DENEY 7 Frekans Modülasyonu

DENEY 7
Frekans Modülasyonu

ELK307 İLETİŞİM KURAMI-I
DENEY-7
Frekans Modülasyonu
Frekans ve faz modülasyonları açı
m(t)
modülasyonu teknikleri olarak adlandırılırlar.
Frekans modülasyonunda, taşıyıcı sinyalin
frekansı modüle eden sinyal ile orantılı olarak
değişir. Taşıyıcı genliği modülasyonla
değişmez. Şekil 7.1.1 frekans modüleli taşıyıcı
sinyalini gösterir
S FM (t)
Frekans modülasyonunun genlik
modülasyonuna göre en büyük avantajı
gürültüden daha az etkilenmesidir. Modüle
Şekil 7.1.1
edilmiş sinyalin genliği bilgi içermediğinden
dolayı genlikte ortaya çıkan gürültü, alıcıda bulunan sınırlayıcı bir yükselteç ile bastırılabilir.
Frekans modüleli sinyal, gerilim kontrollü bir osilatörle yada kapasitansı mesaj gerilimi ile
değişen varaktör diyotlu rezonans devresiyle üretilebilir.
Varaktör diyotun geriliminin değiştirilmesiyle, kapasitansı değişir ve devrenin rezonans
frekansı değiştirir. Sonuçta gerilim kontrollü osilatördeki gibi frekansı gerilimle değişen bir
sinyal oluşturulur.
Frekans Modülasyonlu Sinyal Üretimi (FM)
Frekans modüleli sinyallerin gerilim kontrollü osilatörle (VCO) üretilebileceği yukarıda
söylenmişti. VCO çıkışındaki sinyalin frekansı giriş gerilimiyle değiştirilebilir. Bu yüzden,
VCO’lar gerilim-frekans dönüştürücü olarak da bilinirler.
K
VCO
f
m
Deney 7.1 DC Gerilim Yardımıyla VCO’nun Karakteristiğinin İncelenmesi
DC gerilim ile VCO çıkış gerilimi inceleyeceğiz.
Deneyin yapılışı
Şekil 7.1.2’deki devreyi gerekli bağlantıları yaparak kurunuz.
Tablo 7.1’de verilen DC gerilim değerlerine karşı çıkış geriliminin frekansını ölçüp
kaydediniz. Bu değerleri kullanarak, Şekil 7.1.3’e giriş gerilimine karşı çıkış
sinyalinin frekans değişiminin grafiğini çiziniz
58

ELK307 İLETİŞİM KURAMI-I
DENEY-7
V in V out
V in
Şekil 7.1.2 D.C gerilim altında VCO karakteristiğinin incelenmesi
Tablo 7.1 Deney 7.1 ölçüm sonuçları
V in /V -1.5 1.0 0.5 0 0.5 1 1.5 2. 2.5
fV out
/
kHZ
Şekil 7.1.3 Giriş gerilimine karşı çıkış sinyalinin frekansı
59

ELK307 İLETİŞİM KURAMI-I
DENEY-7
VCO’nun modülasyonu, normalde bir önceki deneydeki gibi DC gerilimiyle değil sinüzoidal
bir sinyalle olur. Şekil 7.1.4 sinüzoidal bir bilgi sinyali ile VCO karakteristiğinin
modülasyonunu gösterir.
f=f(V in )
V in
V in
Şekil 7.1.4 Sinüzoidal girişe karşı gelen VCO frekansları
Deney 7.2 Sinüzoidal Sinyallerde VCO Karakteristiğinin İncelenmesi
Sinüs dalga gerilimiyle VCO devresini inceleyiniz.
Deneyin yapılışı
Şekil 7.2.1’ deki devreyi gerekli bağlantıları yaparak kurunuz.
S in (t)
S out (t)
Şekil 7.2.1 Sinüzoidal sinyallerde VCO karakteristiğinin incelenmesi
60

ELK307 İLETİŞİM KURAMI-I
DENEY-7
Salınım çizelgesini çizmenize gerek yok fakat aşağıdaki soruları cevaplamalısınız.
Rapor Sorusu 1)
1. Deney 7.2’de çıkış gerilimi:
a) Giriş geriliminin daha küçük ve daha büyük sinyal genliklerinde nasıl
değişir?
b) Daha düşük ve daha yüksek sinyal frekanslarında nasıl değişir?
2. Giriş geriliminin frekansını FM sinyalinden nasıl elde edersiniz?
Frekans Sapmasını Ölçme
Modüle edilmemiş taşıyıcı frekansının, en yüksek ve en düşük frekanstan sapma miktarı
frekans sapması olarak adlandırılır. Frekans Sapması : f 1 () fmax fmin
ile bulunur. f min ve
2
f max frekansları normalde spektrumdan bulunamaz, çünkü tam bir salınım yoktur. Bu yüzden
anlık frekans olarak adlandırılırlar.
S out
Şekil 7.3 Frekans sapmasının ölçümü
Deney 7.3 Frekans Sapmasının Ölçümü
Frekans sapmasının ölçmek için çıkış gerilimini osiloskopta gözlemleyiniz. Osiloskopta
sinyalin genişleyip daraldığını göreceksiniz. Sinyalin en geniş ve en dar periyotlarını ölçüp
yukarıda verilen formülde yerine koyarsanız, frekans sapmasını bulursunuz.
Deneyin yapılışı
Şekil 7.3.1’deki devreyi gerekli bağlantıları yaparak kurunuz.
Giriş geriliminin 0.5V ve1V tepe değerleri için yukarıda verilen formülleri kullanarak
frekans sapmasını ayrı ayrı ölçünüz.
61

