modülasyonlu verici blok şeması 23 ANALOG HABERLEŞME Alper 3.1.2 Bilgi İşareti Bilgi işareti düşük frekanslı işarettir. (Ses bandı için fm=3KHz lik bir işaretttir) Bilgi işaretinin matematiksel ifadesi : vm=VmSin2πfmt Bu formülde; vm =Bilgi sinyalinin anlık ac değerini Vm = Bilgi sinyalinin max genliğini fm :Bilgi sinyalinin frekansını gösterir. V (Volt) t (sn) Vm Şekil 3.2 Bilgi sinyali ( f= 1Hz) 3.1.3 Taşıyıcı İşaret Taşıyıcı işaret yüksek frekanslı sinüs ya da cosinüs şaretidir. Taşıyıcı işaretin matematiksel ifadesi : vc=VcSin2πfct Bu formülde; vc =Taşıyıcı sinyalinin anlık ac değerini Vc = Taşıyıcı sinyalinin max genliğini fc :Taşıyıcı sinyalinin frekansını gösterir. 24 ANALOG HABERLEŞME V (Volt) Alper VC t (sn) Şekil 3.3 Taşıyıcı Sinyali 3.1.4 Modüleli İşaret Volt (V) Modülasyonlu İşarette Taşıyıcı Genliğinin Değişmesi Zaman (t) Şekil 3.4 Genlik Modülasyonlu işarette taşıyıcı genliği ve frekansı 25 ANALOG HABERLEŞME Alper 3.1.5 Modüleli İşaretin Analizi Tm Vm t-t Tc Tc:Taşıyıcı işaretin peryodu 1 fc = Tc Tm:Bilgi işaretinin peryodu 1 fm = Tm Vm t-t :Bilgi işaretinin tepeden tepeye genlik değeri Vm = Vm ( t − t ) 2 Şekil 3.4 Modüleli İşaret de bilgi işaretine ait büyüklükler 26 ANALOG HABERLEŞME Alper 3.1.6 Modüleli İşaret Zarfı Genlik ( Volt ) Modülasyonlu İşaretin Zarf Dalga Şekli Zaman ( t ) Şekil 3.5 Modüleli işaret zarfı 3.1.7 Genlik Modülasyonunun Matematiksel İfadesi vm=V Sin2πf t (Bilgi işareti) vc=V Sin2πfct (Taşıyıcı işaret) v = (V + V Sin2πfmt)* Sin2πf t (Taşıyıcı genliğine binen bilgi m m c c m c işareti=Modüleli işaret ) v = VcSin2πfct + taşıyıcının kendisi VmSin2πfmt*Sin2πfct iki tane sinüs çarpımı 1 Vmsina*Vcsinb= - Vm * Vc[cos(a + b ) − cos(a − b )] 2 1 sina*sinb= - [cos(a + b ) − cos(a − b )] 2 Cos (a − b) Cos (a + b) sina*sinb= − 2 2 Vm Vm Cos2πt(fc-fm) Cos2πt(fc+fm) VmSin2πfmt*Sin2πfct= 2 2 27 ANALOG HABERLEŞME Alper Çift Yan Bant Genlik Modülasyonun Matematiksel İfadesi v = Modüleli işaret m= Vm Cos2πt(fc-fm) 2 VcSin2πfct + taşıyıcı işaret alt yan bant işareti Vm Vc Vm = mVc ⇒ Vm Cos2πt(fc+fm) 2 - üst yan bant işareti Vm mVc = 2 2 Çift Yan Bant Genlik Modülasyonun Matematiksel İfadesi (Modülasyon İndisli ) v = Modüleli işaret mVc Cos2πt(fc-fm) 2 VcSin2πfct + taşıyıcı işaret alt yan bant işareti - mVc Cos2πt(fc+fm) 2 üst yan bant işareti 3.1.7 Modülasyon İndisi Modülasyon indisi yapılan modülasyonun iyilik derecesini gösterir. m= Vm Vc m (Modülasyon indisi) Vm : Bilgi genliği Vc: Taşıyıcı genliği m >1 ise bozuk bir genlik modülasyonu. m = 1 % 100 genlik mod. (İdeal modülasyon) 0,5 < m < 1 iyi bir modülasyon vardır. ___________________________________________________________ ÖRNEK Vm = 3 bölüm Vc = 4 bölüm m = 3 / 4 = 0,7 ( %70 modülasyon vardır) 28 ANALOG HABERLEŞME Alper 3.1.8 Trapezoidal Dalga Şekilleri Trapezoidal dalga şekillerini elde etmek için; osiloskobun • Ch-1 girişine ‘Verici ÇıkışI’ bağlanır. • Ch-2’ye ‘Bilgi işareti’ bağlanır Osiloskop X-Y moduna alınır. Aşağıdaki şekle benzer trapezoidal şekli elde edilir. L2 L1 m= L 2 − L1 formülünden modülasyon indisi bulunur. L 2 + L1 ______________________________________________________________ ÖRNEK Çözüm m= L2=4 Birim L1=2 Birim ise modülasyon indisini bulunuz. L 2 − L1 4−2 = =2 / 6 = 1 / 3 = 0,33 L 2 + L1 4+2 29 ANALOG HABERLEŞME Alper ÇYB (DSB) Genlik Modüleli Şekillerin Anlamı ZAMAN EKSENLİ DALGA ŞEKİLLERİ m<1 İçin modüleli işaretin dalga şekli m=1 İçin modüleli işaretin dalga şekli m>1 İçin modüleli işaretin dalga şekli Şekil 3.6 TRAPEZOİDAL DALGA ŞEKİLLERİ m<1 İçin trapezoidal şekil m=1 İçin trapezoidal şekil m>1 İçin trapezoidal şekil Modüleli işaret zarfının trapezoidal dalga şekilleri 30 ANALOG HABERLEŞME Alper 3.1.10 Genlik Modülasyonunun Osiloskop İle Bulunması Osiloskop ile modülasyon indisini bulmak için ; DSB vericinin anten çıkışı osiloskoba bağlanarak modüleli işaretin dalga şekli osiloskop ekranında elde edilir. Şekil 3.7 elde edildikten sonra Vmax ve Vmin ölçülür. m= V max − V min V max + V min formülünden modülasyon indisi bulunur Genlik ( Volt ) Modülasyon İndisinin Bulunması Vmax Vmin Zaman ( t ) . m= Şekil 3.7 V max − V min V max + V min Modüleli işaret zarfından modülasyon indisinin bulunması 31 ANALOG HABERLEŞME Alper İkinci yol Genlik ( Volt ) Osiloskop Şeklinden Modülasyon İndisinin Bulunması Şekil 3.8 3.1.11 Modülasyon indisi : m m= Vmax(t-t) V V −V max( t − t ) + V max( t − t ) Vmin(t-t) Modüleli işaret zarfından modülasyon indisinin bulunması Bant Genişliği Bant Genişliği:İşaretin frekans spektrumunda işgal ettiği yere bant genişliği denir. 3.1.11.1 Çift Yan Bant Genlik Modülasyonunda Bant Genişliği Çift yan bant Genlik Modülasyonunda bant genişliği bilgi işaretinin frekansının 2 katıdır. BW=2fm mV c 2 Vc mV c 2 f (frekans) fc-fm fc fc+fm BW Şekil 3.9 Çift yan bant GM için frekans spektrumu 32 min( t − t ) min( t − t ) ANALOG HABERLEŞME Alper ______________________________________________________________ ÖRNEK fc = 100 kHz fm = 1 kHz Bant genişliği nedir? ÇÖZÜM BW=2fm BW=2 kHz ______________________________________________________________ ÖRNEK: Bir ÇYB GM kullanılmaktadır. sisteminde Frekans aşağıda verilen spektrumunda değerler oluşacak olan frekansların değerlerini ve genliklerini bulunuz, spektrumu çiziniz ve bant genişliğini bulunuz. VERİLENLER Vm = 10 V Vc = 10 V fc = 100 kHz fm = 1 kHz İSTENEN Frekans spektrumunu çiz ve bant genişliğini bul. ÇÖZÜM: m= Vm =1 Vc fc+fm = 101 kHz mVc =5ν 2 33 fc-fm = 99 kHz ANALOG HABERLEŞME Alper 10 V 5V 99 KHz fc-fm 5V 100 KHz fc f (frekans) 101 KHz fc+fm BW Bant genişliği =2*fm= 2 kHz Şekil 3.10 3.1.12 Örnek için frekans spektrumu ÇYB (DSB) Genlik Modülasyonunda Güç Hesabı Veff Vmax Şekil 3.11 t (sn) AC işaretin efektif değeri 34 ANALOG HABERLEŞME AC İşarette Güç Hesabı ÇiftYanBant GM İçin Güç Hesabi P=Veff*I Veff Veff P=Veff* = R R Veff = Alper Ptoplam=Ptaşıyıcı+Püstyanbant+Paltyanbant 2 Veff 2 2 V Pc = = c R 2R V max 2 Püstyanbant= Paltyanbant = V max Veff = 1,41 m 2 Pc 4 Veff = 0,707Vmax V max 2 P= R P= 2 Ptoplam=Pc+ m 2 Pc m 2 Pc + 4 4 V max 2 2R 2 P lsb m Pc = 4 Pc m 2 Pc Pusb = 4 f (frekans) fc-fm fc fc+fm