haberleşme teorisi 6. hafta - wordpress.com · 2016-03-24 · eem3006 - haberle Ş me teor İ s İ...

NİĞDE ÜNİVERSİTESİMÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ

ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

EEM3006 - HABERLEŞME TEORİSİ

EEM3006 -

HA

BERLEŞME TEO

RİSİ D

R. YASİN

KABA

LCIEEM3006 - HABERLEŞME TEORİSİ

Dersin Öğretim Elemanı: Yrd. Doç. Dr. Yasin KABALCI

Ders Görüşme Saati: Çarşamba, 09:30‐12:00

Çarşamba, 15:45‐17:00

e‐m@il: [email protected]

Ders Web Sayfası: kabalci.wordpress.com

EEM3006 -

HA

BERLEŞME TEO

RİSİ D

R. YASİN

KABA

LCI

HAFTALIK İÇERİKEEM3006 - HABERLEŞME TEORİSİ

Hafta Konular1 Giriş ve Temel Kavramlar

2 İşaretler ve Doğrusal Sistemler, Temel Kavramlar

3 İşaretler ve Doğrusal Sistemler, Fourier Analizi

4 İşaretler ve Doğrusal Sistemler, Süzgeç Tasarımı, Alçak geçiren ve Band geçiren İşaretler

5 Genlik Modülasyonu

6 Genlik Modülasyonu

7 Genlik Demodülasyonu

8 Açı Modülasyonuna Giriş

9 Faz ve Frekans Modülasyonu

10 Açı Demodülasyonu

11 Olasılık ve Rastgele Süreçler

12 Olasılık ve Rastgele Süreçler

13 Analog İletişim Sistemleri Üzerinde Gürültünün Etkisi

14 Analog İletişim Sistemleri Üzerinde Gürültünün Etkisi

Ara Sınav (% 40)

Final (% 60)

EEM3006 -

HA

BERLEŞME TEO

RİSİ D

R. YASİN

KABA

LCI

İÇERİK GİRİŞ

Haberleşme Sistemlerinin Elemanları Modülasyon, Modülasyon Türlerinin Sınıflandırılması

SPEKTRAL ANALİZ ve DOĞRUSAL SİSTEMLERDEN İLETİM Fourier Serileri, Fourier Dönüşümü ve Özellikleri Enerji ve Güç Spektral Yoğunlukları Katlama İntegrali, Transfer Fonksiyonu Genlik ve Faz Bozulmaları, Süzgeçler

GENLİK MODÜLASYONU (GM) Çift Yan Band (ÇYB) Modülasyonu ve Modülatör Yapıları Tek Yan Band (TYB) Modülasyonu ve Modülatör Yapıları Artık Yan Band (AYB) Modülasyonu GM İşaretlerin Demodülasyonu

AÇI MODÜLASYONU Faz ve Frekans Modülasyonu (PM ve FM) FM İşaretlerin Üretimi ve Demodülasyonu Frekans Bölmeli Çoğullama


EEM3006 -

HA

BERLEŞME TEO

RİSİ D

R. YASİN

KABA

LCI

İÇERİK (devam)

OLASILIK ve RASTGELE SÜREÇLER Olasılık ve Rastgele Değişkenlerin İncelenmesi Rastgele Süreçler Gauss ve Beyaz Süreçler

ANALOG İLETİŞİM SİSTEMLERİ ÜZERİNDE GÜRÜLTÜNÜN ETKİSİ Genlik Modülasyon Sistemlerinde Gürültünün Etkisi Açı Modülasyonu Üzerinde Gürültünün Etkisi Analog Modülasyon Sistemlerinin Karşılaştırılması Analog İletişim Sistemlerinde İletim Kayıpları ve Gürültünün Etkileri

ÖRNEKLEME ve ANALOG DARBE MODÜLASYONU Örnekleme Teoremi Darbe Genlik Modülasyonu (PAM) ve Zaman Bölmeli Çoğullama (TDM) Darbe Zaman Modülasyonu Türleri (PDM, PPM)


EEM3006 -

HA

BERLEŞME TEO

RİSİ D

R. YASİN

KABA

LCI3.BÖLÜM GENLİK MODÜLASYONU (GM) ve TÜRLERİ

ÇYB-GM İşaretlerin Üretilmesi

ÇYB-GM İşaretlerin Demodülasyonu

ÇYB-TB GM İşaretlerin Üretilmesi

ÇYB-TB GM İşaretlerin Demodülasyonu

Tek Yan Bant Genlik Modülasyonu (TYB-GM)

TYB-GM İşaretlerin Üretilmesi

TYB-GM İşaretlerin Demodülasyonu

Artık Yan Bant Genlik Modülasyonu (AYB-GM)

AYB-GM İşaretlerin Üretilmesi

AYB-GM İşaretlerin Demodülasyonu

EEM3006 -

HA

BERLEŞME TEO

RİSİ D

R. YASİN

KABA



ÇYB-GM işaretlerin üretilmesi için sıklıkla kullanılan iki modülatör yapısıbulunmaktadır. Bunlar Kare Kanunu Modülatör (Karesel Modülatör) veAnahtarlama Modülatördür.

