firat Ünİversİtesİ elektrİk-elektronİk mÜhendİslİĞİ...

FIRAT ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ

HABERLEŞME LABORATUVARI DENEY FÖYLERİ

E L A Z I Ğ 0 1 . 0 3 . 2 0 1 3

Sorumlu Öğretim Üyesi Yrd.Doç.Dr. Ayhan AKBAL

SIRA DENEY DENEY ADI DENEY SORUMLUSU

1 DENEY 1 AM MODÜLATÖR DEMODÜLATÖR ARAŞ. GÖR. DUYGU GÜR

2 DENEY 2 FM MODÜLATÖR DEMODÜLATÖR ARAŞ.GÖR. MEHMET SÖNMEZ

3 DENEY 3 DARBE KOD MODÜLASYONU (PCM) YRD.DOÇ.DR. MUSTAFA TÜRK

4 DENEY 4 ALCATEL VOIP UYGULAMALARI YRD.DOÇ.DR. AYHAN AKBAL

5 DENEY 5 RADYO FREKANS HABERLEŞMESİ ARAŞ. GÖR. MERVE YILDIRIM

6 DENEY 6 SPEKTRUM ANALİZÖR ARAŞ. GÖR. MELİKE ESEN

7 DENEY 7 DARBE GENİŞLİK MODULATÖR DEMODÜLATÖR (PWM) ARAŞ.GÖR. MUSAB COŞKUN

8 DENEY 8 ANALOG SAYISAL, SAYISAL ANALOG DÖNÜŞTÜRÜCÜLER YRD.DOÇ.DR. AYHAN AKBAL

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7. Zamanında teslim edilmeyen raporlar değerlendirilmeye alınmaz.

8. Ara sınav notu şöyle belirlenir:

: %35

: %35

: %30

9.

10. Genel sınavın yapılışı:

11. Laboratuvarın genel ve bütünleme sınavları yazılı toplu halde sınıfta, yapılacaktır.

ELEKTRİK-ELEKTRONİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

HABERLEŞME LABORATUVARINDA

UYULACAK KURALLAR

KURALLAR

Yrd.Doç.Dr.Ayhan AKBAL

a) Deney başlangıcındaki sınav notu

b) Öğrencinin deney sürecine katılımı ve performansı

c) Deney raporundan alınan not

Öğrenciler, deneylerin %80’ine devam etmek zorundadır.

Öğrenciler deneye gelirken deney föylerini ve hesap makinelerini getirmek zorundadır.

Öğrenciler, bölüm web sayfasındaki güncellenmiş deney föylerinden sorumludurlar.

Öğrenciler deneylerin başlama saatinde laboratuvarda bulunmalıdır. Geçerli bir mazereti nedeniyle geç kalan

öğrenciler, deneylere katılabilmek için Laboratuvar Sorumlusu Öğretim üyesinden izin almak zorundadır.

Öğrencilerin, herhangi bir sağlık problemi yoksa deney esnasında oturmaları ve deney masasından ayrılmaları

yasaktır.

Öğrenciler deney başlangıcında sözlü veya yazılı bir sınava tabi tutulur.

Öğrenciler deney sonrasında bir rapor hazırlar. Bir hafta sonra teslim edilecek raporlar, grup adına bir öğrenci

tarafından hazırlanmış olarak bir tek rapor halinde istenecektir. Rapor Notu tüm grup elemanlarının rapor notu

olacaktır.

SIRA DENEY DENEY ADI DENEY SORUMLUSU

1 DENEY 1 AM MODÜLATÖR DEMODÜLATÖR ARAŞ. GÖR. DUYGU GÜR

2 DENEY 2 FM MODÜLATÖR DEMODÜLATÖR ARAŞ.GÖR. MEHMET SÖNMEZ

3 DENEY 3 DARBE KOD MODÜLASYONU (PCM) YRD.DOÇ.DR. MUSTAFA TÜRK

4 DENEY 4 ALCATEL VOIP UYGULAMALARI YRD.DOÇ.DR. AYHAN AKBAL

5 DENEY 5 RADYO FREKANS HABERLEŞMESİ ARAŞ. GÖR. MERVE YILDIRIM

6 DENEY 6 SPEKTRUM ANALİZÖR ARAŞ. GÖR. MELİKE ESEN

7 DENEY 7 DARBE GENİŞLİK MODULATÖR DEMODÜLATÖR (PWM) ARAŞ.GÖR. MUSAB COŞKUN

8 DENEY 8 ANALOG SAYISAL, SAYISAL ANALOG DÖNÜŞTÜRÜCÜLER YRD.DOÇ.DR. AYHAN AKBAL

TÜM DENEYLER TAMAMLANDIKTAN SONRA 2 HAFTA

KABLOSUZ HABERLEŞME İLE İLGİLİ TEORİK DERS YAPILDIKTAN

SONRA TÜM ÖĞRENCİLER İLE BİRLİKTE YAPILACAKTIR.

NOT: DENEY 8

SIRA OKUL NU ADI SOYADI TARİH YOKLAMA GRUP 07.03.2013 14.03.2013 21.03.2013 28.03.2013 04.04.2013 11.04.2013 18.04.2013

1 8220021 MUSTAFA TÜZÜN

2 8220044 İMGE ÖZCE

3 8220068 OĞUZ KARA

4 8220071 ERDİ ÜNVERDİ

5 9220005 GÜLAY ESMEZ

6 9220010 ERKAN YILDIRIM

7 9220011 MURAT İLKAY ERGENE

8 9220012 AYŞENUR KARAŞAN

9 9220013 SERHAT GÜL

10 9220014 BERNA ÖKDEM

11 9220017 CEM EKİM

12 9220023 HAKAN BAHAR

13 9220026 ALPEREN FIRAT

14 9220030 MAHMUT HAYME

15 9220032 ESRA BULANIK

16 9220037

17 9220040 KADİR ATA

18 9220041 SEÇİL AKSOY

19 9220044 MURAT ÇELİK

20 9220045 HÜSEYİN EVCİL

21 9220050 ENGİN AK

22 9220052 MURAT YILDIZ

23 9220058 MUHAMMET CAM

24 9220061 MUTLU YAZICI

25 9220068 SİNAN ÖZCANLI

26 9220069 ALİ ANUK

27 9220077 BURHAN KILINÇ

28 9220801 ERHAN GEÇMEN

29 9220802 TURGUT BÜTÜNER

30 10220801 FATİH ÖZCAN

31 10220803 İBRAHİM POLAT

32 10220804 FATİH COŞKUN

33 10220807 HÜSEYİN KELEŞ

DENEY6

DENEY2

HABERLŞEME LABORATUVARI I. ÖĞRETİM DENEY PROGRAMI

NOT

DENEY3 DENEY4 DENEY5

DENEY5 DENEY6 DENEY7 DENEY1

DENEY7

DENEY3 DENEY4

DENEY1 DENEY2

A6

A7




A1

A2

A3

A4

DENEY7

DENEY2 DENEY3 DENEY4 DENEY5 DENEY6 DENEY7 DENEY1



A5 DENEY5 DENEY6 DENEY7 DENEY1


DENEY3 DENEY4DENEY2

BEYZA YILDIRIM

SIRA OKUL NU ADI SOYADI TARİH YOKLAMA GRUP 07.03.2013 14.03.2013 21.03.2013 28.03.2013 04.04.2013 11.04.2013 18.04.2013

1 7220509 BUĞRA YEŞİL

2 8220505 GÖKÇEHAN KARAHAN

3 9220518 M.AKİF ÖZER

4 9220508 UĞUR DOĞAN

5 9220523 ŞAKİR KARAKOYUN

6 9220530 DOĞUKAN ASLAN

7 8220507 SİNAN BOZKURT

8 9220541 BURAK BİRCAN

9 9220541 BURAK BİRCAN

10 9220518 NESRİN GÖK

11 9220547 EMRE YILDIZ

12 9220550 SELAHATTİN ÇELİK

13 9220558 AHMET EPENEKÇİ

14 9220559 İKLİM ÇENE

15 9220568 KAZIM ÇİFTÇİ

16 9220573 MUHAMMED TURAN

17 9220578 FUNDA TOPÇUOĞLU

18 9220701 HALİL İBRAHİM URAL

19 9220702 AYBARS MAHMAT

20 10220902 FATİH ELMAS

21 9220515 VURAL TAN

22 10220905 TURAN YILDIZ

23 10220907 FIRAT YANGÖZOĞLU

24 10220908 BURAK OYLUDAĞ

25 9220506 BÜNYAMİN AKSAÇ

26 11220551 MUSTAFA EMİR SADE

HABERLŞEME LABORATUVARI II. ÖĞRETİM DENEY PROGRAMI

NOT

DENEY 5 DENEY 6DENEY 7 DENEY 1 DENEY 2 DENEY 3 DENEY 4

DENEY 3 DENEY 4

DENEY 6 DENEY 7 DENEY 1 DENEY 2 DENEY 3


DENEY 1

DENEY 5

DENEY1 DENEY 2 DENEY 3

DENEY 4


DENEY 6 DENEY 7

DENEY 2 DENEY 3 DENEY 4 DENEY 5 DENEY 6 DENEY 7

DENEY 5

DENEY 1

B7

DENEY 1 DENEY2 DENEY 3 DENEY 4

DENEY 4 DENEY 5 DENEY 6 DENEY 7

B1

B2

B3

B4

B5

B6

DENEY 3

3-1

3.1 AMAÇ

1. Genlik Modülasyonun(AM) prensibinin anlaşılması. 2. AM işaretinin frekans spektrumu ve dalga şeklinin(waveform)

anlaşılması. Modülasyon yüzdesinin hesaplanması. 3. MC1496 kullanarak bir genlik modülatörü tasarlanması. 4. Bir genlik modülatör devresinin ayarlanması ve ölçülmesi.

3.2 TEMEL KAVRAMLARIN İNCELENMESİ

Modülasyon, düşük frekanstaki bilgi taşıyan işaretin yüksek frekanstaki taşıyıcı işarete bindirme işlemidir. Genlik modülasyonu (AM), yüksek frekans taşıyıcı işaretin, düşük frekanstaki modüle edilecek işaret(genellikle ses işareti) tarafından modüle edilmesi işlemidir. Genlik modülasyonunda, Fig. 3-1’de gösterildiği gibi taşıyıcı genlik, modüle edilecek işaretin(modulating signal) genliğine göre değişir. Eğer ses işareti

)2cos( tfA mm π , taşıyıcı işaret de )2cos( tfA cc π ise genlik modülasyonlu

işaret şu şekilde ifade edilebilir :

[ ] )2cos()2cos()( tfAtfAAtX ccmmDCAM ππ+=

[ ] )2cos()2cos(1 tfAtfmA ccmDC ππ+=

[ ] )2cos()2cos(1 tftfmAA cmcDC ππ+= (3-1)

ADC= DC seviye Am=Ses işaret genliği Ac=Taşıyıcı işaret genliği fm=Ses frekansı fc=Taşıyıcı frekans m=modülasyon indeksi ve ya modülasyon derinliği = Am / ADC

3-2

Fig. 3-1 Genlik modülasyonu dalga şekilleri(waveforms)

Modulating signal : Modüle edilecek işaret Carrier Signal : Taşıyıcı işaret Amplitude-modulated signal : AM işareti (3-1) denklemini açarak tekrar yazalım,

[ ] [ ] tfftffmAAfX mcmccDCAM )(2cos)(2cos21)( −++= ππ

+ )2cos( tfAA ccDC π (3-2)

(3-2) denkleminin sağ tarafındaki ilk terim çift yan band işaretini göstermektedir. İkinci terim ise taşıyıcı işareti göstermektedir. (3-2) denklemine göre, AM modülasyonlu işaretin spektrumunu Fig. 3-2’de gösterildiği gibi çizebiliriz. AM iletiminde, taşıyıcı frekansı ve genliği daima sabit kalır. Yan bandlar ise frekans ve genlikte sabit olarak değişir. Bu nedenle taşıyıcı, taşıyıcı işareti değişmediğinden dolayı herhangi bir mesaj yada bilgi taşımaz. Bu, taşıyıcı gücünün bir AM işaretinin iletimi esnasında harcandığı anlamına gelmektedir. Bu nedenle, genlik modülasyonun iletim verimi çift yan band bastırılmış taşıyıcı modülasyonun(DSB-SC) iletim veriminden daha düşüktür. Ancak buna karşın genlik demodülatörü daha basittir.

E

E

max

min

Modulating signal Carrier signal

Amplitude-modulated signal

3-3

Fig. 3-2 AM işaretinin spektrumu

(3-1) denklemindeki m, modülasyon indeksi yada modülasyon derinliği olarak bilinmektedir ve önemli bir parametredir. m, bir yüzdelik ifade olduğu zaman, bu modülasyona genellikle yüzde modülasyonu da denilmektedir.

%100%100Seviye DC

GenligiIsaretin Edilecek Mod e ×=×=DC

m

AAm (3-3)

Pratik bir devrede ADC değerinin ölçmek zordur bu nedenle modülasyon indeksi şu şekilde hesaplanır :

%100minmax

minmax ×+−

=EEEEm (3-4)

Fig. 3-1’de gösterildiği gibi, Emax=Ac+Am ve Emin= Ac-Am ‘dir. Yukarıda bahsedildiği gibi, ses işareti yan bandlar içerir ve bu nedenle yan band işaretleri ne kadar büyük ise iletim verimi de o kadar iyidir. (3-2) denkleminden ayrıca modülasyon indeksi ne kadar büyük ise yan band işaretleri de o kadar büyük ve iletim veriminin de o kadar iyi olacağı çıkarılabilir. Pratikte, modülasyon indeksi 1’den küçük yada 1’e eşittir. Eğer m>1 ise, buna modülasyon fazlası(over modulation) denir.

( V )

( Hz )f fc mfcfmfc +-

0.5mA ADC c

A ADC c

f

X( f )

0.5mA ADC c

3-4

Tablo 3-1 Farklı giriş frekans koşulları altında farklı dengeli modülatör çıkışları arasında bir karşılaştırma.