Şekil 3.12 Çift Yan Bant Genlik Modülasyonunda güç spektrumu 35 ANALOG HABERLEŞME Alper _____________________________________________________ ÖRNEK: R = 50 Ω Vmax = 10V ise P=? ÇÖZÜM V max 2 P= 2R P= 100 100 P= 1W ÖRNEK Bir ses sinyalinin matematiksel ifadesi 10sin2π3200t dir.Bu bilgi işareti matematiksel ifadesi 20Sin2π300000t olan bir taşıyıcıyı modüle etmekte kullanılmaktadır. a) Ses sinyalini çiziniz. b)Taşıyıcı sinyalini çiziniz. c) Modüleli dalgayı ölçekli çiziniz. d)Modülasyon indisini ve modülasyon yüzdesini bulunuz. e) Frekans spektrumunda oluşacak frekans ve genlikleri çiziniz f) V=? (Modüleli işaretin matematiksel denklemini yazınız.) g) Bu işaretin frekans spektrumunda işgal ettiği bant genişliği nedir? BW=? h) Bu işaret empedansı 50 Ω olan bir anten ile ışıma yaptırılırsa ; Pc=? Payb=? Püyb=? Ptoplam=? ÇÖZÜM: a) Bilgi (Ses) İşaretinin dalga şekli 30 Genlik (Volt) 20 10 0 -10 1 -20 -30 Zaman ( t ) Şekil 1 a )Ses sinyali 36 ANALOG HABERLEŞME Alper b) Taşıyıcı Sinyali Genlik ( Volt ) 30 20 10 0 -10 1 -20 -30 Zaman ( t ) Şekil 1 b)Taşıyıcı Sinyali c) Modülasyonlu İşaretin Zarf Dalga Şekli 30 Genlik ( Volt ) 20 10 0 -10 -20 -30 Zaman ( t ) Şekil 1 c) Modüleli işaretin dalga şekli d) Modülasyon indisi (m) V 10 m= m = = 0,5 Vc 20 m=0,5 Modülasyon yüzdesi (M) M=m*%100 M=%50 37 ANALOG HABERLEŞME Alper e) Vc=20 V mV c V 10 = m = = 5V 2 2 2 5V fc-fm 296,800 KHz fc 300 KHz fc+fm 303,200 KHz frekans ekseni Şekil 1 e) Frekans spektrumu f) vm=VmSin2πfmt vc=VcSin2πfct (Bilgi işareti) (Taşıyıcı işaret) v = (Vc + VmSin2πfmt) Sin2πfct v = Vc Sin2πf c t + (Modüleli işaret) Vm V Cos 2πt ( f c − f m ) − m Cos 2πt ( f c + f m ) 2 2 v=20Sin2π300000t +5Cos2π296800t-5Cos2π303200t g) BW=2fm=2*3200=6400 Hz BW=6400 Hz 38 ANALOG HABERLEŞME Alper h) Ptoplam=Ptaşıyıcı+Püstyanbant+Paltyanbant Veff 2 2 V 400 Pc = = c = =4W R 2R 100 m 2 Pc 0,5 2 * 4 Püstyanbant= Paltyanbant = = = 0,25 W 4 4 Ptoplam=4 W+0,25 W+0,25 W=4,5 W Ptoplam=4,5 W ______________________________________________________________ 3.2 Tek Yan Bant Modülasyon 3.2.1 TekYan Bant Modülasyonunun Elde Edilmesi Genlik modüleli işaretin alt yan bant ya da üst yan bandından birisinin filtre yoluyla seçilmesiyle elde edilir.Uzak mesafelere bilgi göndermek için tercih edilir. SSB:Single Side Band 3.2.2 SSB (Tek Yan Bant Modülasyonu) Elde Etme Metodları 3.2.2.1 İki filtre kullanan SSB Verici Genlik Modüleli sinyal elde edildikte sonra anahtarlama devresi ile alt yan bant ya da üst yan bant tan bir tanesi seçilir. 39 ANALOG HABERLEŞME Alper ÜYB FILTRE Tasiyici Kuvv. Anten Balanced mod SSB ÇIKIS AYB FILTRE ses Şekil 1 e) Frekans spektrumu İki filtre kullanan SSB Verici fc-fm fc+fm fc Üst yan bandın seçilmesi 40 f (frekans) ANALOG HABERLEŞME Alper 3.2.2.2 İki kristal kullanan SSB Verici Balanced mod filtre SSB ÇIKIS Fm (Bilgi) AYB KRISTAL ÜYB KRISTAL İki Taşıyıcı Kullanan SSB Verici ____________________________________________________________ ÖRNEK: Bilgi sinyali fm=2 kHz olsun. Yan bant filtresi 1000 kHz geçirmek için ayarlı olsun. LSB (AYB) ve USB (UYB) frekanslarını bulalım. Üst yan bant formülü fc + fm = UYB fc+fm= 1000 kHz fc2 = 1000-2 = 998 kHz Alt yan bant formülü fc-fm=AYB Alt yan bant de filitre sabit fc1=1002 kHz 3.2.2.3 SSB de BANT GENİŞLİĞİ BW=fm dir. (GM nu bant genişliğinin yarısıdır.) 41 Kristal BÖLÜM 4 ANALOG HABERLEŞME Alper RADYO ALICILARI 4.1 Süperheterodin Alıcı Radyo alıcıları ortamdaki elektromanyetik sinyali alır kuvvetlendirir ve hoparlöre iletir. Radyo alıcılarında iki özellik bulunur, bunlar 1) Duyarlılık 2) Seçicilik Duyarlılık; radyo alıcılarının ortamdaki zayıf sinyalleri yakalayıp kuvvetlendirebilme özelliğidir. Kuvvetlendirme devreleriyle ilgilidir. Seçicilik; ortamdaki farklı sinyaller içerisinden istediğimizi çekip alabilme özelliğidir. Filtre devreleriyle ilgilidir Radyo alıcısı tasarlarken ilk önce filtre devreleri tasarlanır Anten Mixer Ara Frekans Yükselteci Demodülatör Ara frekans 455 kHz RF Yükselteç Ses Yükselteci Otomatik Kazanç Kontrolü Local Osilatör Şekil 4.1. Genlik Modüleli süperheterodin radyo alıcısının blok şeması 42 ANALOG HABERLEŞME 4.2 Alper Elektronik Tuner Rf yükselteç ,mixer ve lokal osilatör üçlüsünden meydana gelen devreye tuner katı denir. Tuner katının görevi ; sinyali seçip almak, yükseltmek, ve ara frekansı elde etmektir. Farklı frekansları seçmek için tuner katında varikap diyot kullanılıyorsa bu tip tunere elektronik tuner denir. Aşağıda elektronik tunerin blok şeması verilmiştir. Anten fs RF Yükselteç Cs fs Mixer Ara frekans katina Ls Csmax Csmin Cs Cs Csmax Csmin Csmax Csmin Ayarlanabilir direnç fo -1 ile -15 V arasi tuner voltaji Local Osilatör Lo Cs Csmax Csmin Cpader Şekil 4.2. Elektronik Tuner 43 fif ANALOG HABERLEŞME Alper 4.2.1 Tuneri Oluşturan Katların Görevleri 1. RF Yükselteç Katının Fonksiyonu 1. İstenen frekansı seçmek 2. İstenmeyen sinyalleri filttre etmek. 3. Zayıf RF sinyalini kuvvetlendirmek 4. Alıcının toplam kazancının kontrolüne yardımcı olmak 5. Hayal frekansının girmesini engellemek 2. Mixer Katının Fonksiyonu Lokal Osilatörden gelen fo frekansı ile , Rf yükselteçden gelen fs sinyalini karıştırırarak ara frekansı üretir. Genlik modüleli alıcılarda ara frekans fif= fo-fs=455 kHz dir Mixer çıkışı aşağıdaki frekanslardan birisi olabilir.Bu frekanslardan gerekli olan filtre devresi ile seçilir. fo-fs fo+fs fs-fo fs fo 3. Local Osilatör Katının Fonksiyonu Ara frekansın üretilebilmesi için gerekli olan fo frekansını üretir. fo = fs + fif fo frekansını fs frekansından ara frekans kadar yüksek yapabilmek için, lokal osilatör katında Cs varikap kondansatörüne seri olarak bir kondansatör bağlanır. Bu kondansatöre pader kondansatörü denir. Pader kondansatörünü bulmak için aşağıdaki formül kullanılır. C O max C S max (C s min + C p ) = C O min C s min (C s max + Cp ) Lo = Lo = 1 (2πf o max )2 C o min 1 (2πf o min )2 Co max 44 ANALOG HABERLEŞME Alper 4.2.2 Yükselteç Transistör Devresi Antenden gelen sinyalleri transistör tarafından komple yükseltir. Ancak transistöre bağlı olan LC devresi istenilen frekansı seçmeye yarar. 