ELK307 İLETİŞİM KURAMI-I
DENEY-7
S in (t)
S out (t)
Şekil 7.3.1 Frekans sapmasının ölçülmesi
Anlık frekanslar ve frekans sapması aşağıdaki gibi hesaplanır
f
min
T
1
max
Rapor Sorusu 2)
f
1
T min
1 () 2
max
f f f
max min
.
1. Frekans sapması VCO’nun hangi giriş değişkeni ile orantılıdır?
2. Frekans sapması bilgi sinyalinin frekansına bağlı mıdır?
Deney 7.4 Modülasyon İndeksini Belirleme
Genlik modülasyonunda modülasyon faktörü modülasyon şiddetinin ölçümüdür. Frekans
modülasyonunda, frekans sapmasının modülasyon frekansına oranı FM şiddetinin ölçümüdür.
Bu oran modülasyon indeksi olarak bilinir.
Δf β : modülasyon indeksi
β= —— Δf : frekans sapması
f m f m : bilgi frekansı,modülasyon frekansı
Modülasyon indeksi GM’deki modülasyon faktörünün aksine osiloskoptan direk olarak
okunamaz.
Δf
Fakat şu formülle kolaylıkla hesaplanabilir : β = ——
Bunu yapmak için frekans sapması geçen deneyde olduğu gibi sinyalin grafiğinden bulunur
veya Δf = K VCO formülüyle hesaplanır. Eğer frekans sapmasının değerini bilgi frekansına
bölerseniz, bu modülasyon indeksini verir.
f m
62

ELK307 İLETİŞİM KURAMI-I
DENEY-7
Deney 7.4 Modülasyon İndeksinin Bulunması
Deneyin yapılışı
Şekil 7.4.1’deki devreyi gerekli bağlantıları yaparak kurunuz.
Tablo 7.4.1 ve 7.4.2 de verilen değerler için istenilenleri bulup kaydediniz.
m(t)
S FM (t)
Şekil 7.4.1 Modülasyon indeksinin belirlenmesi
Tablo 7.4.1 Farklı genlik ve frekanslar için frekans sapmasının ölçümü
f
( V
m
= 0.1V)
f
( V
m
= 0.25V) f
( V
m
= 0.5V)
f
m
= 500Hz
f
m
= 1kHz
f
m
= 2kHz
63

ELK307 İLETİŞİM KURAMI-I
DENEY-7
f
0.1. 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 V
Şekil 7.4.2 Frekans sapmasının farklı genlik ve frekanslara kaşı değişinitisi
Tablo 7.4.2 Farklı genlik ve frekans değerlerinde modülasyon indeksi değerleri
( V
m
= 0.1V)
(
m
V = 0.25V)
( V
m
= 0.5V)
f
m
= 500Hz
f
m
= 1kHz
f
m
= 2kHz
64

ELK307 İLETİŞİM KURAMI-I
DENEY-7
0,1. 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 V
Şekil 7.4.3 Modülasyon indeksinin farklı genlik ve frekanslara karşı değişinitisi
Rapor Sorusu 3)
i. Frekans sapması giriş sinyalinin hangi parametresine bağlıdır?
ii. Aynı sinyal genliğinde farklı modülasyon frekansları kullanıldığı zaman modülasyon
indeksi nasıl değişir?
65

ELK307 İLETİŞİM KURAMI-I
DENEY-7
Deney 7.5 Bir FM Sinyalinin Frekans Spektrumunun İncelenmesi
Deneyin yapılışı
Şekil 7.5.3’deki devreyi gerekli bağlantıları yaparak kurunuz.
Mesaj sinyalini 1 kHz ve tepe değerini 200mV olarak ayarlayınız.
Şekil 7.5.3’e FM sinyalinin genlik spektrumunu çiziniz.
Mesaj sinyalini 1 kHz ve tepe değerini 1V olarak ayarlayınız.
Şekil 7.5.4’e FM sinyalinin genlik spektrumunu çiziniz
Mesaj sinyalini 2 kHz ve tepe değerini 200mV olarak ayarlayınız.
Şekil 7.5.5’e FM sinyalinin genlik spektrumunu çiziniz
Mesaj sinyalini 2 kHz ve tepe değerini 1V olarak ayarlayınız.
Şekil 7.5.6’e FM sinyalinin genlik spektrumunu çiziniz.
m(t)
S FM (t)
Şekil 7.5.1 FM sinyalinin band genişliğinin incelenmesi
66

ELK307 İLETİŞİM KURAMI-I
DENEY-7
S FM (t)
Şekil 7.5.2 Frekans bölgesi çizim şablonu
S FM (t)
Şekil 7.5.3 Frekans bölgesi çizim şablonu
67

ELK307 İLETİŞİM KURAMI-I
DENEY-7
S FM (t)
Şekil 7.5.4 Frekans bölgesi çizim şablonu
S FM (t)
Şekil 7.5.5 Frekans bölgesi çizim şablonu
Rapor Sorusu 4)
1. Yan bant sinyalinin uzunluğu bilgi sinyalinin hangi değişkenine bağlıdır?
2. Band genişliği sinyal genliğinin artmasıyla nasıl değişir?
3. Bir FM vericinin frekans sapması 75 kHz ve en yüksek modülasyon frekansı 15 kHz
olduğu zaman verici ne kadar bir band genişliğine ihtiyaç duyar?
4. Yukarıdaki ile aynı özellikteki bir GM vericisi için ne kadar bir band genişliği
gereklidir?
68