Bu düzeneklerin her ikisinde de lineer olmayan elemanlar kullanılır.

Bu tür modülatörler alçak güçlü modülasyonlar için kullanılmaktadırlar.

1. Kare Kanunu (Karesel) Modülatör

Modülasyon sırasında yeni frekansların üretilmesi gerektiğindenmodülatörde diyot, transistör gibi lineer olmayan elemanlarkullanılmaktadır.

Aşağıdaki şekilde karesel modülatörün blok diyagramı verilmektedir.

ModulationEğrisel Eleman(Diyot, Transistör,…)

Mesajİşaretim(t)

Modülasyonluİşarets(t)

Taşıyıcı İşaretc(t)=Accos(2πfct)

Bant Geçiren Filtre

v1(t) v2(t)

EEM3006 -

HA

BERLEŞME TEO

RİSİ D

R. YASİN

KABA


2 2

2 2 22 1 2 1 2cos 2 2 cos 2 cos 4

2 2c c

c c c c ca A a Av t a A f t a A m t f t a m t a m t f t

12 2 1 2

2 22 2

2

2 22 4

cc c c c c

c cc c

a AV f f f f f a A M f f M f f a M f a M f M f

a A a Af f f f f

EEM3006 -

HA

BERLEŞME TEO

RİSİ D

R. YASİN

KABA



2

2 24

cc

a A f f 2

2 24

cc

a A f f

1

2c

ca A f f

1

2c

ca A f f

2 c ca A M f f 2a M f M f

2

2

2ca A f

2 c ca A M f f 1a M f

12 2 1 2

2 22 2

2

2 22 4

cc c c c c

c cc c

a AV f f f f f a A M f f M f f a M f a M f M f

a A a Af f f f f

EEM3006 -

HA

BERLEŞME TEO

RİSİ D

R. YASİN

KABA


ÇYB-GM İşaretlerin Üretilmesi-II

2. Anahtarlamalı Modülatör

Bu tür modülatörde diyotun anahtarlama görevi taşıyıcı tarafından (gp(t)işareti kullanılarak) kontrol edilmektedir. Ayrıca, kullanılan diyotun idealdiyot olduğu kabul edilmektedir.

EEM3006 -

HA

BERLEŞME TEO

RİSİ D

R. YASİN

KABA


ÇYB-GM İşaretlerin Demodülasyonu

Demodülasyon işlemi yapan devreler demodülatör, dedektör veyasezici olarak adlandırılır.

Genlik modülasyonunda demodülasyon iki yöntem kullanılarakgerçekleştirilebilir.

1. Evre Uyumlu (Eş zamanlı) Demodülasyon (Cohorent Detection)2. Evre Uyumsuz Demodülasyon (Non-cohorent Detection)

Evre uyumlu demodülatörlerde taşıyıcının tekrar kullanımına ihtiyaçduyulurken, evre uyumsuz demodülatörlerde bu gereksinimbulunmamaktadır.

ÇYB genlik modülasyonlu işaretlerin demodülasyonu için sıklıkla KareKanunu Dedektörü ve Zarf Dedektörü kullanılmaktadır.

EEM3006 -

HA

BERLEŞME TEO

RİSİ D

R. YASİN

KABA


Kare Kanunu Dedektörü

Modülasyon işlemi için kullanılan bir kare kanunu modülatör, bir karekanunu dedektör olarak da kullanılır. Bir eğrisel elemanın transferkarakteristiği tanımından,

burada v1(t) giriş gerilimini, v2(t) çıkış gerilimini gösterirken, a1 ve a2sabitlerdir. Böyle bir düzen GM işaretinin demodülasyonu için kullanılırsagiriş işareti aşağıdaki gibi modülasyonlu işaret olur.

Elde edilen eşitlikteki ifadesi istenilen işaret olup mesaj işaretinivermektedir. Mesaj işaretini veren bileşen bir AGF’den geçirilerek mesajelde edilmiş olur.