4.2.4 Radyo Alıcılarında Filtre Devreleri Filitre devreleri genellikle L-C devreleridir. LC devreleri seçicilik işlemini yaparlar. Filtre devreleri istenen bant genişliğini süzerler.Filtre eğrisi aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.Seçicilik eğrisinde rezonans frekansının 3 dB aşağısında kalan noktalar arasında kalan bölge bant genişliği olarak tanımlanır. ( BW= f2-f1) fr = Q= 1 2π LC ωL R Rezonans frekansı Q: İyilik faktörü zayiflatma ω=2 πf r 0 dB -3 dB -3 dB fc1 fc2 fr f (frekans) BW Şekil 4.3. Seçicilik Eğrisi 45 ANALOG HABERLEŞME Alper LC Seçici devrenin bant genişliğini şu formülden buluruz. BW = fr Q BW : Bant genişliği. Bant genişliğinin küçülmesi için Q’nun büyümesi gerekir. R: Bobin sargılarının iç direnci Dar bant genişliği için, büyük Q gereklidir. Q’nun büyümesi R direncinin küçülmesi bağlıdır. R’ direncinin mümkün olduğu kadar küçük olması gerekiyor. ______________________________________________________________ ÖRNEK: İki dönüşümlü bir süperheterodin alıcıda f=50 MHz alınmak istenmektedir. (1.ara frekans değeri =10 MHz) Q=10 olduğuna göre işaretin bant genişliğini bulunuz.Hayal frekansının sisteme girip girmediğine karar veriniz. ÇÖZÜM fr 50 = = 5MHz Q 10 fc2=52,5MHz BW = fc1=47,5 MHz Bant 47,5 MHz ile 52,5 MHz arasındadır 46 ANALOG HABERLEŞME Alper 0 dB -3 dB -3 dB fc 1 fc 2 fr 47,5 MHz 50 MHz 52,5 MHz f (frekans) BW= 5 MHz Şekil 4.4. Soru 4 için filtre eğrisi Birinci hayal frekansı fi1=fr+2fıf fi1=50+20=70 MHz (Hayal frekansı bandın dışındadır.) İkinci hayal frekansı fi2=fr-2fıf fi2=50-20=30 MHz (Hayal frekansı bandın dışındadır.) Sonuç:Hayal frekansı sisteme girmez _____________________________________________________________ 4.2.5 Varikap Diyot + = ŞEKİL 4.5 Varikop diyot ayarlanabilir kondansatöre eş değerdir 47 ANALOG HABERLEŞME Alper Varikap diyot üzerine uygulanan ters voltaj ile kapasite değeri değişen diyotlardır. Varikap diyot tuner devrelerinde ,FM modülatör devrelerinde kullanılır. Tuner devrelerinde kullanılan varikap diyot ile seçilebilecek frekans ayar oranı: Frekans ayar oranı Cs max f s max = Cs min f s min ÖRNEK: 2 Bir LC rezonans devresinde kullanılan bobinin değeri 20 mH ve varikap diyotun değeri 20pF ile 180 pF arasında olduğuna göre ; a) Frekans ayar oranını bulunuz b) Maksimum ve minimum rezonas frekansını bulunuz ÇÖZÜM L=10mH Cmin=20 pF Cmax=180 pF Frekans ayar oranı C max f max = C min f min 2 f 180 = 9 = max 20 f min f 9 = max f min 2 f max =3 f min Maximum rezonans frekansı: frmax = 1 2π LC min 48 ANALOG HABERLEŞME frmax = frmax = frmax Alper 1 2π 100 * 20 * 10 −16 1 2π * 10 −8 2000 10 8 = = 355892 Hz 2π * 44,72 frmax=355,892 KHz Minimum rezonans frekansı: frmin = frmin = frmin = frmin = frmin = frmin = frmin 1 2π LC max 1 2π 10 * 10 −3180 * 10 −12 1 2π 100 * 10 − 4180 * 10 −12 1 2π 100 * 180 * 10 −16 1 2π * 10 −8 18000 1 2π * 10 −8 * 134,16 10 8 = = 118627 Hz = 118,627 KHz 2π * 134,16 frmin=118,627 KHz İşlemin Doğrulanması f max 355,892 = =3 f min 118,627 49 BÖLÜM 5 ANALOG HABERLEŞME Alper FREKANS MODÜLASYONU 5-1 Frekans Modülasyon İhtiyacı Yüksek güçlü vericiler yapıldığında sinyal/gürültü oranının iyi olması istenir.Genlik modülasyonlu vericilerde yüksek güçlerde sinyal/gürültü oranı problem olarak karşımıza çıkar.Bu problemden kurtulmak için frekans modülasyonu geliştirilmiştir.GM devrelerine göre FM devrelerinde farklı olarak limiter devreleri, PLL sentezör devreleri ve vurgu (emphasis) devreleri kullanılır. Frekans modülasyonunda taşıyıcı işaretin frekansı, bilgi işaretinin genliğine göre değişir. 5.2 Frekans modülasyonunun avantajları ve dezavantajları Avantajları: 1. Sinyal üzerine binen gürültü seviyesi kesilebildiği için ses kalitesi yüksektir 2. Frekans modülasyonunun gürültü bağışıklığı genlik modülasyonundan daha iyidir. 3. FM in yakalama etkisi vardır. Bu etkiden dolayı istenmeyen sinyalleri kolaylıkla yok edebilir. ( Yakalama etkisi (Capture) :Aynı frekanstaki iki sinyalden hangisinin çıkış gücü fazla ise o sinyal alıcı tarafından alınır. 4. PLL sentezör devreleri kullanır Dezavantajları 1. FM çok büyük bant genişliği kullanır 2. FM devreleri daha pahalıdır. 50 ANALOG HABERLEŞME 5.3 Alper FM Matematiği νc = VcSin2πfct (Bilgi işareti) νm = VmSin2πfmt (Taşıyıcı işareti) fi=fc+kvm (Anlık frekans) fi=fc+k VmSin2πfmt ∆f=KVmmax fi=fc+ ∆f Sin2πfmt νc :fm modüleli işareti göstersin νc = VcSin[2π(fc+ ∆fSin2πfmt)t] νc = VcSin[2πfct - ∆f / fm Cos2πfmt] Sin.Sin = Cos mf = mod. indisi νc = VcSin(2πfct - mfCos2πfmt) Taşıyıcı frekansının genliğe bağlı olarak değişmesine taşıyıcı salınımı Cs denir. Taşıyıcı Salınması Cs = 2∆f Bilgi genliği max ise f = fc + ∆f Bilgi genliği min ise f = fc – ∆f mf = Äf fm mf = Mod. İndisi ∆f = Frekans Sap fm = Bilgi İşareti Yüzde modülasyon M = (∆fgerçek / fmmax) x100 _______________________________________________________________ Örnek. Taşıyıcı frekansı fc = 108 MHz. ve ∆f = 1 MHz (frekans sapması) ise taşıyıcının alacağı maksimum ve minimum frekans değerini bulunuz. f = fc+∆f = 109 MHz Bilgi işaretinin genliği max. ise f = fc – ∆f = 107 MHz Bilgi işaretinin genliği min. İse 51 ANALOG HABERLEŞME 5.4 Alper Frekans modülasyonunda bant genişliği Bir FM sinyali sonsuz sayıda yan bant içerir. Bant genişliği hesaplanırken önemli yan bant sayısı hesaba katılır. Aşağıdaki şekilde bir FM sinyalin frekans spektrumu gösterilmiştir. J0 J1 J1 J2 J2 J3 J3 J5 fc-5fm J4 J4 fc-4fm fc-3fm fc-2fm fc-fm fc fc+fm fc+2fm fc+3fm J5 fc+4fm fc+5fm Frekans ekseni FM Sinyal Için Frekans Spektrumu Şekil 5.1 FM Sinyal İçin Frekans Spektrumu Frekans modülasyonunda bant genişliğini bulmak için 2 formül kullanılır. 1. BW = 2 x fm* önemli bant sayısı 2. BW = 2* (∆f + fm) (Tablo kuralı) (CARSON Kuralı) Önemli yanbant sayısı belirlerken harmonik genliğine bakılır. Taşıyıcı genliğinin %1 oranına kadar olan harmonik genlikler alınır. Geri kalan kısım alınmaz. 