Taşıyıcı Girişi

Ses Girişi

Dengeli Modülatör Çıkışı

Devre Karakteristiği

fc fc 2fc Frekans İkiye

Çarpıcı(Doubler) fc fc fc, fc+fm, fc-fm AM fc fc fc+fm, fc-fm DSB-SC

Aşağıdaki deneylerde, MC1496 monolithic balanced modülatör kullanılarak bir AM modülatörü gerçekleştirilecektir. Farklı giriş işaret frekanslarına göre, MC1496 bir frekans çarpıcı olarak, bir AM modülatörü olarak yada bir çift yan band bastırılmış taşıyıcı(DSB-SC) modülatörü olarak kullanılabilir. Tablo 3-1, farklı giriş işaretleri, çıkış işaretleri ve devre karakteristiklerini topluca göstermektedir. Fig. 3-3, MC1496’nın iç yapısını göstermektedir. Q5 ve Q6 fark kuvvetlendiricisi, Q1 Q2 ve Q3 Q4 fark kuvvetlendiricilerini sürmek için kullanılmaktadır. Sabit akım kaynağı Q7 ve Q8, Q5 ve Q6 fark kuvvetlendiricisine sabit bir akım sağlamaktadır. MC1496’nın toplam kazancı, 2 ve 3 pinleri arasına dışarıdan bağlanan bir direnç ile kontrol edilebilir. AM modülasyonu için, modüle edilecek işaret 1 ve 4 pinlerine, taşıyıcı işaret ise 8 ve 10 pinlerine uygulanmalıdır. 5. pine sağlanacak besleme akımı, genellikle bu pin ile güç kaynağı arasına bir direnç bağlanarak sağlanır.

3-5

Fig. 3-3 MC1496 iç yapısı

Fig. 3-4 bir AM modülatör devresini göstermektedir. Bu devrede taşıyıcı ve ses işaretleri tek hatlı girişlerle(single-ended inputs) devreye girmektedirler. Taşıyıcı işareti 10. pine, ses işareti ise 1. pine girmektedir. Tüm devrenin kazancı R8 direnci ile belirlenmektedir. R9 direnci ise besleme akım miktarını belirlemektedir. VR1 reostasının değeri ayarlanarak yada ses işaretinin genliği değiştirilerek modülasyon yüzdesi değiştirilebilir.

R R

2 38

10

14

14 5

6

12

MC1496

3.9K 3.9K

+12V

6.8K

1K

1K 1K

51

51 51

50K

10K10K

-5VVR

0.1uF

0.1uF

0.1uF

0.1uF

RRR

R

R

RR RR

C

C

C

C

1

2

4

1 2 5 6

3

3 7

8

10 11

4

9

1

AM outputCarrier

input

Audioinput

Fig. 3-4 MC1496 kullanılarak genlik modülatörü.

(12)

(6)-+

Q Q Q Q4

(10)

(8)

-+

(4)

(1)

-

+ (2)

(3)

Q Q

Q

Q

R500

R500

R500

(5)

(14)-V

D

1 2 3

5 6

8

7

12 31

Output

Gainadjust

Carrierinput

Modulatinginput

Bias adjust

3-6

3.3 GEREKLİ EKİPMANLAR

1. KL-92001 Modülü 2. KL-93002 Modülü 3. Osiloskop 4. Spektrum Analizör 5. RF üreteci

3.4 DENEYLER VE KAYITLAR

Deney 3-1 Genlik Modülatörü

1. KL-93002 modülü üzerine AM modülatör devresini yerleştirin. R8=1kΩ ve R9=6.8kΩ olarak ayarlamak için J1 ve J3’e bağlantı konnektörlerini bağlayınız.

2. Ses girişine(I/P2) 250mVp-p , 1kHz’lik sinüs işareti, taşıyıcı

girişine(I/P1) ise 250mVp-p, 100kHz’lik sinüs işareti bağlayınız. 3. Osiloskopun dikey girişini AM çıkışına(O/P) bağlayınız. Çıkış dalga

şeklini gözlemleyin ve modülasyon indeksi %50 olacak şekilde VR1 reostasını ayarlayın. Sonuçları Tablo 3-2’ye kaydedin.

4. Spektrum analizör kullanarak çıkış işaret spektrumunu gözlemleyin

ve sonuçları Tablo 3-2’ye kaydedin. 5. Yukarıdaki sonuçları ve (3-4) denklemini kullanarak çıkış işaretinin

modülasyon yüzdesini(percentage modulation) hesaplayın ve Tablo 3-2’ye kaydedin.

6. Osiloskop kullanarak, ses işaret genliği 200mVp-p ve 150mVp-p için

çıkış işaretlerini gözlemleyin ve sonuçları Tablo 3-2’ye kaydedin. 7. Dördüncü ve beşinci adımları tekrar ediniz. 8. Girişe(I/P2) 150mVp-p , 1kHz’lik sinüs işareti, taşıyıcı girişine(I/P1)

ise 100mVp-p, 100kHz’lik sinüs işareti bağlayınız. 9. Osiloskop kullanarak, çıkış terminalindeki(O/P) AM işaretini

gözlemleyin ve sonuçları Tablo 3-3’e kaydediniz. 10. Spektrum analizör kullanarak çıkış işaret spektrumunu gözlemleyin

ve sonuçları Tablo 3-3’e kaydedin.

3-7

11. Yukarıdaki sonuçları ve (3-4) denklemini kullanarak çıkış işaretinin modülasyon yüzdesini hesaplayın ve sonuçları Tablo 3-3’e kaydedin.

12. 9’dan 11’e kadar olan adımları, taşıyıcı genlikleri 200mVp-p ve

300mVp-p için tekrarlayın. 13. Ses girişine(I/P2) 150mVp-p, 3kHz’lik sinüs işareti, taşıyıcı

girişine(I/P1) ise 250mVp-p, 100kHz’lik sinüs işareti bağlayınız. 14. Osiloskop kullanarak, çıkış terminalindeki(O/P) modüle edilmiş işareti

gözlemleyin ve sonuçları Tablo 3-4’e kaydedin. 15. Spektrum analizör kullanarak çıkış işaret spektrumunu gözlemleyin

ve sonuçları Tablo 3-4’e kaydedin. 16. Yukarıdaki sonuçları ve (3-4) denklemini kullanarak çıkış işaretinin

modülasyon yüzdesini hesaplayın ve sonuçları Tablo 3-4’e kaydedin. 17. 14’den 16’ya kadar olan adımları, ses frekansları 2kHz ve 1kHz için

tekrarlayın. 18. Ses girişine(I/P2) 150mVp-p , 2kHz’lik sinüs işareti, taşıyıcı

girişine(I/P1) ise 250mVp-p, 500kHz’lik sinüs işareti bağlayınız. 19. Osiloskop kullanarak, çıkış terminalindeki(O/P) modüle edilmiş işareti

gözlemleyin ve sonuçları Tablo 3-5’e kaydedin. 20. Spektrum analizör kullanarak çıkış işaret spektrumunu gözlemleyin

ve sonuçları Tablo 3-5’e kaydedin. 21. Yukarıdaki sonuçları ve (3-4) denklemini kullanarak çıkış işaretinin

modülasyon yüzdesini hesaplayın ve sonuçları Tablo 3-5’e kaydedin. 22. 19’dan 21’e kadar olan adımları, taşıyıcı frekansları 1MHz ve 2MHz

için tekrarlayın.

3-8

Tablo 3-2 (Vc=250mVp-p, fc = 100kHz, fm=1 kHz)

Ses İşaret Genliği

Çıkış Dalga Şekli Çıkış İşaret Spektrumu

Modülasyon Yüzdesi

250 mVp-p

Emax = Emin =

200 mVp-p

Emax = Emin =

150 mVp-p

Emax = Emin =

3-9

Tablo 3-3 (Vm=150mVp-p, fc = 100kHz, fm=1 kHz)

Taşıyıcı İşaret

Genliği Çıkış Dalga Şekli

Çıkış İşaret Spektrumu


100 mVp-p

Emax = Emin =

200 mVp-p

Emax = Emin =

300 mVp-p

Emax = Emin =

3-10

Tablo 3-4 (Vc=250mVp-p, Vm=150mVp-p, fc = 100kHz)

Ses İşaret Frekansı

Çıkış Dalga Şekli Çıkış İşaret Spektrumu


3 kHz

Emax = Emin =

2 kHz

Emax = Emin =

1 kHz

Emax = Emin =

3-11

Tablo 3-5 (Vc=250mVp-p, Vm=150mVp-p, fm = 2 kHz)

Taşıyıcı İşaret

Frekansı Çıkış Dalga Şekli

Çıkış İşaret Spektrumu


500 kHz

Emax = Emin =

1 MHz

Emax = Emin =

2 MHz

Emax = Emin =

3.5 SORULAR

1. Fig. 3-4’de, eğer R8’in değerini 1kΩ’dan 2kΩ’a değiştirirsek, AM çıkış işaretinin değişimi ne olur?

2. Fig. 3-4’de, eğer R9’un değerini 6.8kΩ’dan 10kΩ’a değiştirirsek,

MC1496’nın DC besleme akım değişimi ne olur?

3. m=%50 ise Emax / Emin oranını belirleyiniz.

4. VR1’in görevi nedir?

4-1

1. Genlik demodülasyonunun prensibini anlama. 2. Diyot ile bir genlik modülatörü gerçekleştirme. 3. Çarpım detektörü ile bir genlik demodülatörü gerçekleştirme.

düşük frekanstaki ses işaretinin genliğine göre değişen modüle edilmiş bir işarettir. Alıcı bloğunda ses işaretini tekrar elde etmek için ses işaretini AM işaretinden çıkarmak gerekmektedir. Modüle edilmiş işaretten bilgi işaretini(ses, vb.) çıkarma işlemine demodülasyon yada deteksiyon adı verilmektedir. Bu işlem Fig. 4-1’de gösterilmiştir. Genellikle, detektörler iki guruba göre sınıflandırılırlar: senkron yada asenkron detektörler. Bölümün kalan kısımlarında bu iki gurup incelenecektir.

Amplitude Demodulator

AM Signal Audio Signal Fig. 4-1 Genlik demodülasyonunun gösterimi. Diyot Detektörü AM modüleli işaret, taşıyıcı genliği ses işaret genliğine göre değişen bir işaret olduğundan dolayı orijinal işareti AM işaretinden çıkarmak için bir demodülatör kullanılır.

Rectifier Low-passFilter

RemovingDC

AM signal Audio signal

Fig. 4-2 Doğrultuculu bir demodülatörün blok diyagramı

Demodülasyon işlemi, modülasyon işleminin sadece tersidir. AM Mod’de belirtildiği gibi, AM işareti, yüksek frekans taşıyıcı genliği, iletilmek istenen

4.1 AMAÇ


4-2

Fig. 4-2’de diyot detektörün blok diyagramı gösterilmiştir. Yapı, tipik bir asenkron detektördür. Hem pozitif hem de negatif yarım periyottaki AM modüleli zarf eğrisi doğrultucu girişine uygulanır. Doğrultucu çıkış işareti, pozitif yarım periyottaki zarf eğrisi ve bir DC seviyedir. Doğrultucunun çıkış işareti bir alçak geçiren filtreye girmektedir ve bu filtrenin çıkışı orijinal modüle edilmiş işaret ve bir DC seviyedir. Bu DC seviye kaldırıldıktan sonra orijinal işaret edilmiş olunur.

Fig. 4-3 pratik bir diyot detektör devresini göstermektedir. R1, R2, R3, R4, U1 ve U2 elemanları birbirine kaskat bağlanmış iki evirici kuvvetlendiriciyi oluşturmaktadırlar. Bu kuvvetlendirici bloğu AM işareti için gerekli kazancı sağlamaktadır. AM işareti D1 diyotu tarafından doğrultulduktan sonra C2, C3 ve R5 dirençlerinden oluşan alçak geçiren filtreye girmektedir. Alçak geçiren filtrenin çıkış işareti pozitif bölgede bir zarf işareti ve bir DC seviyedir. C4 kapasitesi, DC bileşenlerin süzülmesini sağlarken AC bileşenlerinde geçmesini sağlamaktadır.

R4

+-

+12 V

-12 V

R3 R5

R6C 2

C 4

C 30.01u 0.01u0.1u

0.1u1k

4.7k

1k

22k

D11N4004

U2

R2

C 1

+-

+12 V

-12 V

R1

0.1u

1k

22k

U1A741µ

A741µ

Amplifier Diode detector

Demodulatedoutput

AM signalinput

Fig. 4-3 Diyot detektör devresi

4-2

Çarpım Detektörü AM işareti için demodülasyon daha öncede bahsedildiği gibi dengeli modülatör(balanced modulator) ile de gerçekleştirilebilir. Bu tür demodülatörlere senkron demodülatörler yada çarpım detektörleride denilmektedir. Fig. 4-4, dengeli modülatör olan MC1496’nın iç devresini

göstermektedir. Daha detaylı bilgi için Bölüm 3’e bakınız. Eğer )(txAM AM

işaretini, )(txc ’de taşıyıcı işareti gösteriyorsa aşağıdaki denklemleri

yazabiliriz;

4-3

[ ][ ])2cos()2cos(1)( tfVtfmVtx ccmDCAM ππ+= (4-1)

)2cos()( tfVtx ccc π= (4-2)

Eğer bu iki işaret dengeli demodülatörün girişlerine bağlanırsa, dengeli demodülatörün çıkışı şu şekilde olacaktır;

)()()( txtkxtx AMcout ×=

( )[ ] )2(cos2cos1 22 tftfmVkV cmcDC ππ+=

)2cos(22

22

tfmVkVVkVm

cDCcDC π+=

[ ] [ ])2(2cos)2cos(12

2

tftfmVkVcm

cDC ππ++ (4-3)

k, dengeli modülatörün kazancıdır. (4-3) denkleminin sağ tarafındaki ilk terim DC seviyeyi, ikinci terim orijinal işareti ve üçüncü terim ise ikinci dereceden harmonik işareti göstermektedir. Orijinal işaretin tekrar elde

edilmesi için, )(txout AM işareti içerisinden çekilmesi gerekmektedir.

(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

12 3

1

Output

Gainadjust

Biasadjust

Modulatinginput

Carrierinput

Fig. 4-4 MC1496 iç devresi Fig. 4-5, çarpım detektör devresini göstermektedir. VR1 reostası, taşıyıcı işaretin giriş seviyesini kontrol etmektedir. MC1496 entegresinin 12. pininden alınan çıkış işareti (4-3) denklemi ile ifade edilmektedir. C7, C9 ve R9 elemanlarının oluşturduğu alçak geçiren filtre AM modüleli işaretteki

4-4

ikinci dereceden harmoniği yani (4-3) denkleminin üçüncü terimini kaldırmak için kullanılmaktadır. (4-3) denklemindeki ilk terim olan DC seviye C10 kapasitesi tarafından bloke edilmektedir. Genlik demodülasyonlu çıkış işareti şu şekildedir;

)2cos(2

)(2

tfmVkVtx mcDC

out π= (4-4)

(4-4) denklemi ses işaretini göstermektedir. Diğer bir deyişle, çarpım detektörü ses işaretini AM işaretinden çıkarmıştır. Yukarıda bahsedilenlerden şu sonucu çıkarabiliriz; diyot detektörü asenkron bir detektördür ve devresi basit olmasına karşın kalitesi kötüdür. Çarpım detektörü senkron bir detektördür. Çarpım detektörünün kalitesi mükemmeldir ancak devre yapısı daha karmaşıktır. Ayrıca taşıyıcı işaret ile AM işareti birbirlerine tam olarak senkronize olmalıdır.