22 1 1 2 1v t a v t a v t

1 1 cos 2c a cv t A k m t f t

2 2 22 1 2

11 cos 2 1 2 1 cos 42c a c c a a cv t a A k m t f t a A k m t k m t f t

22 c aa A k m t

EEM3006 -

HA

BERLEŞME TEO

RİSİ D

R. YASİN

KABA


Zarf Dedektörü

EEM3006 -

HA

BERLEŞME TEO

RİSİ D

R. YASİN

KABA


ÇYB-TB GM İşaretlerin Üretilmesi

Taşıyıcısı bastırılmış çift yan bant genlik modülasyonlu dalga, mesajişareti ile taşıyıcı dalganın çarpımından oluşmaktadır.

ÇYB-TB GM modülatörü olarak kullanılabilecek yapılar:

Dengeli Modülatör Halka (Ring) Modulatör Paralel Köprülü Diyot Modülatör Seri Köprülü Diyot Modülatör Anahtarlamalı Modülatör

Dengeli Modülatör

Bu modülatör yapısı taşıyıcı işareti bastıran dengeli yapı şeklindedüzenlenmiş iki Genlik Modülatörü ile gerçekleştirilmektedir.

Her bir modülatörün girişine uygulanan mesaj işaretleri birbirinden180° faz farklıdır.

EEM3006 -

HA

BERLEŞME TEO

RİSİ D

R. YASİN

KABA


Mükemmel bir taşıyıcı bastırımı için her iki modülatörün birbirinemümkün olduğunda eş olması gerekmektedir.

EEM3006 -

HA

BERLEŞME TEO

RİSİ D

R. YASİN

KABA


Ring Modülatörü

Çok kullanışlı çarpım modülatörlerinden birisi de halkamodülatörlerdir.

Diyotların yönleri takip edildiğinde bir halka oluştuğundan dolayı bumodülatör yapısına halka modülatör adı verilmektedir.

Diyotların ON ya da OFF durumunda olmalarını frekansı fc olan bir karedalga taşıyıcı işaret kontrol etmektedir çünkü taşıyıcı işaretin genlik vefrekansı mesaj işaretinden çok daha büyüktür.

Bu modülatörün çalışması diyotların mükemmel bir anahtar olduklarıkabul edilerek açıklanabilir.

EEM3006 -

HA

BERLEŞME TEO

RİSİ D

R. YASİN

KABA


EEM3006 -

HA

BERLEŞME TEO

RİSİ D

R. YASİN

KABA


DSB‐SC output (Output of transformer T2 )

EEM3006 -

HA

BERLEŞME TEO

RİSİ D

R. YASİN

KABA


Ring Modülatörün Çıkış Spektrumu

EEM3006 -

HA

BERLEŞME TEO

RİSİ D

R. YASİN

KABA


ÇYB-TB GM İşaretlerin Demodülasyonu

Mesaj işareti m(t), s(t)’nin yerel olarak üretilen bir sinüzoidal işaret ileçarpılması ve elde edilen çarpımın bir AGF’den geçirilmesiyle eldeedilir.

EEM3006 -

HA

BERLEŞME TEO

RİSİ D

R. YASİN

KABA



Genlik modülasyonunda hem taşıyıcı hem de mesaj işaretinin alt ve üstyan bantlarının tamamı iletilmektedir.

Mesaj işaretinin tüm özelliği alt ya da üst yan bantta olmasına rağmeniki yan bantta iletilir.

Bu durum güç ve bant sınırlı uygulamalarda problem oluşturacağındanalt ya da üst yan banttan yalnızca biri ile iletişim yapılabilir.

Sadece tek bir yan bandın iletildiği durumdaki modülasyon tipine TekYan Bant Genlik Modülasyonu (TYB-GM) denir.

TYB-GM kullanımı ile hem iletim için gerekli bant genişliği azaltılmışhem de gerekli güç azaltılmış olmaktadır.

Ancak TYB modülasyonu önemli miktarda alçak frekans bileşeni içerenişaretler için uygun değildir.

EEM3006 -

HA

BERLEŞME TEO

RİSİ D

R. YASİN

KABA


EEM3006 -

HA

BERLEŞME TEO

RİSİ D

R. YASİN

KABA


Hilbert Dönüşümü

Bir x(t) işaretinin Hilbert dönüşümü olan işareti, x(t) ile aynıgenlik fakat 90° faz gecikmesine sahip frekans bileşenleri içerir.