52 ANALOG HABERLEŞME Alper Önemli yan bant sayısı belirlenirken aşağıda verilen tablo kullanılır. Tablo taşıyıcı genliği 1Volt alınarak normalize hale getirilmiştir. Mod. İnd. J0 J1 J2 J3 J4 J5 J6 J7 J8 Taşıyıcı 1 st 2nd 3d 4th 5th 6th 7th 8th 0,0 1,00 - - - - - - - - 0,25 0,98 0,12 - - - - - - - 0,5 0,94 0,24 0,03 - - - - - - 1,5 0,51 0,56 0,23 0,06 0,01 - - - - 1 0,77 0,44 0,11 0,02 - - - - - 2 0,22 0,58 0,35 0,13 0,03 - - - - 3 -0,26 0,34 0,49 0,31 0,13 0,04 0,01 - - 4 -0,40 -0,07 0,36 0,43 0,28 0,13 0,05 0,02 - 5 -0,18 -0,33 0,05 0,36 0,39 0,26 0,13 0,05 0,02 Bessel Fonksiyonuna bağlı olarak elde edilen, modülasyon indisine bağlı yan bant ve taşıyıcı genliklerini gösterir tablo 53 ANALOG HABERLEŞME Örnek. Alper Vc=1Volt (Taşıyıcı genliği ) iken m=1 için önemli yan bant genliklerini frekans ekseninde gösteriniz. ÇÖZÜM J0 0.77 J1 0.44 J1 0.44 J2 J2 J3 0.02 0.11 0.11 J3 0.02 Frekans ekseni m=1 için önemsenebilir yan bantlar ______________________________________________________________ Örnek. Bir FM sinyal için ; taşıyısı frekansı fc=100 MHz, mf = 2 , fm = 3 kHz verildiğine göre bant genişliğini bulunuz, frekans spektrumunu çiziniz. çözüm 1. Tablo kuralına göre;BW = 2 * fm * önemli yanbant sayısı BW= 2 x 3 x 4 = 24 kHz 2. Carson kuralına göre; BW = 2* (∆f + fm) mf = Äf fm ∆f = m f * f m ∆f = 6 54 ANALOG HABERLEŞME Alper BW=2*(6+3)=18 kHz Frekans Spektrumu fm=3kHz=0.003MHz fc+fm=100+0.003=100.003 MHz fc-fm=100-0.003=99.997 MHz 0.58 0.58 J1 J1 0.35 0.13 J4 99.991 0.35 0.22 J2 J0 J3 0.03 99.988 J2 99.994 99.997 100 0.13 J3 0.03 J4 100.003 100.006 100.009 100.012 Mega Hertz Frekans ekseni Soru için frekans spektrumu ___________________________________________________________________ Örnek Cep telefonları için frekans sapması 12 kHz ve bilgi frekansı(ses) 3 kHz olduğuna göre bant genişliğini bulunuz . çözüm ∆F = 12 kHz fm = 3 kHz BW = 2* (∆f + fm) CARSON Kuralı BW = 30 kHz ________________________________________________________________ Örnek. Verilenler: Vc = 5V (Taşıyıcı frekans genliği) fc = 100 MHz (Taşıyıcı frekansı) Vm = 5V (Bilgi işaret genliği) fm = 20 kHz (Bilgi işaretinin frekansı) 55 ANALOG HABERLEŞME K = 1 kHz / 1V Alper (Frekans sapma sabiti) İstenen: Spektrumda oluşacak olan frekansları çiziniz. Bant genişliğini bulunuz. Fm spektrumu çiziniz. çözüm K nın kullanılması: ∆f=KVmmax K = 1 kHz / 1V ise, fc = 100000 kHz. bilgi işaretinin genliğindeki 1 V artış taşıyıcı frekansını 1 kHz artırır ve taşıyıcı frekansı 100001 kHz olur. Bilgi işaretinin genliğindeki 5 V artış, taşıyıcı frekansını 5 kHz artırır ve fc = 100.005 MHz olur. ∆f = 1kHz *5v / 1V ∆f = 5 kHz mf = Äf 5 = f m 20 mf = 0,25 Bessel fonksiyon grafiğinden veya tablodan mf = 0,25 için bakılır J0 = 0,98 J1 = 0,12 Taşıyıcı genliği 5 Volt alındığında tablo değerleri 5 ile çarpılır ( Tablo , taşıyıcı genliği 1 V alınarak düzenlenmiştir.) J0 = 0,98*5=4.9Volt J1=0.12*5=0.6 Volt fm = 20 kHz =0.020 MHz fc+fm=100.02 MHz fc-fm=99.98 MHz 56 ANALOG HABERLEŞME Alper 0.98*5=4.9 Volt J0 0.12*5=0.6 Volt J1 0.12*5=0.6 Volt J1 100 99.98 100.02 Mega Hertz Frekans ekseni Soru için frekans spektrumu 5-4 FREKANS MODÜLELİ VERİCİ BLOK ŞEMASI fvco=fref*k fvco Ön Vurgulu VCO RF Yükselteç RF Çikis Hesaplama Örneği Ses Yükselteci Kati Dip Switch 1 de SW5 Açık ise k=656 Dip Switch2 de SW3 Açık ise h= 16 fref=2.4576/16=153.6 kHz VCO frekansı = k*fref =656*153.6=100.7 MHz Ön Bölücü Ses Girisi Faz Karsilastirici f0 Programlanabilir Bölücü fref Dip Switch 1 Switch1 “on” k=640 Switch2 “on” k=644 Switch3 “on” k=648 Switch4 “on” k=652 Switch5 “on” k=656 Bölücü Ana Osilatör Ana osilatör frekansi 2.4576 MHz Switch1 Switch2 Switch3 Switch4 Dip Switch 2 “on” h=18 fref=2.4576/18=136.5 KHz “on” h=17 fref=2.4576/17=144.56 KHz “on” h=16 fref=2.4576/16=153.6 KHz “on” h=15 fref=2.4576/15=163.84 KHz 57 ANALOG HABERLEŞME Alper Rf osilatör anten RF güç Yükselteç Modülatör Preemphsis Ses yükselteci mikrofon Basit FM Verici Blok Şeması Rf Yükselteç Mixer Ara Frekans yükselteci Genlik Sinirlayici Local Osilatör FM Alıcı Blok Şeması 58 PLL Demodulator Deemphasis ve Ses yükselteci ANALOG HABERLEŞME Alper C Ses Girisi Frequency modulator R1 R2 (a) Pre-emphasis circuit Ön-vurgu devresi Tiz sesler kuvvetlendirilir Preemhasis devresi (Ön vurgu devresi) 6 dB/octave slope 3 dB 0 dB Fu = 30kHz 2122 Hz (b) Pre-emphasis Preemphasis eğrisi 59 Pre-emphasized Ön vurgulu Fm output ANALOG HABERLEŞME Fm giris Fm demodulator PLL demodulator Alper De-emphasis circuit Audio (Ses çikisi) out ( c ) De-emphasis circuit Tiz seslerdeki kuvvetlendirme kaldirilir Deemphasis devresi Pre-emphasis frequency response +3 dB 0 dB -3 dB Combined frequency response De-emphasis frequency response 2122 Hz frequency (d) De-emphasis curve (e) Combined frequency response Deemphasis eğrisi ve alıcıda alıcıda preemhasisin deemphasis ile yok edilmesi 60 ANALOG HABERLEŞME 5-5 Alper PLL Faz Dedektörü Faz dedektörleri ;fm sentezörlü vericilerde , fm alıcılarda demodülasyon işleminde , uydu takip devrelerinde , dar bant keskin filtre devrelerinde kullanılırlar. DC O U TP U T INPUT SIGNAL fm Phase PHASE detector DETECTOR Low-pass LOW-PASS filter FILTER LOCKED OUTPUT vco VCO fm fvco=fc PLL Devresinin blok şeması Faz dedektörü :Çarpıcı devredir.fm ve fvco frakanslarını çarpar.Girişindeki iki işaret arasındaki frekans farkı ya da faz farkına orantılı olarak çıkışında dc voltaj üretir. Low pass filter: Alçak geçiren filtre.Çarpıcı devre çıkışındaki toplam ve fark frekanslarından fark frekansı içeren bileşeni geçirir. 1 VmSina*VcSinb= - Vm * Vc[cos(a + b ) − cos(a − b )] 2 VmSin2πfmt*VcSin2πfct= Filtre çıkışı =Vdc= Vm *Vc Cos2πt(fc-fm) 2 - Vm *Vc Cos2πt(fc+fm) 2 Vm *Vc Cos2πt(fc-fm) 2 Faz dedektör girişinde fc=fm ise PLL kitlenir ve Cos0=1 Vdc= Vm *Vc olur. 2 VCO: (Voltage controlled Oscillator) Serbest salınım frekansını üretir.Filtre çıkışındaki DC voltaja göre salınım yaptığı frekans değerini değiştirir. 