Bölüm 6 DSB-SC ve SSB Demodülatörleri

Bölüm 6 DSB-SC ve SSB Demodülatörleri

6.1 AMAÇ

1. Çarpım detektörü kullanarak DSB-SC ve SSB işaretlerinin demodülasyonu.

2. Haberleşme almaçlarında çarpım detektörünün nasıl kullanıldığının öğrenilmesi.

6.2 TEMEL KAVRAMLARIN İNCELENMESİ

Fig. 6-1, MC1496’nın iç yapısını göstermektedir. Q₅ ve Q₆ fark kuvvetlendiricisi, Q1Q2 ve Q3Q4 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.

(12)

(6) -

Q Q Q Q4 +

(10)

(8) - +

(4)

(1) -

+ (2)

(3)

Q Q

Q

Q

R500

R500 R

500 (5)

(14) -V

D

1 2 3

5 6

8 7

1 2 3

1

Output

Gainadjust Carrier

input

Biasadjust DSB or SSB input

Fig. 6-1 LM1496 iç devresi

Fig. 6-2, 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.

Fig. 6-2 DSB-SC ve SSB işaretleri için çarpım detektörü.

Laboratuardaki işaret üreteçleri deneyde ihtiyaç duyduğumuz DSB-SC ve SSB işaretlerini üretemediklerinden dolayı, 6-1 ve 6-2 deneylerimiz için Fig.

5-1’deki DSB-SC modülatör çıkışı ve Fig. 5-3’deki SSB modülatör çıkışını kullanacağız. 5. bölümde belirtildiği gibi, SSB modüleli işaret DSB-SC modüleli işaretten alt yan band yada üst yan bandlardan birinin filtrelenmesi ile elde edilir. Eğer filtre doğrudan eklenirse, yük direnci(load) etkisi oluşabilir. Bu etkiyi ortadan kaldırmak için, Fig. 5-1 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;

t w A w

t kA

x

_ssb ^{m c}

cos(

_{c m}

) ) 2

( = +

8. ve 10. pinler arasındaki giriş işareti de şu şekildedir;

Demodulated signal output

2 3

8 10

1

4 14

5

6

12 LM1496

10K 2K

+12V

1K

2K

1K

100K VR 0.1u

0.1u

0.1u

0.1u

R

R R

R

R R

C

C C

2 3

1 8

3

4

9 6

C9 2

C4 5

C₅

0.1u 0.1u

C1 0.1u

R2 1K

VR ₁ 100K

2K

R8

1K 2.2uC6

1000P

C7

R7 270

C10

1000P Carrier

input

DSB or SSB input

t w A t

x

_c

( ) =

_c

cos

_c

Bu nedenle de LM1496’nın 12. pinindeki çıkış işareti şu şekilde olacaktır;

) ( ) ( )

( t kx t x t x

_o

=

_ssb

×

_c

t w t

w A w

A k

c m

c c

m

cos( ) cos

2

2 2

× +

=

[ ^{w w t w t} ]

A A k

m m

c c

m

cos( 2 ) cos

4

2 2

+ +

=

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;

t A w

A t k

x

_o ^{m c}

cos

_m

) 4

(

2 2

=

Yukarıdaki denklemden, LM1496’nın SSB modüleli işaretten

( kA

_c

)

²

/ 4

kadarlık bir kazanç farkı ile

A

_m

cos w

_m

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;

[ ^{w w t w w t} ]

A t kA

x

_{DSB SC} ^{m c}

cos(

_{c m}

) cos(

_{c m}

) ) 2

( = + + −

−

Taşıyıcı giriş işareti(8. ve 10. pinler) de şu şekilde ifade edilebilir;

t w A t

x

_c

( ) =

_c

cos

_c

Böylelikle, LM1496’nın 12. pinindeki çıkış işareti şu şekilde olacaktır;

) ( ) ( )