Fig. 4-5 Çarpım detektör devresi


1. KL-92001 Modülü 2. KL-93002 Modülü 3. Osiloskop 4. RF Üreteci

2 38

10

1

14

4 5

12

6100k

+12V

MC1496

VR1

R11k

R2 1k

C40.1u

C20.1u

C30.1u

100kVR2

C50.1u

C62.2u

C71000p

C91000p

C100 2.2uR9 1k

C80.1u1

R3 1k

R5 270

R4 2k

R82k

R72k

R610k

U1

+

+

C0.1u

Demodulatedoutput

Carrierinput

AM input

4-5


Deney 4-1 Diyot Detektörü

1. Bu deneydeki AM işaret kaynağı, Bölüm 3’de gerçekleştirilen AM modülatör çıkışından alınmaktadır.(Fig. 3-4 devresi)

2. AM modülatörü girişine, taşıyıcı işaret olarak 250mVp-p genlikli

200kHz frekanslı sinüs işareti, ses işareti olarak da 150mVp-p genlikli 3kHz’lik sinüs işareti uygulayınız.

3. AM modülatörünün VR1 reostasını, AM çıkış işaret genliği

maksimum olacak şekilde ayarlayınız. 4. AM çıkış işaretini diyot detektörünün girişine(I/P) bağlayınız. 5. Osiloskopun dikey girişini DC’ye ayarlayın ve kuvvetlendiricinin ve

diyot detektörünün çıkış dalga şekillerini gözlemleyiniz. Sonuçları Tablo 4-1’e kaydediniz.

6. Ses frekanslarını 2kHz ve 1kHz olarak değiştirip 5. adımı

tekrarlayınız. 7. Taşıyıcı işaretini 250mVp-p, 300kHz’lik sinüs dalgası ve ses işaretini

de 250mVp-p, 3kHz’lik sinüs dalgası olarak ayarlayınız. 8. AM modülatörünün VR1 reostasını, AM çıkış işaret genliği

maksimum olacak şekilde ayarlayınız. 9. Osiloskopun dikey girişini DC’ye ayarlayın ve kuvvetlendiricinin ve

diyot detektörünün çıkış dalga şekillerini gözlemleyiniz. Sonuçları Tablo 4-2’ye kaydediniz.


tekrarlayınız.

Deney 4-2 Çarpım Detektörü

1. Bu deneydeki AM işaret kaynağı, Bölüm 3’de gerçekleştirilen AM modülatör çıkışından alınmaktadır.(Fig. 3-4 devresi)

4-6

2. AM modülatörü girişine, taşıyıcı işaret olarak 250mVp-p genlikli 500kHz frekanslı sinüs işareti, ses işareti olarak da 150mVp-p genlikli 3kHz’lik sinüs işareti uygulayınız.

3. AM modülatörünün VR1 reostasını, modülasyon yüzdesi %50 olacak

şekilde ayarlayınız. 4. AM modülatörünün çıkış işaretini, çarpım detektörünün AM işaret

girişine(I/P2), AM modülatörün taşıyıcı işaretini de detektörün taşıyıcı girişine(I/P1) bağlayınız. Çarpım detektörü KL-93002 modülünün altında yer almaktadır.

5. Osiloskopun dikey girişini DC’ye ayarlayın ve çarpım detektörünün

çıkış dalga şekillerini gözlemleyiniz. Sonuçları Tablo 4-3’e kaydediniz.


tekrarlayınız. 7. Taşıyıcı işaretini 250mVp-p, 1MHz’lik sinüs dalgası ve ses işaretini

de 150mVp-p, 2kHz’lik sinüs dalgası olarak ayarlayınız. 8. AM modülatörünün VR1 reostasını, modülasyon yüzdesi %50 olacak

şekilde ayarlayınız. 9. Osiloskopun dikey girişini DC’ye ayarlayın ve çarpım detektörünün

çıkış dalga şekillerini gözlemleyiniz. Sonuçları Tablo 4-4’e kaydediniz.

10. Taşıyıcı frekanslarını 1.5MHz ve 2MHz olarak değiştirip 9. adımı

tekrarlayınız.

4-7

Tablo 4-1 (Vc=250mVp-p, Vm=150mVp-p, fc=200kHz)

Ses Frekansı

Giriş Dalga Şekli Detektör Çıkış Dalga Şekli

3 kHz

2 kHz

1 kHz

4-8

Tablo 4-2 (Vc=250mVp-p, Vm=250mVp-p, fc=300kHz)

Taşıyıcı Frekansı


3 kHz

2 kHz

1 kHz

4-9

Tablo 4-3 (Vc=250mVp-p, Vm=150mVp-p, fc=500kHz, m=50%)

Ses Frekansı


3 kHz

2 kHz

1 kHz

4-10

Tablo 4-4 (Vc=250mVp-p, Vm=150mVp-p, fm=2kHz, m=50%)

Taşıyıcı Frekansı


1 MHz

1.5 MHz

2 MHz

4-11

4.5 SORULAR

1. Fig. 4-3 diyot detektör devresinde, eğer µA741 işlemsel kuvvetlendiricisi ihmal edilirse çıkış işaret ne olur?

2. Fig. 4-5 çarpım detektör devresinde, taşıyıcı işaret ve AM işareti eğer

asenkron ise çıkış işareti ne olur? 3. Fig. 4-5’deki R9, C7 yada C9’un görevi nedir? 4. Fig. 4-5’deki VR1 yada VR2’nin görevi nedir? 5. Fig. 4-5’deki R5 yada R6’nın görevi nedir?

7-1

7.1 AMAÇ

1. Varaktör diyotun karakteristiğinin ve çalışma prensibinin incelenmesi 2. Gerilim kontrollü osilatörün(VCO) çalışma prensibinin anlaşılması. 3. Gerilim kontrollü osilatör ile bir frekans modülatörünün gerçekleştirilmesi.


Frekans Modülasyonun Çalışma Prensibi Frekans modülasyonu(FM), taşıyıcı frekansın modüle edilecek işaretin genliğine göre değişmesi prensibidir. FM işareti aşağıdaki denklem ile ifade edilebilir;

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡+== ∫∆

t

cccFM dxftfAtAtx λλππθ )(22cos)(cos)( (7-1)

Eğer )2cos()( λπλ mm fAx = ise,

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡+= ∆ )2sin(2cos)( tf

fAf

tfAtx mm

mccFM ππ

[ ])2sin(2cos tftfA mcc πβπ += (7-2)

θ(t) = Anlık Modülasyon Frekansı fc = Taşıyıcı Frekansı fm = Modülasyon Frekansı

β = Modülasyon İndeksi = )/( mm ffA ∆

)(txFM , FM işaretinin frekansı şu şekilde ifade edilebilir;

[ ])2sin(221)(

21 tftf

dtdt

dtdf mc πβπ

πθ

π+==

= )2cos( tfff mmc πβ− (7-3)

(7-3) denkleminden, FM işaretinin frekansının, taşıyıcı işaretin merkez frekansı etrafında değiştiği görülmektedir. Taşıyıcı işaretin merkez frekansı etrafındaki bu frekans değişimi, modüle edilecek işaretin genliğine göre değişmektedir.

7-2

Varaktör Diyot Varaktör diyot, başka bir deyişle akort diyotu(tuning diode), kapasitans değeri p-n jonksiyonu üzerindeki ters kutuplama gerilimi ile orantılı olan diyottur. Diyot üzerine uygulanan ters kutuplama gerilimi arttıkça depletion bölgesinin genişliği arttığından dolayı kapasitans değeri azalır. Tam tersi olarak, diyot üzerine uygulanan ters kutuplama gerilimi azaldıkça depletion bölgesinin genişliği daha da daralacağından dolayı kapasitans değeri artacaktır. Diyot üzerine bir AC gerilim uygulandığı taktirde, kapasite değeri genliğin değişimi ile değişir.

+++

+++---

---

P N

+++ +++ +++__

___

___

_

DielectricParallel-plate capacitor

PN junction

Depletion region

Fig. 7-1 Varaktör diyot ve kapasite arasındaki ilişki.

Fig. 7-1’de varaktör diyot ve genel bir kapasite arasındaki ilişki gösterilmiştir. Aslında, ters kutuplanmış bir varaktör diyot ile kapasite benzer yapılardır. p ve n yarıiletkenleri bir araya getirildiğinde azınlık taşıyıcıların difüzyonundan dolayı küçük bir depletion bölgesi oluşur. Pozitif yükler n jonksiyon tarafını, negatif yükler ise p jonksiyonu tarafını doldururlar. Bu, kapasite yapısına benzemektedir. İç jonksiyon kapasitesi değeri aşağıdaki kapasite formülü ile hesaplanabilir;

dAC ε= (7-4)

== 08.11 εε dielektrik sabiti

120 1085.8 −×=ε

A= Kapasitenin kesit alanı d= Depletion bölgesinin kalınlığı

7-3

Yukarıdaki formülden, eğer A sabit ise, varaktör kapasitansının değerinin, depletion bölgesinin kalınlığı(veya plakalar arasındaki mesafe) ile ters orantılı olduğunu bilmekteyiz. Bu nedenle, küçük bir ters kutuplama gerilimi küçük bir depletion bölgesi ve büyük bir kapasitans oluşturacaktır. Diğer bir deyişle, ters kutuplama gerilimindeki artış, büyük bir depletion bölgesine ve küçük bir kapasitans değerine neden olacaktır.

C j Rs

Fig. 7-2 Varaktör diyotun eşdeğer devresi. Bir varaktör diyot, Fig. 7-2’de gösterildiği gibi birbirine seri bağlı bir direnç ve kapasite olarak düşünülebilir. CJ , p ve n jonksiyonarı arasındaki jonksiyon kapasitesidir. RS , gövde direnci ile kontak direncinin toplamıdır ve birkaç ohm mertebesindedir. RS direnci, varaktör diyotun kalitesini belirleyen önemli bir parametredir.

Akort oranı(TR), V2 ters kutuplama gerilimine karşılık gelen kapasite değeri ile V1 ters kutuplama gerilimine karşılık gelen kapasite değeri arasındaki oran olarak tanımlanmıştır ve şu şekilde ifade edilir;

1

2

V

V

CC

TR = (7-5)

TR= Akort oranı. CV1= V1 gerilimindeki varaktör diyot kapasitansı. CV2= V2 gerilimindeki varaktör diyot kapasitansı. Deneylerimizde 1SV55 varaktör diyotu kullanılmaktadır ve temel karakteristikleri de şu şekildedir: C3V= 42 pF (3V’ daki varaktör diyot kapasitansı) TR= 2.65 (3V ˜ 30V ’ da) MC1648 VCO Kullanılarak Frekans Modülatörü Deneylerimizde, Fig. 7-3’de gösterilen, MC1648 VCO içeren frekans modülatörü gerçekleştirilecektir. Temel olarak, bu devre bir osilatör ve osilasyon frekansını belirleyen girişteki akort devresidir. Bu devredeki, C2 ve C3 kapasiteleri, gürültüyü süzmek için bypass kapasiteleridir. Yüksek bir frekansta(2.4MHz) çalışıldığı zaman, bu iki kapasitenin kapasitif reaktansı

7-4

çok küçüktür ve pratik uygulamalar için ihmal edilebilir. Bu nedenle, Fig. 7-4’de gösterilen akort devresinin AC eşdeğeri bir LC rezonans yapısıdır. C, 1SV55(Cd) ile MC1648’in giriş kapasitesinin(Cin) paraleli olarak düşünülebilir. Cin’nin değeri yaklaşık olarak 6 pF’dır. Eğer kaçak kapasiteleri ihmal edersek osilasyon frekansı aşağıdaki formül ile hesaplanabilir;

)106(21

21

12−×+==

d

oCLLC

fππ

(Hz) (7-6)

Fig. 7-3 MC1648 FM modülatör devresi.

Yukarıda bahsedildiği gibi, D1 varaktör diyotunun Cd kapasitansı, ters kutuplama geriliminin değeri ile değişir. (7-6) denklemine göre, Cd kapasitansının değişimi osilasyon frekansının değişimine neden olacaktır. Fig. 7-3’deki devrede, küçük bir DC gerilim, büyük bir Cd kapasitansı ve küçük bir frekans çıkışı üretecektir. Diğer taraftan, DC gerilimindeki artış, Cd kapasitans değerini düşürecek ve yüksek bir frekans çıkışına neden olacaktır. Bu nedenle, DC gerilim sabit tutulur ve girişe bir ses işareti uygulanırsa, VCO çıkış işareti frekans modüleli bir işaret olacaktır.

D1SV55 L

100 HCin6pF

MC1648µ

Fig. 7-4 Akort tank devresinin AC eşdeğer yapısı.

10K

0.1uF

0.01uF

1SV55

100uH

0.1uF

0.1uF

0.1uF

5K

MC1648

1

3

57810

1214

0.1uF

+5V

C1

C2

C4

C3

D1

C6

C5

R1 L 1

VR1

Audioinput

DC bias input

FM signaloutput

7-5

LM566 VCO Kullanılarak Frekans Modülatörü Fig. 7-5, LM566 VCO(gerilim kontrollü osilatör) entegresi kullanılarak gerçekleştirilmiş bir frekans modülatörüdür. Eğer SW1 açık ise, bu devre tipik bir VCO’ dur ve bu VCO’ nun çıkış frekansı, C3, VR1 ve giriş ses geriliminin değerleri ile belirlenir. Eğer C3 ve VR1 değerleri sabit ise, çıkış frekansı 8. ve 5. pinler arasındaki gerilim farkı(V8-V5) ile doğrudan orantılıdır. Diğer bir deyişle, ses giriş gerilimindeki(V5) bir artış, (V8-V5) değerinde ve çıkış frekansında bir azalmaya sebep olur. Tam tersi olarak, ses giriş gerilimindeki(V5) azalış çıkış frekansında artışa sebep olacaktır. Yukarıda irdelendiği gibi, C3 ve VR1 değerleri de aynı zamanda çıkış frekansını belirlemektedir. C3 ve VR1’in çarpımı ile ters orantılıdır. Yani, VR1xC3 değeri büyüdükçe, çıkış frekansı azalmaktadır.

