Faz Farkı

AM Modülasyonu ile Telsiz Çalışmaları

Son bir kaç aydır telsiz maceramız bitmedi bitemiyor, anahtarlamalı(switching) AM modülatörü, güç yükselticisi, filtre derken işler uzuyor… Amaç direkt bir telsiz yapımı olsa iyi kötü kısa zamanda bir telsiz yapılabilir, ne de olsa internette istemediğimiz kadar am, fm devre şemaları ve muhtelif devre şemaları mevcut. Asıl amaç modülasyonu bizzat gerçeklemek, olup bitenlere vakıf olmak. Çalışmadan kısaca bahsedeyim : Şimdilik üzerine yoğunlaştığımız kısım verici kısım. En kolay ve ucuz modülasyon türü olan DSBLC-AM i seçtik. Açılımı: double side band large carrier am. Yani çift yan bantlı(spektrumda mesaj işaretinin 2 katı band genişliği kaplıyor) dc bileşenli AM. Ucuz ve kolay ama verimi epeyce düşük, öyle ki %25 ler altında. Bu demek oluyor ki sizin mesaj işaretinizin gücü kendi başına 10W ise en az 40W güç basacaksınız demektir. Geri kalan 30W lık güç ne oluyor? 30W lık güç taşıyıcı işaretin kullandığı güçtür. Bu gün AM radyolarda kullanılan modülasyon türü de budur, budur çünkü insanlara pahallı radyo satılmaz, ama yayıncı düşük verimli yayına razı olur 🙂 Bu modülasyonu gerçeklemek için mesaj işaretinizi 0 ın üzerine çıkarıp cos ile çarpmak yeterli. Yani eğer mesaj işaretinizin tepeden tepeye değeri max 1 ise (1+mesaj)*cos(2*pi*f) işlemi AM işareti üretmeniz için yeterli. Bu işlemden sonra mesaj işaretimiz yüksek frekanslı taşıyıcımızın zarfı(şekli) haline geliyor. Bu sayede alıcımız bu yüksek frekanslı işaretin zarfını geri elde edebilirse mesaj işaretimizi almış olacaktır, bu işlem de ucuz elemanlarla kolayca gerçekleştirilir(diyot, R ve C elemanlarıyla). Aşağıda olayı resimle tarif etmeye çalıştım. Verdiğim ilk iki işareti birbiriyle çarpınız ve taşıyıcı işaretin şeklinin mesaj işaretine dönüştüğüne dikkat ediniz. Çarpım sonucu en alttaki resim oluyor. Kesikli çizgi “bakın bu işaretin zarfı mesaj işareti ile aynı” diyor.

Cos la çarpma işlemi? Ama nasıl? Çarpıcı bir entegre bulup bir ucundan mesaj işareti bir ucundan cos veririz diğer uçtan sonucu alırız ? Böyle bir entegre var mı ben bilmiyorum ama biz bu işlemi yapmak için mesaj işaretimizi “pulse train(darbe katarı) veya kare dalga” ile çarpıyoruz, bunu mesaj işaretimizi anahtarlayarak yapabiliyoruz, aç kapa aç kapa… 1 0 1 0 la çarpmış oluyoruz. Bu kolayca yapabileceğimiz bir hareket (sadece bir tane bipolar veya mos transistör kullanarak anahtarlama yapabiliriz). Biz cos la çarpmak istiyorduk, kare dalga ile değil? Ama kare dalga ile çarpmak daha kolay :)… Mesaj işaretimizi kare dalga ile çarptıktan sonra aslında mesaj işaretimizi kare dalganın içinde bulunan sonsuz sayıda, farklı frekans ve büyüklüklerdeki cos bileşenlerle çarpmış oluyoruz (“kare dalganın fourier çözümlemesi” ne bakabilirsiniz). Bu bileşenlerden bizim için önemli olan “fundamental” bileşen adı verilen kare dalga ile aynı frekansta olan ve genliği en büyük olan bileşendir. Kare dalganın oluşumunda en büyük emeği olan da bu bileşendir. Bu olayla alakalı(kare dalgadaki cos lar) şimdi lütfen http://www.falstad.com/fourier/ adresindeki apleti inceleyiniz, sağ menüden “square” i seçip bileşenleri görünüz. Dolayısıyla çarpım sonucu içinde(fc frekanslı kare dalga*mesaj işareti) bizim istediğimiz çarpım(cos(2*pi*fc) * mesaj işareti) var ama mesaj işaretimiz diğer bileşenlerle de çarpıldığı için istediğimiz işareti kolayca alamıyoruz. Ne yapıyoruz? Çarpım sonucunu merkez frekansı fc, bandı 2*fm olan bir bant geçiren filtreyle süzüp istediğimiz AM işaretini elde ediyoruz.
Bu yazıya başlarken günlük bir olayı aktarmak istemiştim ama mani olamadığım bir şekilde bunları yazdım. Bilmiyorum niye! Asıl niyetim çalışma bittikten sonra veya bitime yakın dökümantasyon yapmaktı. O da hiç bir zaman olmuyor! Çalışma bittikten sonra ya yapılanlar gözden düşüyor ya da yazmak zor geliyor. Neyse ki burda bir giriş yapmış olduk….bitmiyor bu yazılar. Neden sadece anlatmak istediğim günlük olayı yazıp konuyu kapatamıyorum 🙂
Dün lab(oratuvar)da bu bahsettiğim çalışmayla alakalı bir şeyler yaparken fonksiyon üretecinin işaret ucu bağlı ve toprağı bağlı, her şey tamam gibi. Sonra es kaza toprak krokodilini çözdüm, devrenin çalışmamasını beklerken yayının daha netleştiğini gördüm. Şöyle bir dikkatlice baktım… Evet, fonksiyon üretecinin sadece işaret krokodili bağlı toprak ucu boşta… ama devrede olması gerekenler işliyor ve hatta daha iyi. İçimden dedim, yine RF ve yine enteresan bir şeyler ama ne… düşündüm bir anlam veremedim. Yayın kalitesinin artması için çabalarken es kaza yapılan bir hareketle devrenin hala çalışıyor olması şaşırtıcı gelmişti, yayının kalitesinin artmış olması ise apayrı… Biraz daha düşündüm ve bir anlam vermeyince tası tarağı toplayıp yurda döndüm. Bu olayın sıradaki çalışmaların önünde çözemediğim ilginç bir olay olarak engel teşkil etmesi o gün tüm keyfimi kaçırmıştı; okul, lablar ve diğer çevre bir anda gözümden düşüverdi. Kendi kendime ben şimdi ne yapacağım der gibiydim, meğer bu çalışma hayal dünyamda ne kadar da yer etmiş… Ertesi günü yaşadıklarımı hocama anlatınca olay çözüldü… Kullandığım güç kaynağı ile fonksiyon üreteci aynı prize bağlıymış, yani toprakları ortakmış, gülsem mi ağlasam mı… Hiç aklıma gelmemişti. Peki o zaman yayın kalitesi niye artmıştı?