( t kx t x t

x

_o

=

_DSB−SC

×

_c

[ ^{w w t w w t} ] ^{w t}

A A k

c m

c m

c c

m

cos( ) cos( ) cos

2

2 2

×

− +

+

=

[ ^{w w t w w t w t} ]

A A k

m m

c m

c c

m

cos( 2 ) cos( 2 ) 2 cos

4

2 2

+

− +

+

=

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;

t A w

A t k

x

_o ^{m c}

cos

_m

) 2

(

2 2

=

6.3 GEREKLİ EKİPMANLAR

1. KL-92001 Modülü 2. KL-93003 Modülü 3. Osiloskop

4. RF üreteci

6.4 DENEYLER VE KAYITLAR

Deney 6-1 DSB-SC Çarpım Detektörü

□ 1. Bu deneyde, çarpım detektör devresinin DSB-SC girişi olarak, 5-1 deneyindeki 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 6-1’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 6-2’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 6-3’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 6-4’e kaydedin.

Deney 6-2 SSB Çarpım Detektörü

□ 1. Bu deneyde, çarpım detektör devresinin SSB girişi olarak, 5-2 deneyindeki 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 J2’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 değerini ayarlayın. Sonuçları Tablo 6-5’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 VR ’i dikkatlice ayarlayın.

□ 8. 6. adımı tekrarlayın. Sonuçları Tablo 6-6’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 6-7’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 6-8’e kaydedin.

Tablo 6-1

(R5 =270Ω, R6 =10 kΩ, Vc =500 mVp-p, Vm =500 mVp-p, fc =500kHz, fm = 1kHz)

Giriş Dalga Şekli

Çıkış Dalga Şekli

Tablo 6-2

(R₅ =270Ω, R₆ =10 kΩ, V_c =500 mVp-p, V_m =500 mVp-p, f_c =500kHz, f_m = 3kHz)

Giriş Dalga Şekli

Çıkış Dalga Şekli

Tablo 6-3

(R₅ =330Ω, R₆ =10 kΩ, V_c =500 mV, V_m =500 mV, f_c =500kHz, f_m = 1kHz)

Giriş Dalga Şekli

Çıkış Dalga Şekli

Tablo 6-4

(R₅ =330Ω, R₆ =30 kΩ, V_c =500 mVp-p, V_m =500 mVp-p, f_c =500kHz, f_m = 1kHz)

Giriş Dalga Şekli

Çıkış Dalga Şekli

Tablo 6-5

(R5 =270Ω, R6 =10 kΩ, Vc =500 mVp-p, Vm =500 mVp-p, fc =457kHz, fm = 2kHz)

Giriş Dalga Şekli

Çıkış Dalga Şekli

Tablo 6-6

(R₅ =270Ω, R₆ =10 kΩ, V_c =700 mVp-p, V_m =700 mVp-p, f_c =457kHz, f_m = 2kHz)

Giriş Dalga Şekli

Çıkış Dalga Şekli

Tablo 6-7

(R₅ =330Ω, R₆ =10 kΩ, V_c =500 mVp-p, V_m =500 mV, f_c =457kHz, f_m = 2kHz)

Giriş Dalga Şekli

Çıkış Dalga Şekli

Tablo 6-8

(R₅ =330Ω, R₆ =30 kΩ, V_c =500 mVp-p, V_m =500 mVp-p, f_c =457kHz, f_m = 2kHz)

Giriş Dalga Şekli

Çıkış Dalga Şekli

6.5 SORULAR

1. Fig. 6-2’deki R5 değeri çıkış genliğini nasıl etkiler?

2. Fig. 6-2’deki R₆ değeri çıkış genliğini nasıl etkiler?

3. VR1 yada VR2’nin görevi nedir?

4. Eğer modülasyon frekansı artarsa, distorsiyonsuz bir demodülasyon işareti için hangi malzemeler modifiye edilmelidir.

5. DSB-SC yada SSB demodülasyonunda tepe detektörü(peak detector) kullanılabilir mi?