Fig. 7-5 LM566 Frekans modülatör devresi

Eğer SW1 kapatılırsa, R1 ve R2’den oluşan gerilim bölücü, ses girişine(5. pine) DC bir gerilim seviyesi sağlar. VR1 ayarlanarak , VCO’nun merkez frekansı fo kolaylıkla ayarlanabilir. Bir ses işareti, ses girişine uygulandığı zaman çıkışta, uygulanan ses işaretinin genliği ile VCO merkez frekansı fo etrafında değişen bir frekans üretecektir. Böylelikle, frekans modüleli bir işaret elde edilir.

+5V

-5V

C3

VR15k

LM5660.001uF

8.2k

4.7k

6

5 1 7

383.3k

R2

R1

R3C2

SW1

0.1uF

C1 0.1uF

Outptut

Audioinput

DCinput

7-6


1. KL-92001 Modülü 2. KL-93004 Modülü 3. Osiloskop 4. Spektrum Analizör


Deney 7-1 MC1648’in Karakteristik Ölçümleri

1. MC1648 FM modülatör devresini KL-93004 modülü üzerine yerleştirin.

Bobini L1 (100µH)’e ayarlamak için bağlantı konnektörünü J2’ye bağlayın.

2. DC besleme girişine(I/P2) 3VDC bağlayın. Osiloskop kullanarak çıkış

dalga şeklini gözlemleyin. Çıkışta bir sinüs dalgası gözükene kadar VR1’i ayarlayın ve frekansı Tablo 7-1’e kaydedin.

3. İkinci adımı, Tablo 7-1’de listelenen diğer DC gerilimleri için

tekrarlayın. 4. Tablo 7-1’deki sonuçları kullanarak Fig. 7-6’da gerilim-frekans eğrisini

çizin. Deney 7-2 MC1648 Frekans Modülatörü 1. 5V’da ters kutuplanmış 1SV55 varaktörü ve L1 =100µH için J1 ve

J2’ye bağlantı konnektörünü bağlayın. Bu koşullar altında, çıkış frekansı, fo merkez frekansı olacaktır.

2. Ses girişine(I/P1), 2Vp-p, 3kHz’lik bir sinüs dalgası bağlayın.

Osiloskop kullanarak çıkış dalga şeklini gözlemleyin. Çıkışta bir sinüs dalgası gözükene kadar VR1’i ayarlayın.

3. Spektrum analizör kullanarak çıkış spektrumunu gözlemleyin ve Tablo

7-2’ye kaydedin. 4. 5kHz ve 8kHz ses frekansları için 3. adımı tekrarlayın.

7-7

Not: Taşıyıcı işaret ile modüle edilmiş işaret arasındaki frekans farkı çok büyük olduğunda, osiloskop kullanarak zaman domeninde aşikar bir değişim gözlemlemek zor olabilir. Böyle durumlarda frekans analizörü kullanılması tavsiye edilir.

Deney 7-3 LM566’nın Karakteristik Ölçümleri 1. LM566 modülatör devresini KL-93004 modülü üzerine yerleştirin.

Kapasiteyi C3 (0.1µF)’e ayarlamak için bağlantı konnektörünü J2’ye bağlayın.

2. DC gerilim girişine(5. pine) 3.6VDC gerilim bağlayın. 2kHz çıkış

frekansı elde etmek için VR1’i ayarlayın. Bu frekans, fo merkez frekansıdır.

3. Beşinci pindeki DC gerilimleri sırası ile 2.7V, 3V, 3.3V, 3.9V, 4.2V ve

4.5V olarak değiştirin. DC gerilim girişlerine göre çıkıştaki frekansları gözlemleyin. Sonuçları Tablo 7-3’e kaydedin.

4. Tablo 7-3’deki sonuçları kullanarak, Fig. 7-7’de gerilim-frekans

eğrisini çizin. 5. J2’deki bağlantı konektörünü söküp J3’e bağlayın. Bu, C3(0.1µF)

kapasitesini C4(0.01µF) kapasitesi olarak değişmesini sağlar. 6. DC gerilim girişine(5. pine) 3.6VDC gerilim bağlayın. 20kHz çıkış

frekansı elde etmek için VR1’i ayarlayın. Bu frekans, fo merkez frekansıdır.

7. Beşinci pindeki DC gerilimleri sırası ile 2.7V, 3V, 3.3V, 3.9V, 4.2V ve

4.5V olarak değiştirin. DC gerilim girişlerine göre çıkıştaki frekansları gözlemleyin. Sonuçları Tablo 7-4’e kaydedin.

8. Tablo 7-4’deki sonuçları kullanarak, Fig. 7-8’de gerilim-frekans

eğrisini çizin. Deney 7-4 LM566 Frekans Modülatörü 1. LM566 FM modülatör devresini KL-93004 modülü üzerine yerleştirin.

Kapasiteyi C4 (0.01µF)’e ayarlamak için bağlantı konnektörünü J1 ve J3’e bağlayın. 20kHz çıkış frekansı elde etmek için VR1’i ayarlayın.

7-8

2. 500mVp-p, 1kHz’lik sinüs dalgasını ses girişine(I/P1) bağlayın. Osiloskop kullanarak çıkış dalga şeklini(O/P) gözlemleyin ve sonucu Tablo 7-5’e kaydedin.

3. Ses frekanslarını 3kHz ve 5kHz olarak sırası ile değiştirin. Ses giriş

işaretlerine karşılık gelen çıkış dalga şekillerini gözlemleyin ve sonuçları Tablo 7-5’e kaydedin.

4. Ses girişini, 1Vp-p, 1kHz sinüs işareti olarak değiştirin. Çıkış dalga

şeklini gözlemleyin ve sonucu Tablo 7-6’ya kaydedin. 5. Ses frekanslarını 3kHz ve 5kHz olarak sırası ile değiştirin. Girişteki

ses işaretlerine karşılık gelen çıkış dalga şekillerini gözlemleyin. Sonuçları Tablo 7-6’ya kaydedin.

Tablo 7-1

DC Besleme

Girişi (V)

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Çıkış Frekansı

(MHz)

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Fig. 7-6

Frekansı(MHz)

DC Besleme (V)

7-9

Tablo 7-2 (Vm= 2V)

Giriş Frekansı

Giriş Dalga Şekli

Çıkış Spektrumu

3 kHz

5 kHz

8 kHz

Tablo 7-3 (C3 = 0.1µF, ƒ0 =2kHz)

Giriş Voltajı (V)

2.7 3 3.3 3.6 3.9 4.2 4.5

Çıkış Frekansı (KHz)

7-10

2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.2 4.5 Fig.7-7

Tablo 7-4 (C3 = 0.01µF, ƒ0 =20kHz)

Giriş Voltajı (V)

2.7 3 3.3 3.6 3.9 4.2 4.5

Çıkış Frekansı (KHz)

2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.2 4.5 Fig.7-8

Frekansı (KHz)

Giriş Voltajı (V)

Frekansı (KHz)

Giriş Voltajı (V)

7-11

Tablo 7-5 (Vm= 500mVp-p, C3=0.01µF, ƒ0 =20kHz)

Giriş Frekansı

Giriş Dalga Şekli Çıkış Dalga Şekli

1 kHz

3 kHz

5 kHz

7-12

Tablo 7-6 (Vm= 1Vp-p, C3=0.01µF, ƒ0 =20kHz)

Giriş Frekansı


1 kHz

3 kHz

5 kHz

7.5 SORULAR

1. Fig. 7-3’deki tank devresinde bobin değeri 80nH ve rezonans frekansının 100MHz olması istenirse, varaktör diyotun kapasite değeri ne olmalıdır?

2. Fig. 7-6’daki frekans-gerilim eğrisini inceleyin. Eğrinin hangi bölgesi frekans modülatörünü gerçekleştirmek için uygundur.

3. Fig. 7-5’deki devreyi tekrar gözden geçirin. SW1 kapalı olduğu zaman R1 ve R2’nin görevi nedir?

8-1

8.1 AMAÇ

1. Faz kilitlemeli çevrimin(PLL) prensibinin incelenmesi. 2. LM565 PLL yapısının karakteristiğinin anlaşılması. 3. PLL kullanarak FM işaretin demodüle edilmesi. 4. FM’den AM’e çevrim ayrıştırıcısını kullanarak FM işaretin demodüle

edilmesi. 8.2 TEMEL KAVRAMLARIN İNCELENMESİ

Frekans demodülatörü, diğer bir deyişle frekans ayırıcı devre, anlık frekans değişimlerini lineer gerilim değişimlerine çeviren yapıdır. Haberleşme sistemlerinde bu amaçla kullanılan bir çok yapı mevcuttur. Bunlardan bazıları, FM’den AM’e çevirici, dengeleyici, ve faz kaydırmalı ayırıcılar(discriminator) ve faz kilitlemeli çevrim(PLL) frekans demodülatörleridir. Bu deneyde, PLL frekans demodülatörünün ve FM’den AM’e çevrim ayrıştırıcısının çalışma prensibinden bahsedilecektir. Faz Kilitlemeli Çevrim(Phase-Locked Loop-PLL) Çalışma Prensibi PLL, blok diyagramı Fig. 8-1’de gösterilen elektronik geri beslemeli bir kontrol sistemidir. PLL, çıkış ve giriş işaretlerinin hem frekans hem de fazda gerekli koşullar altında kilitlenmesini sağlayan bir yapıdır. Radyo haberleşmesinde, taşıyıcı frekans iletim esnasında eğer kayarsa, alıcı devresindeki PLL yapısı taşıyıcı frekansını otomatik olarak takip edecektir.

Vi Vd

Vo

Kd

KoVCO

Ka

AmplifierPhasedetector

Low-passfilter

Signalinput

Signaloutput

Fig. 8-1 PLL blok diyagramı

Aşağıdaki deneylerde kullanılan PLL iki farklı amaç için kullanılmaktadır: (1) faz yada frekans modülasyonunu izlemek için kullanılan yerlerde, demodülatör olarak, (2) zamanla frekansı değişen taşıyıcı işareti izlemek için kullanılmaktadır.

8-2

Genel olarak, bir PLL devresi aşağıdaki bölümlerden oluşmaktadır; 1. Faz detektörü(PD) 2. Alçak geçiren filtre(LPF) 3. Gerilim kontrollü osilatör(VCO) PLL yapısındaki faz detektörü, girişindeki iki işareti kilitler ve eğer bu iki işaretin frekansı birbirinin aynısı ise çıkışta sıfır üretir. Eğer detektör girişindeki iki işaretin frekansları birbirinden farklı ise, detektör çıkışındaki işaret bir alçak geçiren filtreye girer ve bu filtre çıkışında AC bileşenler süzüldükten sonra DC bir seviye oluşur. Bu DC seviye VCO’nun girişini oluşturur. VCO girişine uygulanan DC seviye VCO çıkış frekansını, detektör girişindeki frekans ile tam olarak aynı olması yönünde değiştirir. Bu akış, kapalı bir geri besleme çevrimidir. Eğer VCO çıkış frekansı detektör giriş frekansı ile aynı ise, PLL yapısı başarı ile kilitlenmiştir. Dolayısıyla, PLL giriş frekansı sabit kaldığı sürece kontrol gerilim sıfır olacaktır. Fig. 8-1’de gösterilen PLL yapısının parametreleri aşağıdaki gibidir; Kd=Faz detektör kazancı(volt/radian) Ka=Kuvvetlendirici kazancı(volt/volt) Ko=VCO kazancı(kHz/volt) KL=KdKaKo=kapalı çevrim kazancı(kHz/volt)

Fig. 8-2 Faz deteksiyonu

( V )

A

B

XOR

( a ) ( b ) ( c )

( d )

OutputInput AInput B

0 90 180 270 360

Input

Output

Input phasedifference(degree)

Outputdc level

8-3

Faz detektörün çalışma prensibini daha iyi anlamak için, faz detektör olarak kullanılan basit bir XOR(Exculsive-Or) kapısını ele alalım. XOR kapısı, girişteki işaretleri karşılaştırarak eğer eşit değil ise çıkışta bir darbe üreten eşitsizlik detektörü gibi düşünülebilir. Çıkış darbesinin genişliği giriş işaretlerinin faz hatası ile orantılıdır. Fig. 8-2’de gösterildiği gibi, (b) çıkış darbesinin genişliği (a) çıkış darbesinden daha büyük, (c) çıkış darbesinden de daha küçüktür. Faz detektörünün çıkışı alçak geçiren filtrenin girişine uygulandığı zaman, alçak geçiren filtrenin çıkışı, darbe genişliği ile doğrudan orantılı bir DC seviye olmalıdır. Diğer bir deyişle, çıkış DC seviyesi giriş işaretlerinin faz hatası ile orantılıdır. Fig. 8-2(d), giriş faz hatası ile çıkış DC seviye arasındaki ilişkiyi göstermektedir.

Fig. 8-3 Frekans kilitlemenin çalışma tarzı.