61 ANALOG HABERLEŞME Alper Vdc(Faz dedektör çıkışı) Vmax Vmax+Vmin ----------------2 Vmin ϕ (Faz farkı) 00 900 1800 Faz dedektörünün çıkışı Vdc Vdc Vmax Vmax Vdc V max + V min 2 f VCO V max + V min 2 Vmin Vmin 00 derece 900 derece 1800 derece faz fmin VCO ‘ nun ürettiği frekans girişindeki dc voltaj ile ters orantılıdır 62 f free fmax f frekans ANALOG HABERLEŞME 5.6 Alper PLL Entegreler: LM565 from National (VCO serbest salınım frekansı : 300 KHz’ den 500 KHz’e kadar) LM565C from National (VCO serbest salınım frekansı : 250 KHz’ den 500 KHz’e kadar) NE 560B from Signetic (VCO serbest salınım frekansı : 15 MHz’ den 30 MHz’e kadar) NE 564 from Signetic (VCO serbest salınım frekansı : 45 MHz’ den 50 MHz’e kadar) 74HC/HCT4046A /7046A (Philips High speed CMOS based) 17 MHz’ e kadar frekans bölücü olarak 74192 veya 7490 veya The more modern version of the TTL 74192, is the 74HC/HCT192 NE560-TO NE567 from signetics MC4046 COS-MOS from MOTOROLA NTE989 from NTE ELECTRONICS Vin input PHASE COMPARATOR DETECTOR Vd Signal output FILTER Voltage controlled oscillator Vo AMP Reference output Referans çıkış ucu 6 numaralı ucdur 63 Vf ANALOG HABERLEŞME 5-7 Alper PLL Frekans Sentezör DC O U TP U T INPUT referans SIGNAL fm Phase PHASE detector DETECTOR Low-pass LOW-PASS filter FILTER vco VCO LOCKED OUTPUT N*fm fc :N PLL frekans sentezör devresinin blok şeması DC O U TP U T Sabit kristal frekansi fm=100KHz Phase PHASE detector DETECTOR Low-pass LOW-PASS filter FILTER vco VCO fc :N fc=100KHz Frekans anahtarlama devresi PLL Frekans Sentezör Kararlı referans osilatörünün frekansı frekans sentezleyici vericinin çıkış frekansları arasındaki artış adımlarını verir.Kanal 1 den Kanal 2 ye geçiş sırasında , frekans kararlı referans osilatörünün frekansı kadar artar. 64 LOCKED OUTPUT fx 1 MHz ANALOG HABERLEŞME Alper Sistemin Çalışması • VCO nun başlagıçtaki serbest salınım frekansını 1 MHz alalım .Sistemin kitlemesi için N=10 ve fc=100 KHz olması gereklidir. • N=11 yapılırsa fc=90,90 KHz ve fm>fc dir. fm nin fc den büyük olması faz açısını büyütür. Faz açısı büyüyünce faz dedektör çıkışındaki Vdc küçülecek ve VCO çıkış frekansı yükselecektir. Sistem kitlendiğinde; VCO çıkışı 1,1 MHz , N=11 ve fc=100 KHz olur. Sistem kitlendiğinde fm ve fc işaretleri arasındaki faz farkı 90 derece olacaktır. • N=9 yapılırsa fc=111.11 KHz ve fm<fc dir. fm nin fc den küçük olması faz açısını küçültür. Faz açısı küçülünce faz dedektör çıkışındaki Vdc büyüyecek VCO çıkış frekansı küçülecektir.. Sistem kitlendiğinde VCO çıkışı 900 KHz , N=9 ve fc=100 KHz olacaktır. Sistem kitlendiğinde fm ve fc işaretleri arasındaki faz farkı 90 derece olacaktır. • N bölüm oranı neticesinde ortaya çıkan frekansın PLL devresinin capture yakalama frekansı içinde olmak zorundadır. • N bölüm oranı değiştirilerek PLL devresinin capture yakalama frekansı içerisindeki herhangi bir frekans verici çıkışında elde edilebilir. 65 BÖLÜM 6 ANALOG HABERLEŞME Alper STEREO VERİCİ VE ALICILAR 6.1 Stereo Sinyal Kodlama/Kod Çözme Teknikleri “Stereo” kelimesi, yunanca 'da "üç boyutlu" anlamına gelen bir kelimeden gelmektedir. Modern anlamda stereoda ise üç boyut etkisi, dinleyiciden belli bir mesafe uzaklıkta bulunan iki-kaynaklı bir ses sistemiyle sağlanır. Stereo sistemde alıcı, iki-kaynaklı bir sinyali ayırabilecek, verici de iki kaynaklı program yaratacak şekilde dizayn edilmiştir. Stereo yayın için sadece FM kullanılır. Diğer modülasyon çeşitleri AM, DSB, SSB gibi FM’in sağladığı kaliteyi sağlayamazlar. Stereo kodlama, FM vericisinin akustik bölümü olarak kabul edilir ve ses devresiyle modülatör arasına yerleştirilir. Stereo kod çözücü, dedektör ve akustik bölümü arasındaki bir FM alıcısıdır. Şekil 1’deki iki ses kaynağı mikrofon olarak belirtiliyor; fakat herhangi bir çift-program kaynağı olabilirdi. Sol kanal için "L" (left), sağ kanal için se “R” (right) kullanılmıştır. Her kanal, bağımsız bir ön amplifikatöre sahiptir ve her kanalın çıkış seviyelerini dengelemek için genel bir kazanç kontrolü vardır. Genel kullanıma sunulan yeni bir sistem genellikle mevcut sistem ile uyumludur. Stereo yayıncılık, ancak FM-mono iyi bir şekilde kurulup milyonlarca FM-mono alıcısı kullanılmaya başladıktan sonra geliştirilmiştir. Stereo kodlama prosedürü standartlaştırılırken, mevcut sistem ile uyumlu olmasına dikkat edilmiştir. Yani tek-kanal alıcısının iki ses kanalının, kalite kaybı olmadan bir hoparlörden alabilmesi için iki ses kaynağı birleştirilmiştir. İki kanal alıcısı kullanan dinleyici aynı programı, iki ses kaynağı tarafından kullanılan iki hoparlörden, aynı anda duyacaktır. Bu işin ilk kısmını gerçekleştirmek için, sol ve sağ kanal sesleri mono-akustik (teksesli) bir program oluşturmak amacıyla 50 Hz ile 15 kHz arasında bir frekansla basitçe birbirine eklenir. Bu sinyal "L+R" olarak adlandırılır. Bu, Şekil 1'de iki kare dalgasının toplamı olarak; Şekil 2'de de 50 Hz ve 15 kHz arası banttaki frekansların, herhangi bir kombinasyonu olarak gösterilmiştir. (burada kare dalgalar devre performansını anlamayı kolaylaştırmak için kullanılmıştır; gerçek hayatta programlamanın sinüzoidal olacağı açıktır). İkinci kısımda fazladan birkaç adım daha vardır. Ön amplifikatörden sonra, sağ kanal (R) sinyali, sol kanal (L) sesine göre ters çevrilir. (180° faz kaydırması). Herhangi bir genel verici amplifikatör veya ters çevirici op-amp (işlem amplifikatörü) devresi bunu sağlar. Daha sonra ters çevrilen R sinyali (-R), L sinyaline L - R elde etmek için eklenir. Bu ikinci kümedeki sinyaller aynı frekans aralığında olacaktır, 50 Hz ile 15 kHz arasında, fakat sinyaller ilk kümeye direk olarak eklenmez. Bunun yerine ilk olarak L-R sinyalinin, dengelenmiş modülatördeki 38 KHz taşıyıcı üzerine genlik modülasyonu yapılır. Bu modülatör, taşıyıcı frekanstaki voltajı durdurur. Böylece oluşturulan yan band lar, Şekil 2'de gösterildiği gibi, 38 KHz 'in 15 kHz altından(yani 23 kHz) 38 KHz 'in 15 kHz üstüne (yani 53 kHZ) frekans bandında yer alır. L-R sinyalinin (dengelenmiş) modülasyonlu yan bağları, iki küme arasında karışma 66 ANALOG HABERLEŞME Alper imkanı tanımadan modüle olmamış L+R sinyaline eklenebilir çünkü frekans ayrımı vardır ve de biri modüle olmuş diğeri olmamıştır. 