Bu dönüşüm ile pozitif frekanslardaki işaret tayfı -j ile çarpılır iken,negatif frekanslardaki işaret tayfı +j ile çarpılır.

Hilbert dönüşümü aynı zamanda işaretin tayfının (Fourierdönüşümünün) -jsgn(f) işareti ile çarpılmasına da denktir.

x̂ t

‐/2x(t) x̂(t)

( ) ( ) ( )1ˆ

2x t x t j x t

é ù= ⋅ê úë û

EEM3006 -

HA

BERLEŞME TEO

RİSİ D

R. YASİN

KABA


Bir işaret üzerinde Hilbert dönüşümünün uyarlanması, bu işaretin tümfrekans bileşenleri üzerinde 90° faz kaydırması yapılmasına eşittir.

Hilbert dönüşümünün bir işaret üzerinde gerçekleştirdiği tek değişiklikişaretin fazını değiştirmektir.

İşaretin frekans bileşenlerinin genliği ve dolayısı ile enerji ve gücüHilbert dönüşüm işlemi sonucunda değişmez.

Hilbert dönüşümü kullanılarak TYB GM işaret aşağıdaki gibi ifadeedilebilir:

ÜYB:

AYB:

ˆcos 2 sin 2TYB c cm t m t f t m t f t

ˆcos 2 sin 2TYB c cm t m t f t m t f t

EEM3006 -

HA

BERLEŞME TEO

RİSİ D

R. YASİN

KABA



EEM3006 -

HA

BERLEŞME TEO

RİSİ D

R. YASİN

KABA


TYB-GM Eş Evreli Bileşenin Spektrumu

EEM3006 -

HA

BERLEŞME TEO

RİSİ D

R. YASİN

KABA


TYB-GM Dik Evreli Bileşenin Spektrumu

EEM3006 -

HA

BERLEŞME TEO

RİSİ D

R. YASİN

KABA


TYB-GM İşaretlerin Üretilmesi

TYB genlik modülasyonlu işaretlerin üretilmesinde sıklıkla kullanılan ikiyöntem bulunmaktadır.

İlk yöntem, istenmeyen yan bandın tamamıyla yok edilmesi için keskinkesim frekansına sahip filtrelerin kullanıldığı Seçici Filtrelemeyöntemidir.

İkinci yöntem ise aynı amacı gerçekleştirmek için faz kaydırmadüzeneklerinin kullanıldığı Faz Kaydırma yöntemidir.

Seçici Filtreleme Yöntemi

Bu yaklaşım TYB işaretlerin üretilmesinde en fazla tercih edilenyöntemdir.

EEM3006 -

HA

BERLEŞME TEO

RİSİ D

R. YASİN

KABA


Seçici Filtreleme Yöntemi

Bu yöntemde ÇYB-TB GM işareti istenmeyen yan bandın yok edilmesiiçin keskin kesim frekanslı bir filtreden geçirilmektedir.

Yan bant süzgecinin: Geçirme bandı, istenilen yan bandı içine almalıdır. Geçiş bandı, mesaj sinyalinin en küçük frekans bileşeninin en çok iki

katı kadar olabilir.

EEM3006 -

HA

BERLEŞME TEO

RİSİ D

R. YASİN

KABA


EEM3006 -

HA

BERLEŞME TEO

RİSİ D

R. YASİN

KABA


TYB-GM İşaretlerin Üretilmesi-II

EEM3006 -

HA

BERLEŞME TEO

RİSİ D

R. YASİN

KABA


TYB-GM İşaretlerin Demodülasyonu

EEM3006 -

HA

BERLEŞME TEO

RİSİ D

R. YASİN

KABA


Artık Yan Bant Genlik Modülasyonu (AYB-GM)

Klasik genlik modülasyonunun bir türevi olan artık yan band modülasyonuözellikle analog televizyon yayıncılığında tercih edilen bir yaklaşımdır.

Çift yan bant genlik modülasyonundaki yan bantlardan biri tam, birideyarım bant olarak gönderilen bir haberleşme türüdür.

EEM3006 -

HA

BERLEŞME TEO

RİSİ D

R. YASİN

KABA


AYB-GM İşaretlerin Üretilmesi

EEM3006 -

HA

BERLEŞME TEO

RİSİ D

R. YASİN

KABA


AYB-GM İşaretlerin Demodülasyonu

EEM3006 -

HA

BERLEŞME TEO

RİSİ D

R. YASİN

KABA


haberleşme teorisi 6. hafta - wordpress.com · 2016-03-24 · eem3006 - haberle Ş me teor İ s İ...

Documents