PLL yapısının çalışma tarzını daha iyi anlamak için ilk olarak PLL yapısının kilitli olmadığını düşünelim. Girişinde 2V gerilim olan VCO, 1kHz serbest çalışma frekansında çalışıyor olsun. Fig. 8-3’de gösterilen işaretleri ele alalım. Eğer VCO işareti ve daha düşük frekanslı 980Hz’lik A işareti XOR faz detektörünün girişine uygulanırsa, çıkış darbesinin genişliği ne kadar dar olursa alçak geçiren filtrenin çıkışından 1V’dan daha küçük çıkış gerilimi elde edilmesine sebep olacaktır. Bu daha küçük gerilim VCO frekansını küçültecek ve detektör giriş gerilimine yaklaştıracaktır. Eğer VCO çıkış frekansı giriş frekansına eşit olursa, kilitlenme tamamlanmış olacaktır. Tam tersi olarak, 1.2kHz’lik daha yüksek frekanslı B giriş işareti , 3V’luk daha büyük bir filtre çıkışına sebep olacak ve buda VCO çıkış frekansını arttırıp detektör giriş frekansına kilitleyecektir. LM565 Temel PLL Karakteristiği LM565, genel amaçlı bir PLL olup frekans demodülasyonunda geniş çapta kullanılmaktadır. LM565 kullanılarak yapılan tasarımda, gerekli önemli parametreler aşağıdaki gibidir;

XOR

XOR

1mS1mS

Signal A980KHz

VCO1KHz

Signal B1.2KHz

Low pass filter

Smaller dcoutput

Larger dcoutput

8-4

1. Serbest Çalışma Frekansı(Free-running Frequency)

Fig. 8-4’de, LM565 ile gerçekleştirilen bir PLL devresi gösterilmektedir. Girişte herhangi bir işaret olmadığı durumda, VCO çıkış frekansına serbest çalışma frekansı fo denilir. Fig. 8-4’ deki PLL devresinde, LM565’in serbest çalışma frekansı C2 ve VR1 zamanlama malzemeleri tarafından belirlenir ve aşağıdaki formülle bulunabilir;

Serbest çalışma frekansı : 217.3

1CVR

fo = (8-1)

Kapalı çevrim kazancı : K K K K fVL d a o

o

c

= = 336. (8-2)

Vc= Devredeki toplam besleme gerilimi = Vcc-(-Vcc)=5V-(-5V) = 10V

1uF

0.68k

0.68k

3.6k

5K

0.001 F

0.1 F

+5V

+5V-5V

1

2

3

4

5

6 10

7

89

Kd Ka

Ko

ViVd

Vo

C

LM565

1C

2C

3

C4

VR1

µ

µ

0.1 Fµ

SW1

R1

R2

VCO

AMPPhasedetector

Input

Output

Fig. 8-4 LM565 PLL

2. Kilitlenme Aralığı

İlk olarak, PLL kilitli durumda ve VCO bir frekansta çalışıyor durumda olsun. Eğer giriş frekansı fi , fo VCO frekansından uzakta ise kilitlenme hala mevcut olabilir. Giriş frekansı belli bir frekansa ulaştığı zaman PLL kilitlenme durumundan çıkar. fi ve fo arasındaki frekans farkına çevrimin kilitlenme aralığı denilir. LM565’in kilitlenme aralığı aşağıdaki formül ile bulunabilir;

c

oL V

ff

8= (8-3)

8-5

3. Yakalama Aralığı İlk olarak, döngünün kilitli olmadığını ve VCO’nun bir frekansta çalıştığını düşünelim. Eğer giriş frekansı fi , fo VCO frekansına yakın ise kilitlenme hala gerçekleşmeyebilir. Giriş frekansı belli bir değere ulaştığında PLL kilitlenir. fi ile fo arasındaki bu frekans farkına döngünün yakalama aralığı denilir. LM565’in yakalama aralığı aşağıdaki formül ile bulunabilir;

23106.3

221

Cff L

c ×××

⎟⎠⎞⎜

⎝⎛=

ππ

(8-4)

f f fff LhLl ChCl Hz

f

f

C

L fL

Cf

fio

Fig. 8-5 Kilitlenme ve yakalama aralığının gösterilmesi.

LM565 PLL Kullanılarak Frekans Demodülatörü

Fig. 8-4’deki PLL devresi bir frekans demodülatörü olarak kullanılabilir. Giriş işaretinin frekansı arttıkça, çıkış işaretinin gerilimi düşer. Tam tersi olarak, giriş işaretinin frekansı azaldıkça, çıkış işaretinin gerilimi artacaktır. LM565 VCO devresi, LM566 devresinin eşleniğidir. VCO’nun serbest çalışma frekansı fo, dışarıdan bağlanan C2 ve VR1 devre elemanlarının değerleri ile belirlenir. 3.6kΩ (7. pin) iç direnci ve dışarıdan bağlanan C3 kapasitesi bir alçak geçiren filtre oluştururlar. 7. ve 8. pinler arasına bağlanan C4 kapasitesi bir frekans kompanzasyon kapasitesidir. FM’den AM’e Çevrim Ayrıştırıcısı(FM to AM Conversion Discriminator) Fig. 8-6, FM’den AM’e ayrıştırıcının blok diyagramını göstermektedir. Giriş FM işareti ilk olarak ayrıştırıcı ile AM işaretine çevrilir ve daha sonra çıkış AM işareti zarf detektörü ile demodüle edilerek orijinal ses işareti elde edilir.

8-6

ddtx t( )FM

InputOutputRemoving

DC

Audio signal

Envelopedetector

Fig. 8-6 FM’den AM’e çevrim ayrıştırıcısının blok diyagramı.

Fig. 8-6’da, eğer xFM(t) giriş işareti aşağıdaki gibi olursa,

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡+== ∫∆

t

cccFM dxftfAtAtx λλππθ )(22cos)(cos)( (8-5)

Ayrıştırıcı çıkışı şu şekilde olacaktır;

)(sin)(' ttAx cFM θθ ′−=

= [ ] [ ]o180)(sin)(2 ++− ∆ ttxffA cc θπ (8-6)

Yukarıdaki (8-6) denkleminden, )(' txFM işaretinin genliği x(t) genliğinin

değişimi ile değişmektedir. Dolayısıyla, )(' txFM işareti bir genlik modüleli

işarettir. Eğer bu AM işaretini bir zarf detektöründen geçirecek olursak, ses işaretini elde etmiş oluruz. Fig. 8-7 devresi, FM’den AM’e çevrim tekniği ile çalışan bir frekans ayrıştırıcıdır. U1, C1, C2, R1 ve R2 malzemeleri bir ayrıştırıcı olarak çalışır. U2, kazancı –R4/R3 olan evirici bir kuvvetlendiricidir. D1, R5, R6, C4 ve C5 elemanlarından oluşan yapı AM tepe detektörü olarak çalışmaktadır. C6 kuplaj kapasitesi, DC işaretleri süzmek için kullanılır.

R5

R6C 4

C6

C50.01 0.05

0.11k

4.7k

D11N4004

R4

+-

+5 V

-5 V

R3 2k

22k

U2LM318

R1

+-

+5 V

-5 V

C1560p

µ µ

U1

µ

C30.1µ

LM318

C2560p

100R2200

FMinput

Demodulatedoutput

Fig. 8-7 FM’den AM’e çevrim ayrıştırıcı devre.

8-7

f fc of Hz ( )

H f( )

Approx. linear

Fig. 8-8 Band geçiren filtrenin frekans cevabı.

Yukarıda bahsedilen çeşitli frekans demodülatörlerinden hariç olarak, çok yüksek ve mikrodalga frekanslar bölgesinde, LC band geçiren filtreler frekans demodülasyonu kullanımında popülerdirler. Fig. 8-8, band geçiren filtre cevabını göstermektedir. Gerilim değişiminin frekans değişimi ile orantılı olduğu eğrinin lineer bölgesi, bir ayrıştırıcı için gerekli şartları sağlamaktadır.


1. KL-92001 Modülü 2. KL-93004 Modülü 3. Osiloskop


Deney 8-1 LM565’in PLL Karakteristik Ölçümleri

1. LM565 PLL devresini KL-93004 modülü üzerine yerleştirin. Kapasite değerini C2(0.1µF)’a ayarlamak için bağlantı konnektörünü J2’ye bağlayın.

2. LM565’in 4. pininde(O/P) maksimum serbest çalışma frekansı foh ve

minimum çalışma frekansı fol değerini elde etmek için VR1’i ayarlayın. Sonuçları Tablo 8-1’e kaydedin.

3. VCO’nun serbest çalışma frekansı fo=2kHz olarak ayarlamak için

VR1’i ayarlayın. 4. Bağlantı konnektörünü J1’e bağlayın. Girişe (I/P), 0.5Vp-p, 2kHz’lik

bir sinüs işareti bağlayın.

8-8

5. PLL giriş(I/P) ve VCO çıkış(4. pin) işaretlerini gözlemleyin. Giriş frekansını yavaşça arttırın ta ki çıkış işareti kilitlenmeme durumuna kadar. Giriş frekansını fLH olarak Tablo 8-1’e kaydedin.

6. Giriş frekansını, VCO serbest çalışma frekansı fo’a getirin. Giriş

frekansını yavaşça azaltın ta ki çıkış işareti kilitlenmeme durumuna kadar. Giriş frekansını Tablo 8-1’e fLl olarak kaydedin.

7. fL=(fLh - fLl)/2 denklemini kullanarak, kilitlenme aralığını hesaplayın. 8. Giriş frekansını, VCO çıkışına kilitlenmeme durumuna kadar arttırın.

Giriş frekansını yavaşça azaltın ta ki PLL kilitlenene kadar. fch giriş frekansını gözlemleyin ve sonucu Tablo 8-1’e kaydedin.

9. Giriş frekansını azaltın ta ki VCO çıkışına kilitlenmeme durumuna

kadar. Giriş frekansını yavaşça arttırın ta ki PLL kilitlenene kadar. fcl giriş frekansını gözlemleyin ve sonucu Tablo 8-1’e kaydedin.

10. fc=(fch - fcl)/2 denklemini kullanarak, yakalama aralığını hesaplayın. 11. J2’den bağlantı konnektörünü çıkartın ve J3’e bağlayın. Bu, C2(0.1µF)

kapasitesini C5(0.01µF) kapasitesi olarak değişmesini sağlayacaktır. İkinci adımı tekrarlayın.

12. VR1 değerini VCO serbest çalışma frekansı fo=20kHz elde edene

kadar değiştirin. Bağlantı konnektörünü J1’e bağlayın ve 0.5Vp-p, 20kHz’lik kare dalgayı girişe(I/P) uygulayın. 6’dan 11’e kadar olan adımları tekrarlayın.

Deney 8-2 LM565 V-F Karakteristik Ölçümleri

1. LM565 PLL devresini KL-93004 modülü üzerine yerleştirin. Kapasite

değerini C2(0.1µF)’a ayarlamak için bağlantı konnektörünü J2’ye bağlayın.

2. J1’den bağlantı konnektörünü çıkartın. VCO çıkışında(4. pin) serbest

çalışma frekansı fo=2kHz olarak ayarlamak için VR1’i değiştirin. 3. Bağlantı konnektörünü J1’e tekrar bağlayın. 4. 0.5Vp-p, 2kHz’lik kare dalgayı girişe(I/P) bağlayın. LM565’in çıkış

gerilimini(O/P) ölçün ve sonuçları Tablo 8-2’ye kaydedin.

8-9

5. Giriş frekanslarını sırası ile 0.5kHz, 1kHz, 1.5kHz, 2.5kHz, 3kHz ve 3.5kHz olarak değiştirin. Giriş frekanslarına karşılık gelen çıkış gerilimlerini ölçün. Sonuçları Tablo 8-2’ye kaydedin.

6. Fig. 8-9’da, çıkış gerilimine karşılık giriş frekans eğrisini çizin. 7. J2’den bağlantı konnektörünü çıkartın ve J3’e bağlayın. Bu, C2(0.1µF)

kapasitesini C5(0.01µF) kapasitesi olarak değişmesini sağlayacaktır. 8. J1’den bağlantı konnektörünü çıkartın. VCO çıkışında(4. pin), serbest

çalışma frekansı fo=20kHz olarak ayarlamak için VR1’i ayarlayın. 9. J1’e bağlantı konnektörünü tekrar bağlayın. 10. 0.5Vp-p, 20kHz kare dalgayı girişe(I/P) bağlayın. LM565’in çıkış

gerilimini(O/P) ölçün ve Tablo 8-3’e kaydedin. 11. Giriş frekanslarını sırası ile 16.5kHz, 17.5kHz, 18.5kHz, 21.5kHz,

22.5kHz ve 23.5kHz olarak değiştirin. Giriş frekanslarına karşılık gelen çıkış gerilimlerini ölçün. Sonuçları Tablo 8-3’e kaydedin.

12. Fig. 8-10’da, çıkış gerilimine karşılık giriş frekans eğrisini çizin.

Deney 8-3 PLL Frekans Demdülatörü

1. LM566 FM modülatör devresini KL-93004 modülü üzerine yerleştirin.

Kapasite değerini C4(0.01µF)’a ayarlamak için bağlantı konnektörlerini J1 ve J3’e bağlayın. Çıkış serbest çalışma frekansı fo=20kHz olarak ayarlamak için VR1’i çevirin.

2. Kapasite değerini C5(0.01µF)’a ayarlamak için bağlantı konnektörünü

J3’e bağlayarak LM565 PLL devresini tamamlayın. VCO çıkışındaki(4. pin) serbest çalışma frekansı fo=20kHz olarak ayarlamak için VR1’i çevirin.

3. LM566 FM modülatör çıkışını LM565 PLL devresinin girişine

bağlayın. J1’e bağlantı konnektörünü bağlayın. 4. LM566 FM modülatörünün girişine 300mVp-p, 1kHz’lik sinüs işaretini

bağlayın. Osiloskop kullanarak LM565 PLL devresinin çıkışını gözlemleyin ve sonucu Tablo 8-4’e kaydedin.

8-10

5. 2kHz ve 3kHz giriş frekansları için 4. adımı tekrarlayın. 6. Giriş genliğini 500mVp-p olarak değiştirin. 4. ve 5. adımları

tekrarlayın ve sonuçları Tablo 8-5’e kaydedin.

Deney 8-4 FM’den AM’e Frekans Demodülatörü

1. MC1648 FM modülatör devresini KL-93004 modülü üzerine yerleştirin. Bobin değerini L1(220µH)’e ayarlamak ve 5V’da çalışan 1SV55 varaktörü için bağlantı konnektörlerini J1 ve J3’e bağlayın.

2. 2Vp-p, 1kHz’lik sinüs işaretini girişe(I/P1) uygulayın. Çıkışta

600mVp-p genlik elde etmek için VR1’i çevirin. 3. MC1648 FM modülatörünün çıkışını KL-93004 modülünün en

altındaki FM’den AM’e ayrıştırıcı devresinin girişine bağlayın. 4. Osiloskop kullanarak frekans demodülatörünün giriş ve çıkış dalga

şekillerini gözlemleyin ve Tablo 8-6’ya kaydedin. 5. 2kHz ve 3kHz ses frekansları için sırasıyla 2’den 4’e kadar olan

adımları tekrarlayın.

8-11

Tablo 8-1

Serbest Çalışma Frekans Aralığı

Kilitlenme Aralığı ƒL

Yakalama Aralığı ƒC C ƒ0

ƒOh ƒOl ƒLh ƒLl ƒCh ƒCl

Hz Hz Hz Hz

C2

0.1 µF

2 kHz

Hz Hz

ƒL = Hz ƒC = Hz

Hz Hz Hz Hz

C5

0.01 µF

20 kHz

Hz Hz

ƒL = Hz ƒC = Hz

8-12

Tablo 8-2 (Vm = 0.5Vp-p, ƒo = 2kHz, C2=0.1µF)

Fig.8-9

Giriş Frekansı (kHz)

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5

Çıkış Voltajı (V)

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5


Çıkış Voltajı

(V)

8-13

Tablo 8-3 (Vm = 0.5 Vp-p, ƒo = 20kHz, C5=0.01µF)

Giriş Frekansı

(kHz) 16.5 17.5 18.5 20 21.5 22.5 23.5

Çıkış Voltajı (V)

Fig.8-10

16.5 17.5 18.5 20 21.5 22.5 23.5

Çıkış Voltajı

(V)


8-14

Tablo 8-4 (Vm= 300mVp-p, ƒ0 =20kHz)

Ses Frekansı


1 kHz

2 kHz

3 kHz

8-15

Tablo 8-5 (Vm= 500mVp-p, ƒ0 =20kHz)

Ses Frekansı


1 kHz

2 kHz

3 kHz

8-16

Tablo 8-6 (Vm= 2Vp-p)

Ses Frekansı


1 kHz

2 kHz

3 kHz

8.5 SORULAR

1. Deney 8-1’in sonuçlarını inceleyin. LM565’in giriş frekansları kilitlenme aralığının dışında iken VCO frekansı bulunabilir mi?