67 ANALOG HABERLEŞME Alper Burada ekleyici ve ters çeviricilerden "basit" devreler olarak söz ediliyorsa da, bunların FM radyo yayınını destekleyen yüksek kalite devreler olması gerektiği akıldan çıkarılmamalıdır. Stereo mesaj sinyalini yeniden elde etmek veya demodüle etmek için, ilk olarak taşıyıcı yeniden yerleştirilmeli ve AM sinyali olarak demodüle edilmelidir. Yeniden yerleştirme amacıyla 38 kHz taşıyıcı oluşturmak için, vericiyle aynı frekansta birkaç milyon alıcı beklemek çok fazla şey istemek olur. 30 Hz 'lik (%0.08) bir frekans kayması, hoparlörde çok yüksek, rahatsız edici bir ses olarak duyulur. Bundan kaçınmak için, 19 kHz pilot sinyali (38 kHz 'in yarısı) ses sinyalleriyle birlikte alıcı için bir referans tonu olarak iletilir. Şekil 1'de programla birlikte iletilmek için 19 kHz osilatörle oluşturulan ve birleştirilmiş toplam sinyalin %10'undan daha az genliğe sahip bir pilot tonu oluşturuluyor. Daha sonra pilot sinyal frekansı, dengelenmiş modülatöre taşıyıcı giriş olarak kullanılmak için ikiye katlanır (38 kHz). Kuvvetlendirilmiş L+R sinyali, pilot sinyali ve L-R sinyalinin modüle olmuş üst ve alt yan bandlarının toplam birleştirilmiş paketi, Şekil 2'deki mesaj sinyalini oluşturur. Bu mesaj, daha sonra istasyon taşıyıcısını frekans-modüle etmek için vericiye uygulanır. Yine, stereo işleminin tamamının, frekans modülasyonu içermesine rağmen, vericinin akustik bölümüne düştüğü kabul edilir. Bu yüzden alıcı tarafında da, stereo demodülasyon, akustik bölümünün işi olarak kabul edilmeli ve FM detektöründen sonra yer almalıdır. Alıcı, stereo sinyalini vericinin izlediği sıranın tersine işleme sokar. Vericinin son yaptığı bütün sinyalleri birleştirmekti; bu yüzden alıcının ilk yaptığı Şekil 3'te görüldüğü gibi bütün sinyalleri ayırmaktır. Düşük frekans L+R sinyali, toplam sinyalden alçak frekans filtresiyle kolayca ayrılır. Burada tek dikkat edilecek nokta filtre kesme noktasının, 15 kHz sinyali çok az zayıflattığını veya hiç dokunmadığını, fakat 19 kHz sinyali en azından 20 dB azalttığını gözlemleyebilmektir. L+R sinyali, daha fazla işleme sokulmadan önce sıkıştırılır. Modüle olmuş L-R çift-yan band sinyalleri, sadece 23 kHz ile 53 kHz arasındaki sinyallerin stereo demodülatöre geçmesini sağlayan band-geçirici filtre tarafından ayrılır. Daha sonra 19 kHz pilot taşıyıcının frekansı 38 kHz alttaşıyıcı sinyali oluşturmak ve stereo göstergesini çalıştırmak için ikiye katlanır. Çift-yan band L-R sinyali bir transformatöre taşınır ve 38 kHz 'lik taşıyıcı sinyal, transformatörün ikincil merkez çıkışında ikiye katlanır. Bununla yan bandlar yeniden birleştirilir ve D1 ve D2 redresörlerine uygulanır. D1 diodu, sadece yeniden birleştirilmiş AM taşıyıcı dalgasının pozitif yarımperiyodunu doğrultmak için polarize edilir. Filtre devresi C1 - R1, taşıyıcıyı yok eder ve demodüle olmuş L-R sinyalini amplifikatörün sol kanalına geçirir. Bu noktada, sıkıştırılmış L+R sinyali sisteme geri verilir, iki sinyalin toplamı elde edilir: (L+R) + (L-R) = 2L Bir sinyalin pozitif sağ parçası, diğer sinyalin negatif sağ parçasını iptal eder; geriye kalan sadece sol sinyalin iki katı genlikte bir sinyaldir (2L). 68 ANALOG HABERLEŞME Alper 69 ANALOG HABERLEŞME Alper D2 diodu, birleştirilmiş AM taşıyıcı dalgasının sadece negatif yarımperiyodunu doğrultmak için polarize edilir. C2 - R2 filtresi taşıyıcıyı yok eder ve demodüle olmuş -(L- R) sinyalini sağ kanal amplifikatörüne geçirir. Bu noktada sıkıştırılmış L+R sinyali sisteme geri verilir, ve sonuç iki sinyalin toplamına eşittir. sonuç: ( L+R ) - ( L -R ) = 2R Bir sinyalin pozitif sol parçası, sağ sinyalin iki katı genlikte bir sinyal bırakarak (2R) diğer sinyalin negatif sol kısmını iptal eder. Ayrılmış R ve L sesi daha sonra herbir amplifikatöre (özdeş) farklı iki tip hoparlör oluşturmak için verilir. Ton, denge ve ses kontrolleri akustik (ses) bölümünün işidir. Kuadrofonik ses dört-kanallı bir sestir. Sol arka, sol ön, sağ arka ve sağ ön sinyalleri içeren ses dağıtım sistemini iletme teoremi üzerine 1972 'den beri çalışılmaktadır. Birçok teoremde "Kabul Edilebilir Bir Sistem" için dört konfigürasyon ön plandadır. Şekil 1'deki verici blok diyagramını inceleyin; sol veya sağ ses kaynağını, ön ve arka mikrofonlardan oluşan diğer bir komplike devreler kümesi olduğunu veya Şekil 3 'teki alıcının sol kanal sesini, sol ön ve sol arka sesi olarak ayırdığını gözlemleyin. Her ne kadar bazı sistemler modülasyon işleminde faz açısı (örneğin L arka -45° ve L ön +45° ) içerseler de elektroniği zor değildir. Bütün sistemler şu yasayı sağlamalıdır : mono akustik alıcıya giden bütün ses tek hoparlörden, toplam stereo ses iki-kanal alıcıya, ve dört ses kanalı da Kuadrofonik alıcıya. Şekil 2 'de henüz sonuçlandırılmamış bir konu fark edilebilir. Bu frekans spektrumunda, mevcut sistemlere en az zarar verecek ve diğer sinyallerle harmonik oluşumla girişime sebep olmayacak, modüle olmuş diğer bir yan bandlar kümesi eklemek için en iyi yer neresidir. Henüz "kabul edilebilir" bir sistem yoktur. 70 BÖLÜM 7 ANALOG HABERLEŞME Alper ÖRNEK SINAV SORULARI A GRUBU İSİM: NUMARA MERSİN ÜNİVERSİTESİ MMYO ANALOG HABERLEŞME DERSİ FİNAL SINAV SORULARI S-1 Bir GM’lu sistemde Vmaxtepe-tepe=10 V ve Vmin tepe-tepe=6 V ise modülasyon yüzdesi nedir? a) %25 b) %35 c) %40 d) %65 S-2 Bir GM’lu sistemde Fm=9KHz ise toplam bant genişliği nedir? a) 36KHz b) 27KHz c) 9 KHz d) 18 KHz S-3 Spektrumda 1.255 GHz ile 1.245 GHz arasında yer işgal eden bir sinyalin bant genişliği nedir? a) 10 KHz b) 100KHz c) 1 MHz d) 10 MHz S-4 Bir yükseltecin girişi 1 Watt , çıkışı 20 Watt ise bu yükseltecin kazancı kaç dB dir? a) 3dB b) 13 dB c) 100 dB d) 10Db S-5 Bir yükseltecin girişi 1 mikrovolt , çıkışı 10 volt ise bu yükseltecin kazancı kaç dB dir? a) 70 dB b) 700 dB c) 140 dB d) 1400 dB S-6 Bir tunerdeki paralel rezonans devresi 24 MHz de rezonansa gelmektedir. Bu devrede bulunan bobin değeri 10 mikroH ve bobin iç direnci 6.28 ohm olduğuna göre devrenin bant genişliği nedir? a) 1KHz b) 100 KHz c) 12KHz d) 120KHz S-7 Bir SSB üreteçde yan bant filtre merkezi 5MHz dir.Bilgi sinyali 5 KHz olduğuna göre üst ve alt yan bantlar için taşıyıcı frekansları ne olmalıdır? a) 4995 ve 5005 kHz b) 10000 ve 10005kHz c) 4995 ve 5005kHz d) 5000 ve 5005kHz S-8 f=250 kHz için dalga boyu nedir? a) 200m b) 600m c) 1200m d)1600m S-9 Bir GM’lu sinyalde Vc=10V ,m=%50 ,Fm=10KHz ve Fc=1MHz ise üst yan bant frekans nedir? a) 1010MHz b) 1100MHz c) 1.010MHz d) 990 KHz 74 ANALOG HABERLEŞME Alper S-10 Bir GM’lu sinyalde Vc=10V ,m=%50 ,Fm=10KHz ve Fc=1MHz ise Vm bilgi işaretinin genlik değeri nedir? a) 2V b)3V c) 4V d) 5V S-11 Bir GM’lu sinyalde Vc=10V ,m=%50 ,Fm=10KHz ve Fc=1MHz ise alt yan bant frekans nedir? a) 1010MHz b) 1100MHz c) 1.010MHz d) 990 KHz S-12 Bir GM’lu sinyalde Vc=10V ,m=%50 ,Fm=10KHz ve Fc=1MHz ise modüleli sinyalin maksimum tepe değeri nedir? a) 15V b) 20V c) 25V d)30V S-13 Bir tunerde varikap diyotun kapasitesi 15 pF ile 100pF arasında değiştiğine göre bu tuner ile alınabilecek frekans ayar oranı nedir? a) 1.8 b) 2.1 c) 2.6 d) 3.2 S-14 Bir filtre devresinin üst kesim frekansı 4 MHz ve alt kesim frekansı 2 MHz dir.Devrenin iyilik faktörü nedir? a) 1.5 b) 1.6 c) 1.7 d) 1. 