2. Daha geniş olan LM565’in kilitlenme aralığını kilitlenme aralığı ile

karşılaştırın.

3. Fig. 8-4 devresindeki C3 kapasitesinin görevini ifade edin. Eğer C3(0.1µF) kapasitesinin değerini 0.01µF değeriyle değiştirecek olursak LM565’in çıkış işareti(7. pin) nasıl değişecektir?

4. Eğer bir alçak geçiren filtre LM565 frekans demodülatörünün çıkışına

dışarıdan bağlanacak olursa, demodüle edilen işaret daha düzgün olur mu? Bu filtreyi tasarlamaya çalışın.

5. PLL ve lojik devreler kullanarak bir frekans iki kat arttırıcı(frequency

doubler) devre tasarlayın.

F.Ü. ELEKTR İK-ELEKTRON İK MÜHEND İSLİĞİ

HABERLE ŞME LABORATUVARI DENEY 3

1

DARBE KOD MODÜLASYONU

AMAÇLAR:

1. 3,4 ve 8 bit kelimeler için doğru gerilim giriş seviyelerinin ikili kodlanmasını göstermek 2. 3,4 ve 8 darbe kod modülasyonunda kuantalama seviyelerini göstermek

Kullanılacak Aletler:

Çift kanallı osiloskop, TecQuipment E32g, ses frekansı sinüs dalga üreteci 0-12 V çıkışlı, TecQuipment E16 veya benzeri.

Yöntem 1:

DC giriş seviyelerinin ikili kodlanması

1. Modülatör girişini setin üzerindeki DC kaynağa bağlayınız ve DC gerilimi osiloskobu kullanarak -4 V’a ayarlayınız.

2. Kelime uzunluğu kontrol anahtarını 3 bite ve bit rate kontrolünü orta konuma alınız. 3. Osiloskobun birinci kanalını modülatör çıkışına bağlayınız. (Şekil 1)

4. Deney setini ve osiloskobu açınız ve ısınmaları için 5 dakika izin veriniz. Donra osiloskop kontrollerini darbeleri görecek şekilde yapınız.

5. DC gerilimi -6 V’dan +6 V’a değiştiriniz ve ekrandaki darbe dizisinin değişimini not ediniz. Kodları (darbe dizilerini) fark etmenin zor olduğunu anlayacaksınız, bir sonraki adım size yardımcı olacaktır.

6. Osiloskobun ikinci kanalını (word pulse) kelime darbe uçlarına bağlayınız. (Şekil 2)



2

7. Osiloskobun ikinci kanalını 5 V/div ‘a tetiklemeyi kanal2’yi ve zaman ölçeğini ekranda iki veya üç kelime darbesi göreceğiniz bir değere ayarlayınız. (Şekil 3)

8. Şekil 3’de görülen şekli kanal 1’de elde edecek şekilde darbe kod modülasyonu setinin word’ünü ayarlayınız. Kelime uzunluğunu 3 bite ayarlayınız, DC gerilimi ayarlayarak, şekil 4’te verilen kelime seviyeleri veya ikili kod sırasını elde etmek için kelimenin bit örneğini değiştiriniz.



3

9. Kelime uzunluğunu 4 bit yapınız. DC gerilimini değiştirerek üretilen yeni ikili dizileri inceleyiniz. Yeni kodlar nedir? Kelime uzunluğunu 8 bit yaparak aynı deneyi tekrar ediniz.

Sonuç 1:

Darbe kod modülasyonlu darbe akışı ikili sayı sisteminde düzenlenmiş kelimelerden oluşur. Farklı kelime sayısı kelime uzunluğuna bağlıdır.

Yöntem 2:

Darbe kod modülasyonunda kuantalama seviyeleri

10. DC gerilim kaynağı bağlantısı adım 1 ‘deki gibi iken gerilimi 0 V’a ayarlayınız. Osiloskobun kanal 1 girişi ile bu DC gerilimi ölçünüz. Kanalın genlik ölçeğini 2 V/cm’ye ayarlayınız.

11. Kelime uzunluğu kontrolünü 3 bite, bit hızı kontrolünü yaklaşık ortalarda bir yere getiriniz. 12. Modülatör çıkışını demodülatör girişine bağlayınız. 13. Osiloskobun ikinci kanalını demodülatör çıkışına bağlayınız. Kanal 2’yi ölçeğini 2 V/cm’ye

ayarlayınız. Devre şimdi şekil 5’deki gibidir.

14. Girişteki DC seviyeyi yavaş yavaş arttırarak demodülator çıkışının adım adım girişi izlediğini not ediniz.

15. 14. ve 15. adımları kelime uzunluğu (m) 4 ve 8 bit iken tekrar ediniz.

Sonuç 2:

Darbe kod modülatörünün çıkışı sadece belirli DC seviyelerde olabilir. m bitli bir kelime için 2m kuantalama seviyesi vardır. Adım boyu s, 2Vo/(2

m-1) bağıntısı ile hesaplanır. Adım boyu 8 bitlik bir kelime için en küçük, 3 bitlik için en büyüktür.

DENEY: DARBE KOD MODÜLASYONU – 2

Amaç:

Bir sinüsoidal giriş işareti için darbe kod modülasyonunda kuantalama gürültüsünü incelemek



4


Çift kanallı osiloskop, TecQuipment E32g veya benzeri, ses frekansı sinüs dalga üreteci 0-10 Vrms çıkışlı, TecQuipment E16 veya benzeri.

Yöntem:

1. Sinüs dalga generatörünü giriş uçlarına bağlayınız. Osiloskobun ikinci kanalını da bu uçlara bağlayınız ve kanal 2’yi 5 V/cm’ye ayarlayınız.

2. Kelime uzunluğu kontrolü 3 bite ve bit hızını (bit rate) yaklaşık 40 KHz’e ayarlayınız. 3. Modülatör çıkışını demodülatör girişine bağlayınız. 4. Osikoskobun birinci kanalını demodülatör çıkışına bağlayınız ve kanal 1’i de 5 V/cm’ye

ayarlayınız. Şimdi devre şekil 1’deki gibidir.

5. Osiloskobun zaman ölçeğini 2 ms/div’a ve sinüs dalga generatörünü 100 Hz ve 10 Volt tepeden tepeye ayarlayınız. Durgun ve üst üste bir görüntü elde etmek için pozisyon kontrolü kullanınız. Tetiklemeyi kanal 2’ye alınız.

6. Çıkış dalga şekli girişi adımlanmış şekilde izler. Adım boyunu 1. föydeki ile karşılaştırmak için kontrol ediniz.

7. Kelime uzunluğunu 4 bit yapınız ve adım boyundaki değişikli ği not ediniz. 8 bitlik bir kelime için yukardaki işlemleri tekrar ediniz.

8. Giriş işaretin genliğini azaltınız ve bunun adım boyunu etkilemediğini not ediniz. 9. Giriş işaretin genliğini tepeden tepeye 20 V’a (mümkünse daha fazlaya) çıkarınız ve çıkış

sınırlarında (Vc) sinüsün kırpıldığını not ediniz. 10. Bit hızını yaklaşık olarak onun minimum değeri olan 4 KHz’e kadar yavaş yavaş azaltınız.

Kuantalanmış dalga şeklinin giriş dalga şeklinin sağına doğru kaydığını not ediniz. Bunun nedeni demodülatörün kelimeyi demodüle edebilmesi için önce tam kelimeyi almasının gerekmesidir. Bu nedenle görüntüler arasındaki fark önceki kelimenin başlangıcında alınan örnek zamanıyla sonunda alınan örnek zamanı arasındaki zaman farkına karşı düşer. Bu durumu izleyebilmek için giriş frekansını yavaşça ayarlayarak örnekleme hızıyla giriş frekansını senkronize etmek gerekir.

11. 3 bit kelime uzunluğundan 4 bit kelime uzunluğuna geçiniz ve bu durumda aynı bit rate için gecikme zamanının daha fazla olduğunu not ediniz. 8 bit kelime uzunluğu için yukardaki işlemleri tekrar ediniz.



5

12. İlk bakışta adım boyu s düşük bit hızlarında çok fazla büyük görülebilir fakat bu sorun değildir. Giriş frekansını biraz desenkronize ederek kuantalanmış dalga şeklinin doğru adım boyuna geldiğini fakat böyle büyük adımları örnekleme hızının verdiğini not ediniz. Eğer (E15e) varsa delta modülasyonunu deneyiniz. Delta modüsyonu her örnekte sadece bir adım değişebiliyorken darbe kod modülasyonun birbirini izleyen herhangi bir değerde örneklere sahip olduğunu not etmelisiniz.

13. Bit hızı 4 KHz’de ve kelime uzunluğu 4 bitte iken giriş frekansını yavaş yavaş arttırınız. Kelime uzunluğu 4 bit ve bit hızı 4 KHz iken örnekleme hızı 1 KHz’dir. Örnekleme ve zaman bölmeli çoklama (E15g) deneyinde gösterildiği işaretin doğru bir şekilde tekrar elde edeceği maksimum frekans 500 Hz’dir. 500 Hz civarında senkronizasyonu araştırınız ve kuantalanmış dalga şeklinin kare dalga olduğunu gösteriniz. Şimdi giriş frekansını 1 KHz civarına yükseltiniz ve hemen hemen aynı periyot durumunda örneklenmiş dalga şeklinden DC seviyelerin elde edilebileceğini gösteriniz. Giriş 1 KHz civarında iken çok düşük frekansla kuantalanmış çıkışların da elde edildiğini gösteriniz. Bu deney (E15g)’de detaylarıyla tanımlanan örtüşme (aliasing) işlemini gösterir.

14. Giriş frekansını 50 Hz’e ve bit hızını orta konuma ayarlayınız. Osiloskobu uygun bir görüntü için ayarlayınız.

15. Osiloskop ve ses frekansı sinüs üretecini işaret girişinde tutarken bu girişi fark yükseltecini B girişine bağlayınız. Demodülatör çıkışını a girişine ve osiloskobun birinci kanalını fark yükseltecinin B-A çıkışına şekil 2’de gösterildiği gibi bağlayınız.

16. Osiloskop ekranında şekil 3’deki kuantalama gürültüsü görülecektir.



6

Şekil 3

17. İşaretin genliğini değiştiriniz ve bunun kuantalama gürültüsünü etkilemediğini gösteriniz. Kelime uzunlunu değiştiriniz ve bunun kuantalama gürültüsünü etkilediğini gösteriniz.

Sonuç:

Bir darbe kod moülatörünün girişindeki bir sinüsoidal işaret (veya herhangi bir değişen işaret) çıkışta adımlanmış veya kuantize edilmiş dalga şekli üretir.

Darbe kod modülasyonunda örnekleme hızı en azından en yüksek frekansın iki katı olmalıdır, aksi halde bilgi kaybı olur.

Kuntalama gürültüsü doğal olarak testere dişi şeklindedir ve genliği kelime başına bit sayısına bağlıdır. Kuantalama gürültüsünün genliği işaretin genliğinden veya frekansından etkilenmez.

DENEY: ÖRNEKLEME VE ZAMAN BÖLMEL İ ÇOKLAMA

Amaç 1:

Analog dalga şekilleri üzerinde örnekleme ve zaman bölmeli çoklamanın etkilerini incelemek


Çift kanallı osiloskop, ses frekansı sinüs dalga generatörü tepeden tepeye 0-5 V çıkışlı

Yöntem:

1. Tüm aletleri açınız ve sinüs dalga üreteci çıkışını 0 V’a ayarlayınız. 2. İki kanal kullanılacağından 2. 3. ve 4. Kanalları topraklayınız. 3. Osiloskobun her iki girişini ve 1 V/cm ve 0.2 ms/cm ‘ye ayarlayınız. Osiloskobun A girişini

birinci kanala (Ch 1) bağlayınız diğer ucu topraklayınız ve senkronizasyonu birinci kanala ayarlayınız. (Şekil 1)



7

4. Set tarafından içerden üretilen işareti görünüz ve frekansını ölçünüz. 5. Osiloskobun B girişini zaman bölmeli çoklayıcının (Time Division Multiplexer - TDM)

çıkışına bağlayınız. Örnekleme frekansını 20 KHz’e örnekleme genişliğini τ = 10 µs’ye ayarlayınız.

6. Örnekleme genişliği ve frekansını değiştirerek kanal 1’deki işaretle örneklenmiş işaret arasındaki ilişkiyi gözleyiniz. τ, T/4’den büyük olduğunda sistem sınırına ulaşıldığını göstermek için uyarı ışığı yanar. Bu noktadan sonra sonuçlar daha az gerçekleşebilir.

7. Zaman bölmeli çoklayıcının (TDM) çıkışını zaman bölmeli tekleyici (Time Division Demultiplexer - TDD) çıkışına bağlayınız. Osiloskobun birinci girişi TDM’nin 1 nolu girişine bağlıyken 2. Girişini TDD’nin 1 nolu çıkışına bağlayınız.

8. Örnekleme frekansı 20 KHz ve genişliği τ = 10 µs iken bu iki dalga şeklini karşılaştırınız. İki dalga şekli arasındaki farkı not ediniz.

9. τ = 10 µs’de sabit iken örnekleme frekansını yavaş yavaş azaltınız. Kanal 1 ile örnekleri arasındaki senkronizasyon etkisini de göz önüne alarak giriş ve çıkış dalga şekillerini not ediniz.

10. Kanal 2’deki toprak bağlantısını sökerek tepeden tepeye 4 V, 1KHz sinüs işaretini dışarıdan uygulayınız. (Şekil 2)

11. Osiloskobun birinci girişi TDM’nin kanal 1’inde (ch 1) iken osiloskobun 2. girişini TDM’nin çıkışına bağlayınız. Örnekleme frekansını 20 KHz ve genişliği τ = 10 µs’ye ayarlayınız. (Şekil 2)



8

12. TDM çıkış dalga şeklini inceleyiniz. Örnekleme darbeleri ile kanal 2 arasında bir senkronizasyon yoktur fakat kanal 2 giriş frekansının dikkatlice ayarlanması kanal 1’in örnekleri arasında kalan boşluklarda kanal 2’nin örneklenmiş sinüs dalgasının görülmesini sağlayacaktır.

13. Osiloskobun A girişi kanal 2’nin girişine Osiloskobun B girişi kanal 2’nin çıkışına bağlıyken ve örnekleme frekansı 20 KHz ve genişliği τ = 10 µs iken dalga şekillerini gözleyiniz.

14. Kanal 2 dalga şeklini incelerken örnekleme frekansını yavaş yavaş 20 KHz’den daha küçük değere getirerek (aliasing effect) etkisini inceleyiniz.( τ = 10 µs’de sabit)

15. Kanal 2 çıkışında, komşu yüksek dereceden spektrumun, kanal 2’nin alçak geçiren filtresinin geçirme bandı içine gelmesinin artan etkisini not ediniz. Bu etki şekil 3’deki idealize edilmiş diyagramda gösterilmiştir.

16. Daha yüksek frekanslı bir sinüsoidal dalga ile girişim ve girişimin işaret genliği ile a/s oranıyla karşılaştırılan genliği şekil 3’de gösterilmiştir. a/s ‘yi ölçmek için en iyi yol osiloskop tetiklemesini A girişe almaktır. Girişimin frekansını ölçmek zordur fakat bir giriş frekansı fm ve bir örnekleme frekansı fs için fs – fm kitapçıkta gösterilmiştir.

17. 10 KHz örnekleme hızı ve τ = 10 µs için a/s oranını ölçünüz. 18. Şimdi τ genişliğini (yanan ışıkla ve dalga şeklinde sıçrama ile belirtilen) T/4 sınırına kadar

yavaş yavaş arttırın. a/s’yi tekrar ölçün ve a değerinin sabit kaldığını not ediniz.

Sonuçlar:

Analog işaretler örneklenebilir ve örnekleme frekansının, işaretin bant genişliğinin en az 2 katı frekansta olması ve çıkış filtresinin komşu yüksek dereceli spektrumu reddetmesi şartıyla tekrar elde edilebilir.

Örneklenmiş işaretler zaman bölmeli çoklama ile bir kanalda birleştirilebilir ve bu işlemin tersi olan tekilleyici ile birbirinden ayrılabilir.

Örnekleme darbelerinin genişliği örneklenmiş dalga şeklinin spektrumunu etkiler. Daha geniş darbeler yüksek frekansları azaltır ve bu nedenle örtüşme (aliasing) gürültüsü azalır.



1

ALCATEL VOIP(Voice Over Internet Protocol) UYGULAMA LARI

1. Giriş

Teknolojideki gelişime paralel olarak bilgisayar ağları ve ekipmanlarındaki teknolojik gelişim son yıllarda veri haberleşme hızları da gelişim süreci içerisine girmiştir. Teknolojdeki bu gelişim mevcut ağ altyapıları üzerinde çalışan yeni teknolojiler, geliştirilen yeni protokoller ve teknikler ile birlikte farklı amaçlara içinde kullanılmaya başlamıştır. Bu teknolojilerden en önemlilerden biriside VoIP olarak karşımıza çıkmaktadır. VoIP genel olarak mevcut telefon şebekesi ağ mimarisi üzerinde yapılan geliştirme çalışmaları sonucunda ortaya çıkan bir teknolojidir. Önceki zamanlarda anahtar devreli telefon sistemleri üzerinde ses haberleşmesi sağlarken günümüzde artık telekomünikasyon şirketleri paket devreli sistemler üzerine geçerek IP tabanlı altyapılara dönmeye başlamışlardır.

2. VOIP(Voice Over Internet Protocol)

VoIP diğer adıyla İnternet Telefon Servisi telefon görüşmeleri için kullanılan yeni bir teknolojidir. VoIP in açılımı "Voice Over Internet Protocol"dur ve "telefon görüşmeleri için İnternet kullanımı" demenin teknik biçimidir. VoIP teknolojisi standard (analog) telefon görüşmelerini data (dijital) hale getirir ve hızlı Internet bağlantınız üstünden gönderir. VoIP ile varolan iş veya ev telefonunu internet üzerinden kullanılmaya devam edilir. Telefon şebekelerinde IP tabanlı ağlar olarak çok daha düşük maliyetli sistemlere dönüştürülmüş ve ses aktarımı bu sistemler üzerinde gerçekleştirilmeye başlanmıştır.. Bu değişim süreci kullanıcılara analog hatlardan digital hatlara geçiş olarak yansımış ve gerek ses kalitesi olsun gerek bağlantı süreleri olsun pekçok gelişmeyi beraberinde getirmiştir.

Sesin IP paketlerine dönüştürülerek tamamen IP temelli şebekeler üzerinden iletilmesi işlemine VoIP denir. VoIP telekom alanında gerçekleşen gelişmeleri takiben bilgisayar ağları üzerine geliştirilen sıkıştırma protokolleri ve ekipmanlar ile hayatımıza girmeye başlamıştır.

“Kısa bir tanım yapmak gerekirse VoIP internet veya data hatları üzerinden ses aktarımı olarak açıklanabilir.”

2.1. IP(Internet Protocol)

2.1.1. Giriş

Network üzerindeki bilgisayarlar Ethernet kartları aracılığıyla bir biriyle iletişim kurarlar. Her bir Ethernet kartının fiziksel olarak bir MAC(Media Access Control) adresi vardır. Bu üretimi sırasında karta işlenir. TCP/IP bakımında ise bir network kartının iki adresi vardır:

-IP adresi

-Host adresi (ethernet adresi)

IP adresleri bir bilgisayarı adreslemeyi amaçlayan 32 bitlik bir bilgidir. Aynı cadde ve sokak adları gibi bölümlüdür ve tek bir kapı sadece tek bir IP adresi ile gösterilir. IP adresleri her biri onlu sayı 0 ila 255 arasında olan 4 gruptan oluşur.

Bu gruplar w,x,y,z harfleriyle temsil edilir. Örneğin: 123.45.35.122. Dörtlü gruplardan her biri 8-bitlik bir Internet adresini belirtir. Desimal gösterim : 123. 45 . 35 .122 İkili Gösterim : 11001010. 00101010 . 00100101 . 11010010

Sonuç olarak network içinde her bilgisayar bir network kartına sahiptir. Her network kartı da tanımlanmış bir adrese sahiptir. Network yöneticisi TCP/IP yazılımını yükleyerek her bir kartın IP adreslerini tanımlar. Bu



2

arada bölümün ileriki kısmında görüleceği gibi DHCP gibi olanaklar IP adreslerinin belirlenmesini kolaylaştırır.

Her IP adresi iki kısımdan oluşur. Network ID ve Host ID. Network ID değeri bilgisayarın bulunduğu network (segment) numarasını, Host ID ise bilgisayarın ya da diğer aygıtın numarasını gösterir.

Yani mahalle içinde ev numaraları gibi. Bir şehirde 100 mahalle olabilir. Bu yüz tane network ID anlamına gelir. Her mahallede binlerce kapı numarası olabilir. Onlarda host ID anlamına gelir.

Bir IP adresi 32 bit uzunluğundadır. Diğer bir deyişle 8-bitlik 4 kısımda oluşur. Her bir kısım binary (ikili) olarak da ifade edileceğinden desimal olarak 0-255 arasında, ikili olarak da 0000000 ile 11111111 arasında değer alır.

32-Bit IP Adresi

XXXXXXXX XXXXXXXX XXXXXXXX XXXXXXXX

2.1.2. Adres Sınıfları

Değişik büyüklüklerden networklerin (ağların) tasarımı için IP adresleri sınıflandırılmıştır. A, B ve C sınıfları olan IP adresleri değişik aralıklardaki Network ID ve Host ID değerlerini desteklerler.

Sınıf İlk bölüm sayıları

A 1-126

B 128-191

C 192-223

Örneğin:

111.192.110.1 bir A class IP adresidir.

131.192.110.1 bir B class IP adresidir.

194.192.110.1 ise bir C class IP adresidir.

Hangi sınıftaki adreslerin kaç network sayısını ve kaç host (bilgisayar ya da aygıt) sayısını içerebildikleri aşağıdaki tabloda açıklanmıştır:



3

Sınıf Network sayısı Her networkteki host sayısı Aralık

A 126 16,777,214 1-126

B 16,384 65,534 128-191

C 2,097,152 254 192-223

2.1.3.Alt Ağ Maskesi(Subnetting)

Şirketin bölümlerinin ayrı ayrı netwoklere ayrılması durumunda; her ağın kendine ait bir IP adresi olması gerekmektedir. Ancak C sınıfı bir adreste normalde tek bir network adresi vardır. Bu durumda ne olacak?

İşte bu durumda bir adres alanını subnetlere bölmek için Subnet Mask olarak bilinen IP maskları kullanılır. Ancak bir diğer konuda kaç subnet oluşturulacak ve her subnet içindeki host sayısı ne olacak?

Subnet Mask

Subnet mask IP adresinin mask kısmını oluşturur.

Böylece TCP/IP, Network adresi ile TCP/IP adresini birbirinden ayırır.

Bu sayede Network ID ve Host ID birbirinden ayırt edilir.

Örneğin: 255.255.0.0 TCP/IP host'u iletişime başladığında; subnet mask host'un yerel mi yoksa uzak (remote) olduğunu belirtir.

Subnet mask network sınıfına göre düzenlenir. Varsayım subnet değerleri:

Sınıf Adresi

A 255.0.0.0

B 255.255.0.0.

C 255.255.255.0



4

Örneğin;

IP bloğum 192.168.1.1 ile 192.168.1.254 arası yani C Class bir IP gurubu.

Bu IP gurubuna denk gelen Subnet Mask 255.255.255.0

Ben Subnet Mask’ımı

255.255.255.0 yaparsam IP gurubundaki herkes birbiriyle haberleşebilir.

255.255.255.254 yaparsam IP gurubu bir biriyle haberleşemez.

255.255.255.248 yaparsam sadece 6 kullanıcı bir biriyle haberleşebilir.

IP adresleri ve Subnet Mask’lar 2’li sayı sistemine göre belirlenir.

Binary format da 8 adet değer olduğu için açılımı 00000000 şeklinde olur.

Örneğin en çok kullandığımız 192.168.0.1 ve 255.255.255.0 ın nasıl açıldığına bakalım.

11000000 + 10101000 + 00000000 + 00000001 = 192.168.0.1 elde edilir.

11111111 + 11111111 + 11111111 + 00000000 = 255.255.255.0 Maskesiyle beraber AND işlemine tabi tutulur.

sonuç olarak;

11000000 + 10101000 + 00000000 + 00000000 = 192.168.0.0 bulunur. Bu bizim network ID’ miz oluyor

Özel Subnet Mask Yaratmak

Network ID ve Host ID değerlerinden oluşan IP adreslerinde özel subnet masklar yaratılarak networklerin bölümlenmesi ve daha etkin çalışması sağlanır. Peki bu durumda networkü kısımlara ayırmak için özel subnet masklar nasıl yaratılacak?

Öncelikle network üzerinde kaç tane subnet yaratılacak ona karar verilir.

Örneğin şirket networkü üzerinde 6 subnet yaratılacaktır.

Network (subnet) sayısı: 6

Binary değeri: 00000110

Yukarıdaki binary (ikili) değer 00000110 üç bit uzunluğundadır (110). Bu durumda gereken sayı sol baştan üç bitin oluşturduğu iki değerdir.

Sonuç: 11100000 =224

Bu ikili değerin desimal karşılığı ise 224 dür. Böylece B sınıfı bir adresi için özel subnet mask değeri 255.255.255.224 olarak hesaplanır.



5

3. - VOIP SİSTEMİNİN YAPISI

Sesin IP üzerinden iletilebilmesi için öncelikle analog olan bilginin sayısallaştırılması gerekir. Bu işelem için en uygun analog sayısal dönüştürücü olarak Darbe Kod Modulasyonu (PCM:Pulse Code Modulation) ile yapılır. IP protokolünün kullanıldığı sistemlerde genellikle bilgisayarlar kullanıldığı için en kolay basit Analog/Sayısal(A/D) dönüştürücü bilgisayarların ses kartlarıdır. Ses kartları A/D işlemi PCM ile gerçekleştirir. Bu işlem için önce en az Nyquist oranında örneklenerek örnekler alınır, bu sinyaller kuantalanır, kuanatalanan değerler, uygun ikilik kodlarla kodlanır. VoIP sistemlleri genellikle 4 bitle kodalanır.

3.1. Kodlama Standartları

PCM bilgi sinyali band genişliğini uygun kullanabilmek için geliştirilen sıkıştırma teknikleri kullanılır. Bu teknikler Uluslararası Telekomünikasyon Kurumu(ITU:International Telecommunication Union) tarafından belirlenen G.711, G.723, G.729, G.764 gibi standartlar kullanılır.

Hazırlık: Deneye gelmeden önce G.711, G.723, G.729, G.764 standartları hakkında araştırma yaparak bir rapor halinde getiriniz.

-G.711 PCM: Günümüz PSTN sistemlerinde standart olarak kullanılan 64 Kbit PCM ses kodlama tekniği ile ilgili ITU standardıdır.

-G.723.1: 5.3 kbit ve 6.3 kbit olmak üzere çift hızlı ses codec standardıdır. (ITU 96a)

-G.726-ADPCM: Adaptive Differatial PCM. 32 Kbit'lik bir kodlamadır.

-G.728- CELP: Sesin Code Excited Linear Prediction yöntemi ile 16 kbitte kodlanması metodudur.

-G.729-CS-ACELP: Bu standart CS-ACELP (Conjugate Structure-Algebraic Code Excite Linear-Prediction) sıkıştırma tekniğini açıklamaktadır. Bu teknikte ses 8 Kbit'e kadar sıkıştırılmaktadır. Bu standardın iki varyasyonu vardır.(G.729 ve G.729 Annex A) Bu iki standart matematiksel karmaşıklıkta farklılık göstermektedir. Temel olarak ikisi de 32-kbit ADPCM'e benzer ses kalitesi vermektedir.

3.2. VoIP Protokol Mimarisi

İnternet üzerinden ses taşınırken iki önemli durum söz konusudur. Birincisi İşaretleşme, ikincisi Veri Aktarımıdır.

İşaretleşme;

İşaretleşmede; Güncel olarak iki önemli protokolden söz etmek mümkündür. Bunlar

- ITU’nun bir standardı olan H.323,

- Internet Mühendisliği Görev Gücü (IETF:Internet Engineering Task Force) IETF’nin bir standardı olan Oturum açma protokolü (SIP:Session Initiation Protocol)’dir.

Veri Aktarımı;

Veri aktarımında; işaretleşmeyle anlaşmaya varan ve senkronize olan iki uç birim cihazının birbirleriyle gerçek zamanlı haberleşmeye başlamasıyla gerçekleşir.