8 S-15 Bilgi işareti 5 KHz olan bir FM sinyalin aldığı maksimum frekans değeri 100.02 MHz ve minimum frekans değeri 100MHz dir.Bu frekans modülasyonlu sinyalin taşıyıcı salınımı nedir? a)5Mz b)10KHz c)20kHz d)100KHz S-16 Bilgi işareti 5 KHz olan bir FM sinyalin aldığı maksimum frekans değeri 100.02 MHz ve minimum frekans değeri 100MHz dir. Bu frekans modülasyonlu sinyalin taşıyıcı frekansı nedir? a)100.5Mz b)100.5KHz c)99.900kHz d)100.01MHz S-17 Bilgi işareti 5 KHz olan bir FM sinyalin aldığı maksimum frekans değeri 100.02 MHz ve minimum frekans değeri 100MHz dir. Bu frekans modülasyonlu sinyalin frekans sapması nedir? a)5Mz b)10KHz c)20kHz d)100KHz S-18 Bilgi işareti 5 KHz olan bir FM sinyalin aldığı maksimum frekans değeri 100.02 MHz ve minimum frekans değeri 100MHz dir. Bu frekans modülasyonlu sinyalin modülasyon indisi nedir? a) 2 b) 3 c) 9 d) 10 S-19 Bilgi işareti 5 KHz olan bir FM sinyalin önemli yan bant sayısı 5 olduğuna göre bu işaretin bant genişliği nedir a) 20 Khz b) 50 Khz c) 90 Khz d) 100 Khz 75 ANALOG HABERLEŞME Alper S-20 Bir radyo alıcısının tuner devresinde Comax=500pF Comin=100pF ve Csmax=100pF Csmin=10pF olduğuna göre pader kondansatörünün değeri nedir? a) 80 pF b)850 pF c) 900 pF d) 100 pF Sınav süresi 50 dakika ve her soru 5 puandır. Başarılar Öğr.Gör. A.T.Alper A GRUBU SINAV SORU ÇÖZÜMLERİ İSİM: NUMARA 29.1.2003 MERSİN ÜNİVERSİTESİ MMYO ANALOG HABERLEŞME DERSİ FİNAL SINAV SORULARI _________________________________________________________________________________ S-1 Bir GM’lu sistemde Vmaxtepe-tepe=10 V ve Vmin tepe-tepe=6 V ise modülasyon yüzdesi nedir? a) %25 b) %35 c) %40 d) %65 ÇÖZÜM-1 m= V max − V min 10 − 6 4 = = = 0,25 = %25 V max + V min 10 + 6 16 _________________________________________________________________________________ S-2 Bir GM’lu sistemde fm=9KHz ise toplam bant genişliği nedir? a) 36KHz b) 27KHz c) 9 KHz d) 18 KHz ÇÖZÜM-2 Çift Yan Bant GM için BW=2fm=2*9=18 kHz _________________________________________________________________________________ S-3 Spektrumda 1.255 GHz ile 1.245 GHz arasında yer işgal eden bir sinyalin bant genişliği nedir? a) 10 KHz b) 100KHz c) 1 MHz 76 d) 10 MHz ANALOG HABERLEŞME Alper ÇÖZÜM-3 1,255 GHz=1255 MegaHertz BW=1255-1245=10 MegaHertz _________________________________________________________________________________ S-4 Bir yükseltecin girişi 1 Watt , çıkışı 20 Watt ise bu yükseltecin kazancı kaç dB dir? a) 3dB b) 13 dB c) 100 dB d) 10Db ÇÖZÜM-4 dB=10log20=13 dB _________________________________________________________________________________ S-5 Bir yükseltecin girişi 1 mikrovolt , çıkışı 10 volt ise bu yükseltecin kazancı kaç dB dir? a) 70 dB b) 700 dB c) 140 dB d) 1400 dB ÇÖZÜM-5 10volt 10 6 * 10 dB= 20 Log = 20Log = 20 Log10 7 = 140 dB −6 1 1 * 10 volt _________________________________________________________________________________ S-6 Bir tunerdeki paralel rezonans devresi 24 MHz de rezonansa gelmektedir. Bu devrede bulunan bobin değeri 10 mikroH ve bobin iç direnci 6.28 ohm olduğuna göre devrenin bant genişliği nedir? a) 1KHz b) 100KHz c) 12KHz d) 120KHz ÇÖZÜM-6 Q= X L 2 * ð * f r * L 2 * ð * 24 * 10 6 * 10 * 10 −6 = = = 240 R R 6.28 BW= f r 24 * 10 6 240 * 10 5 = = = 10 5 = 100 000 Hz = 100 KHz Q 240 240 77 ANALOG HABERLEŞME Alper S-7 Bir SSB üreteçde yan bant filtre merkezi 5MHz dir.Bilgi sinyali 5 KHz olduğuna göre üst ve alt yan bantlar için taşıyıcı frekansları ne olmalıdır? a) 4995 ve 5005 kHz b) 10000 ve 10005kHz c) 4995 ve 5005kHz d) 5000 ve 5005kHz ÇÖZÜM-7 5 MHz=5000 KHz 5000+5=5005 KHz 5000-5=4995 K Hz _________________________________________________________________________________ S-8 f=250 kHz için dalga boyu nedir? a) 200m b) 600m c) 1200m d)1600m ÇÖZÜM-8 250 KHz=0.25 MHz 300 ë= = 1200 m 0.25 _________________________________________________________________________________ S-9 Bir GM’lu sinyalde Vc=10V ,m=%50 ,fm=10KHz ve fc=1MHz ise üst yan bant frekans nedir? a) 1010MHz b) 1100MHz c) 1.010MHz d) 990 KHz ÇÖZÜM-9 fuyb=fc+fm=1000+10=1010KHz=1.010 MHz _________________________________________________________________________________ 78 ANALOG HABERLEŞME Alper S-10 Bir GM’lu sinyalde Vc=10V ,m=%50 ,fm=10KHz ve fc=1MHz ise Vm bilgi işaretinin genlik değeri nedir? a) 2V b)3V c) 4V d) 5V ÇÖZÜM-10 m = Vm ⇒ Vm = mVc = 0.5 * 10 = 5 Volt Vc _________________________________________________________________________________ S-11 Bir GM’lu sinyalde Vc=10V ,m=%50 ,fm=10KHz ve fc=1MHz ise alt yan bant frekans nedir? a) 1010MHz b) 1100MHz c) 1.010MHz d) 990 KHz ÇÖZÜM-11 fayb=fc-fm=1000-10=990 KHz _________________________________________________________________________________ S-12 Bir GM’lu sinyalde Vc=10V ,m=%50 ,fm=10KHz ve fc=1MHz ise modüleli sinyalin maksimum tepe değeri nedir? a) 15V b) 20V c) 25V d)30V ÇÖZÜM-12 Vm ⇒ Vm = mVc = 0.5 * 10 = 5 Volt Vc Vmax=Vc+Vm Vmax=10+5=15 Volt m = _________________________________________________________________________________ 79 ANALOG HABERLEŞME Alper S-13 Bir tunerde varikap diyotun kapasitesi 15 pF ile 100pF arasında değiştiğine göre bu tuner ile alınabilecek frekans ayar oranı nedir? a) 1.8 b) 2.1 c) 2.6 d) 3.2 ÇÖZÜM-13 C max f max = C min f min 2 100 f max = 15 f min 6.66 = 2.58 _________________________________________________________________________________ S-14 Bir filtre devresinin üst kesim frekansı 4 MHz ve alt kesim frekansı 2 MHz dir.Devrenin iyilik faktörü nedir? a) 1.5 b) 1.6 c) 1.7 d) 1. 8 ÇÖZÜM-14 BW=4-2=2 MHz f + f alt 4 + 2 f r = üst = = 3 MHz 2 2 BW= fr f 3 ⇒ Q = r = = 1.5 Q BW 2 __________________________________________________________________________ 80 ANALOG HABERLEŞME Alper S-15 Bilgi işareti 5 KHz olan bir FM sinyalin aldığı maksimum frekans değeri 100.02 MHz ve minimum frekans değeri 100MHz dir.Bu frekans modülasyonlu sinyalin taşıyıcı salınımı nedir? a)5Mz b)10KHz c) 20kHz d)100KHz ÇÖZÜM-15 Cs=100020KHz-100000KHz=20 KHz _________________________________________________________________________________ S-16 Bilgi işareti 5 KHz olan bir FM sinyalin aldığı maksimum frekans değeri 100.02 MHz ve minimum frekans değeri 100MHz dir. Bu frekans modülasyonlu sinyalin taşıyıcı frekansı nedir? a)100.5Mz b)100.5KHz c)99.900kHz d) 100.01MHz ÇÖZÜM-16 fc = 100020 + 100000 = 100010KHz = 100.01MHz 2 ___________________________________________________________ S-17 Bilgi işareti 5 KHz olan bir FM sinyalin aldığı maksimum frekans değeri 100.02 MHz ve minimum frekans değeri 100MHz dir. Bu frekans modülasyonlu sinyalin frekans sapması nedir? a)5Mz b) 10KHz c)20kHz ÇÖZÜM-17 Äf = f max − f c = 100020 − 100010 = 10 kHz Äf = f c − f min = 100010 − 100000 = 10k Hz 81 d)100KHz ANALOG HABERLEŞME Alper S-18 Bilgi işareti 5 KHz olan bir FM sinyalin aldığı maksimum frekans değeri 100.02 MHz ve minimum frekans değeri 100MHz dir. Bu frekans modülasyonlu sinyalin modülasyon indisi nedir? a) 2 b) 3 c) 9 d) 10 ÇÖZÜM-18 m= ∆f 10 = =2 fm 5 S-19 Bilgi işareti 5 KHz olan bir FM sinyalin önemli yan bant sayısı 5 olduğuna göre bu işaretin bant genişliği nedir a) 20 Khz b) 50 Khz c) 90 Khz ÇÖZÜM-19 BW=2*fm*Önemli yan bant sayısı BW=2*5*5=50 KHz _____________________________________________________________ 82 d) 100 Khz ANALOG HABERLEŞME Alper S-20 Bir radyo alıcısının tuner devresinde Comax=500pF Comin=100pF ve Csmax=100pF Csmin=10pF olduğuna göre pader kondansatörünün değeri nedir? a) 80 pF b)850 pF c) 900 pF d) 100 pF ÇÖZÜM-20 C O max C S max (C s min + C p ) = C O min C s min (C s max + Cp ) 500 100 (10 + C p ) = 100 10 (100 + Cp ) 5 = 10 0.5 = (10 + C p ) (100 + Cp ) (10 + C p ) (100 + Cp ) 50+0.5Cp=10+Cp 50-10=(1-0.5)Cp 40=0.5Cp Cp=80pF _______________________________________________________________________________ 83 ANALOG HABERLEŞME Alper 9.1.2004 ELEKTRONİK-HABERLEŞME BÖLÜMÜ ANALOG HABERLEŞME DERSİ FİNAL SINAV SORULARI S-1 Bir ses sinyalinin matematiksel ifadesi 5sin2π10000t dir.Bu bilgi işareti matematiksel ifadesi 10Sin2π1000000t olan bir taşıyıcıyı modüle etmekte (Çift Yan Bant Genlik Modülasyonu yapmakta ) kullanılmaktadır. • Ses sinyalini çiziniz. • Taşıyıcı sinyalini çiziniz. • Modüleli dalgayı çiziniz. • Modülasyon indisini ve modülasyon yüzdesini bulunuz. • Frekans spektrumunda oluşacak frekans ve genlikleri çiziniz • V=? (Modüleli işaretin matematiksel denklemini yazınız.) • Bu işaretin frekans spektrumunda işgal ettiği bant genişliği nedir? BW=? • Bu işaret empedansı 50 Ω olan bir anten ile ışıma yaptırılırsa ; Pc=? Payb=? Püyb=? Ptoplam=? S-2 Bir SSB üreteçde yan bant filtre merkezi 2 MHz dir.Bilgi sinyali 4 KHz olduğuna göre üst ve alt yan bantlar için taşıyıcı frekansları ne olmalıdır? S-3 Bir LC rezonans devresinde kullanılan bobinin değeri 10 mH ve varikap diyotun değeri 10pF ile 160 pF arasında olduğuna göre ; a)Frekans ayar oranını bulunuz b)Maksimum ve minimum rezonans frekansını bulunuz S-4 Bir radyo alıcısının tuner devresinde Comax=500pF Comin=100pF ve Csmax=100pF Csmin=10pF olduğuna göre pader kondansatörünün değeri nedir? S-5 Bir filtre devresinin üst kesim frekansı 64 MHz ve alt kesim frekansı 60 MHz dir. Devrenin iyilik faktörü nedir? S-6 Bir Frekans modülasyonlu işarette aşağıdaki bilgiler verilmiştir.(Tablo arka sayfadadır.) Bilgi işaretinin genliği 10 Volt Bilgi işaretinin frekansı 10 KHz Taşıyıcı işaretin genliği 10 Volt Taşıyıcı işaretin frekansı 106,5 MHz ve modülasyon indisi 2 olarak verildiğine göre ; a)Önemli yan bant sayısını bulunuz. b)Her bir yan bandın genliğini ve frekansını bulunuz. c)Frekans sapmasını (∆f) bulunuz. d)Bant genişliğini arka sayfada verilen tabloya göre bulunuz. e) Bant genişliğini Carson kuralına göre bulunuz. 84 ANALOG HABERLEŞME Alper S-7 Bilgi işareti 5 KHz olan bir FM sinyalin aldığı maksimum frekans değeri 100,06 MHz ve minimum frekans değeri 100MHz dir. Bu frekans modülasyonlu sinyalin modülasyon indisi nedir? Sınav süresi 1 saattir. 1.soru 40 p 2.soru 5 p 3.soru 10 p 4.soru 10 p 5.soru 5 p 6.soru 25 p 7.soru 5 p Başarılar Öğr.Gör.A.T.Alper Mod. J0 J1 J2 J3 J4 J5 J6 J7 J8 İnd. Taşıyıcı 1 st 2nd 3d 4th 5th 6th 7th 8th 0,0 1,00 - - - - - - - - 0,25 0,98 0,12 - - - - - - - 0,5 0,94 0,24 0,03 - - - - - - 1,5 0,51 0,56 0,23 0,06 0,01 - - - - 1 0,77 0,44 0,11 0,02 - - - - - 2 0,22 0,58 0,35 0,13 0,03 - - - - 3 -0,26 0,34 0,49 0,31 0,13 0,04 0,01 - - 4 -0,40 -0,07 0,36 0,43 0,28 0,13 0,05 0,02 - 5 -0,18 -0,33 0,05 0,36 0,39 0,26 0,13 0,05 0,02 Bessel Fonksiyonuna bağlı olarak elde edilen, modülasyon indisine bağlı yan bant ve taşıyıcı genliklerini gösterir tablo 85 BÖLÜM 8 ANALOG HABERLEŞME Alper TRİGONOMETRİK FORMÜLLER ÇARPIM (Mixer) FORMÜLLERİ sina*sinb= - 1 [cos(a + b ) − cos(a − b )] 2 sina*cosb= 1 [sin (a + b ) + sin (a − b )] 2 cosa*cosb= 1 [cos(a + b ) + cos(a − b)] 2 Bazı açıların trigonometrik değerleri α(derece) sinα 00 0 300 450 600 1 2 cosα 1 3 2 1 2 tanα 0 1 cotα tanımsız 3 2 3 3 3 2 2 2 2 1 86 900 1 1800 0 2700 -1 0 -1 0 3 tanımsız 0 tanımsız 3 3 0 tanımsız 0 ANALOG HABERLEŞME Alper ( 0, 1) 2 ( -1, 0 ) 1 3 ( 1, 0 ) 4 ( 0, -1 ) Trigonometrik çemberde ki bölümler İkinci Bölge Sin(90+α)= cos(90+α)= tan(90+α)= cot(90+α)= Birinci Bölge cosα -sinα -cotα -tanα Sin(90-α)= cos(90-α)= tan(90-α)= cot(90-α)= Üçüncü Bölge Sin(270-α)= cos(270-α)= tan(270-α)= cot(270-α)= cosα sinα cotα tanα Dördüncü Bölge -cosα -sinα cotα tanα Sin(270+α)= cos(270+α)= tan(270+α)= cot(270+α)= -cosα sinα -cotα -tanα 1.bölge 2.bölge 3.bölge 4.bölge 0 0 0 0 0 0 α(derece) 0 <α<90 90 <α<180 180 <α<270 2700<α<3600 sinα + + cosα tanα cotα + + + - + + + - 87 ANALOG HABERLEŞME Alper 88