- Veri aktarım protokolleri Gerçek zaman protokolü (RTP:Real Time Protocol),

- Gerçek zaman kontrol protokolü (RTCP:Real Time Control Protocol),

- Kaynak ayırma protokolü (RSCP:Resource Reservation Protocol) dür.



6

3.3. İŞARETLE ŞME PROTOKOLLER İ

3.3.1 Oturum Başlatma Protokolü( SIP)

SIP, IETF’ nin Multiparty Multimedia Session Control (MMUSIC) grubu tarafından geliştirilen multimedia uygulamaları için bir protokol grubudur. MMUSIC H.323’ ün aksine küçük bir çekirdek protokol ile başlayıp bu protokolü ihtiyaçlara göre geliştirmeyi amaçlamıştır. Çok basit bir yapıya sahiptir ve HTML bazlıdır. HTML’de kullanılan kodlar ufak değişikliklerle SIP’de kullanılabilir. Genişleme yeteneğine sahip bir protokoldür. Zamanla yeni özellikler bu protokole kazandırılabilir. En büyük özelliği, oturumu kullanıcıyı oturuma davet eden protokolden ayırabilmesidir.

3.3.1.1 SIP İsimleri ve Adresleri

Oturum başlatma Protokolü’nde kullanıcılar SIP adresleriyle tanımlıdırlar. Bu adresler e-posta adresleriyle büyük bir benzerlik arz ederler(kullanıcı adı Q servis sağlayıcı) . Kullanıcı bölümü bir kullanıcı adı olabileceği gibi bir telefon numarası da olabilmektedir.

Servis sağlayıcı ise, bir domain adı olabileceği gibi; bir IP adresi de olabilir.([email protected],[email protected])

3.3.1.2. SIP’in Bileşenleri

SIP Sistemi temel olarak iki parçadan oluşur.

User Agent (Kullanıcı birimi): Kullanıcı birimi kullanıcı adına çalışan uç sistemdir. Bu birim iki parçadan oluşur, İstemci ve Sunucu. İstemci kısmı İstemci Kullanıcı Birimi (User Agent Client - UAC) diye bilinir. Sunucu kısmı ise Sunucu Kullanıcı Birimi (User Agent Server - UAS) şeklinde ifade edilir.

Network Servers (Ağ Sunucuları): Bir ağda 3 tip sunucu vardır. Bir kayıt sunucusu, kullanıcıların mevcut lokasyonları ile ilgili bilgileri alır. Bir proxy sunucu ise aldığı istekleri, aranan tarafın lokasyonu hakkında daha fazla bilgiye sahip olan bir sonraki sunucuya iletir. Yönlendirme sunucusu ise, aldığı istek üzerine bir sonraki sunucunun adresini öğrenerek, çağrı isteğini göndermek yerine, bu adresi istemciye iletir.



7

3.3.1.3. SIP Metotları

Metot Açıklama

INVITE Requests a session

ACK Final response to the INVITE

OPTIONS Ask for server capabilities

CANCEL Cancels a pending request

BYE Terminates a session

3.3.1.4 Hata Kodları

Hata Kod Numarası Açıklama Değer

1XX Provisional 100Trying

2XX Successful 200 OK

3XX Redirection 302 Moved Temporarily

4XX Client Error 404 Not Found

5XX Server Error 504 Server Time-out

6XX Global Failure 603 Decline

3.3.1.5 SIP Sırasında Kullanılan

Header Description Examples

Accept Indicates acceptable formats. Accept: application/sdp

Accept: currency/dollars Authorization Contains encryption information Authorization: pgp info…

Call-ID

Used to uniquely identify a particular session or registration messages. Should have randomness to ensure overall global uniqueness.

Call-ID: [email protected] Call-ID: Jan-01-1999-1510-

[email protected] i: [email protected]

Contact

Alternative SIP URL for more direct message routing.

Contact: W. Riker, Acting Captain <[email protected]>

Contact: [email protected]; expires=3600

m: [email protected] Content-Length Octet count in message body. Content-Length: 285

Content-Type Content type of message body Content-Type: application/sdp

c: application/h.323

CSeq

Command Sequence number – used to distinguish different requests during the same session.

CSeq: 1 INVITE CSeq: 1000 INVITE CSeq: 4325 BYE CSeq: 1 REGISTER

Encryption Encryption information. Encryption: pgp info…

Expires Used to indicate when the message

content is no longer valid. Can be a number of seconds or a date and time.

Expires: 60 Expires: Thu, 07 Jan 1999 17:00 CST



8

3.3.1.6 Basit SIP Akışı

3.3.1.6 Kullanıcı Kayıt İşlemi-SIP

Proxy’siz SIP

Proxy’li SIP

REGISTER sip:10.255.5.9:5060 SIP/2.0

Via: SIP/2.0/UDP 10.255.5.9:5060;branch=z9hG4bK*002e-00000ac1-0c72*lbNbSe

Via: SIP/2.0/UDP 10.255.5.240:5060;branch=z9hG4bK2tc0je009gthcbg2n3g0.2

From: <sip:[email protected]>;tag=24759

To: <sip:[email protected]>

Call-ID: [email protected]

CSeq: 208 REGISTER

Max-Forwards: 69

Contact: <sip: [email protected]:5060;transport=udp>;expires=3600

Expires: 3600

Allow: ACK,BYE,CANCEL,INFO,INVITE,MESSAGE,OPTIONS,REFER, NOTIFY,SUBSCRIBE

Supported: path

Path: <sip:[email protected]:5060;transport=udp;lr>

User-Agent: Intellivic/PC

Event: registration

Allow-Events: presence

Content-Length: 0



9

3.4. Telco GUI Konfigürasyonu

Başlat menüsünden SMC3.2.2 Klasörü altında Database Switcher Programı açılır ve veritabanı seçilir.



1

Bütün bu süreçler sonunda smc311 useri ile CSC tekrardan başlatılmalıdır.



2

Telnet veya serial port üzerinden 135.243.67.64 VOIP servere bağlanılır.

Kullanıcı adı şifre ekranına

User: root Pass: 12345678

Daha sonra smc311 kullanıcısına geçilir. su – smc311 smc311 kullanıcısına geçildikten sonra. Voip servisleri çalıştırılır(startall ).

smc311@doors $ startall

4. SENARYOLAR

4.1. REGISTER - Success - Network Trace

4.1.1. WireShark Setup

Windows SIP-Client'in bulunduğu bilgisayarda kurulu olan wireshark Başlat menüsünden çalıştırılır. Açılan pencereden List Available Interfaces butonuna tıklanır ve trafiğin yapılacağı ethernet kartının yanındaki start butonuna basılır.

Senaryo tamamlandıktan sonra Stop Capture butonuna basılıp dinleme durdurulmalıdır.



3

4.1.2. Eyebeam Setup

Kurulan SIP client başlat menüsünden çalıştırılır. Settings Menüsünden aşağıdaki ayarlar ile yeni sip account girişi yapılır ve Apply tuşuna basılır.

4.1.3. Registering Process

Wireshark ile capturing in açık olduğuna emin olduktan sonra Eyebeamde bulunan Settings ekranından Enable this Sip Account işaretlenir ve OK Tuşuna basılır.

Aşağıdaki ekran görüntüsü elde edilirse, SIP-Phone CSC'ye başarı ile register olmuş anlamına gelir. Wireshark Capturing veya ilgili Log kapatılabilir.



4

4.1.4. Trace Analysis

Wireshark ile Capture durdurulduktan sonra çıkan paket listesinde "sip" kelimesi ile filtreleme yapılır. Kalan sonuçlar, senaryoya ait paketleri göstermektedir.

Ortadaki bölümden SIP Initiation protocol sekmesinden paket detayları ve SIP mesaj içeriği incelenebilir. SIP mesajinin headerlarının teker teker incelenmesi ile analizi yapılır.

4.2. REGISTER - Success - GKSIPD Log

4.2.1. GKSIPD Logunun aktif hale getirilmesi

CSC'ye telnet üzerinden smc311 useri ile giriş yapılır ve ini klasörü açılır.



5

ini klasörünün içinde vi editörü ile gksipd.ini ve gksipd1.ini dosyalarının aşağıda bulunan bölümleri örnekteki gibi değiştirilir.

[Logging] #Logging parameters for the log-messages of gksipd. #Most of the keywords of this section are defined in globalvars.ini. #It is possible to overwrite these global definitions by defining them here. #log levels on or off #0 is off #1 is much logging #2 is intermediate logging #3 is only severe logging #4 is only fatal logging #default is 000 for following 5 keywords #for each level, the three values are for file, syslog, console and shared memory logging LOG_LEVEL_ERROR=10013 LOG_LEVEL_LOG=10010 LOG_LEVEL_TRACE=1003_DEBUG=1000 LOG_LEVEL

Ini ayarlarının aktif olması için csc yeniden başlatılır.

smc311@doors $ killall

smc311@doors $ startall

Senaryo tamamlandıktan sonra LOG_LEVEL değerleri eski değerlerine getirilir.


GKSIPD Logunun açık olduğuna emin olduktan sonra Eyebeam'de bulunan Settings ekranından Enable this Sip Account işaretlenir ve OK Tuşuna basılır.

Aşağıdaki ekran görüntüsü elde edilirse, SIP-Phone CSC'ye başarı ile register olmuş anlamına gelir. Log kapatılabilir.



6

4.2.3. GKSIPD Logunun Toplanması

CSC'ye telnet üzerinden smc311 useri ile giriş yapılır ve log klasörü açılır. ls -lart komutu ile yazılmış bütün loglar tarih sırası ile dizilir. En altta bulunan gksipd xxxxxxxxxxxx.log ve gksipd1 xxxxxxxxxxxxx.log dosyaları senaryoyu içeren log dosyalarıdır (Örnekte highlight edilmiş satır).

SunOS 5.9 login: root

Password:

Current directory: /export/home/voip321/omega

voip321@omega $ cd log voip321@omega $ ls -lart total 2672702 drwxr-xr-x 16 voip321 voip 512 Mar 2 10:24 ..

-rw-r--r-- 1 voip321 voip 586009 Mar 2 13:16 con gkd 20100302_123049.log

-rw-r--r-- 1 voip321 voip 0 Mar 2 13:17 polld_20100302_131724_93.log

-rw-r--r-- 1 voip321 voip 1080 Mar 2 13:17 gkwatchdog 20100302_131723.log

-rw-r--r-- 1 voip321 voip 329 Mar 2 13:17 con siploadbalancer 20100302_131724.log

-rw-r--r-- 1 voip321 voip 19311 Mar 2 13:17 con glogd 20100302_123045.log

-rw-r--r-- 1 voip321 voip 576 Mar 2 13:17 con gksipd1 20100302_131724.log

-rw-r--r-- 1 voip321 voip 322110 Mar 15 08:56 con gkd 20100302_131724.log

-rw-r--r-- 1 voip321 voip 2018 Mar 15 09:57 Proxy_20100315_094119_57.log

-rw-r--r-- 1 voip321 voip 262144 Mar 15 10:05 gkd_20100315_095753_73.log

-rw-r--r-- 1 root voip 262144 Mar 15 10:05 VOIPgmscd_20100315_095848_90.log

-rw-r--r-- 1 voip321 voip 655360 Mar 15 10:06 siploadbalancer_20100315_092948_68.log drwxr-xr-x 2 voip321 voip 30208 Mar 15 10:06 .

-rw-r--r-- 1 voip321 voip 1376256 Mar 15 10:07 gksipd_20100315_095149_63.log

$

Bunların bir text editöre kopyalanması ile inceleme yapılabilir.



7

4.2.4. GKSIPD Logunun İncelenmesi

Örnek GKSIPD logu aşağıdaki gibidir:

"2010 mar 15 09:51:56.910",10825,"gksipd1:-",2,3,010207,,,,,"sipudp,1",LOG: source address : 135.243.91.8:5060;transport=udp,1,1000

"2010 mar 15 09:51:56.910",10826,"gksipd1:-",2,3,010207,,,,,"sipudp,1",LOG: rcvd datagram

OPTIONS sip:135.243.91.8:5050;transport=udp SIP/2.0 Via: SIP/2.0/UDP 135.243.91.8:5060;branch=z9hG4bK*002e-00007f84-045f From: <sip:[email protected]:5060;transport=udp>;tag=e61 To: <sip:135.243.91.8:5050;transport=udp> Call-ID: 4b9df52c-e61 CSeq: 12345 OPTIONS Max-Forwards: 0 Contact: <sip:135.243.91.8:5060;transport=udp> Accept: application/sdp Content-Length: 0 ,1,1000 "2010 mar 15 09:51:56.910",10827,"gksipd1:-",2,2,010218,,,,,"siptx",LOG: rcvd msg (itf,msg_id) 15 33,1,1000 "2010 mar 15 09:51:56.910",10828,"gksipd1:-",2,4,010212,,,,,"siptx",LOG: yapi newInstance() 12640,1,1000 "2010 mar 15 09:51:56.910",10829,"gksipd1:-",2,4,010208,,,,,"siptx",LOG: created instance for incoming request OPTIONS,1,1000 "2010 mar 15 09:51:56.910",10830,"gksipd1:-",2,3,010207,,,,,"siptx,12640",LOG: state change to SipTx_SERVER_TRYING,1,1000 "2010 mar 15 09:51:56.910",10831,"gksipd1:-",2,3,010203,,,,,"PxCore",LOG: Incoming OPTIONS Server Tx,1,1000 "2010 mar 15 09:51:56.910",10832,"gksipd1:-",2,4,010212,,,,,"PxCore",LOG: yapi newInstance() 2629,1,1000 "2010 mar 15 09:51:56.910",10833,"gksipd1:-",2,4,010220,,,,,"PxCore",LOG: instance created (id,total) 2629 1,1,1000 "2010 mar 15 09:51:56.910",10834,"gksipd1:-",2,3,010203,,,,,"PxCore,2629",LOG: ServerTx rcvd REQUEST,1,1000 "2010 mar 15 09:51:56.911",10835,"gksipd1:-",2,3,010203,,,,,"PxCore,2629",LOG: Request invalid,1,1000 "2010 mar 15 09:51:56.911",10836,"gksipd1:-",2,2,010202,,,,,"PxCore,2629",LOG: Delete m_service_reply,1,1000 "2010 mar 15 09:51:56.911",10837,"gksipd1:-",2,4,010220,,,,,"PxCore",LOG: instance deleted (id, total) 2629 0,1,1000 "2010 mar 15 09:51:56.911",10838,"gksipd1:-",2,4,010212,,,,,"PxCore",LOG: yapi deleteInstance() 2629,1,1000 "2010 mar 15 09:51:56.911",10839,"gksipd1:-",2,3,010207,,,,,"siptx,12640",LOG: state change to SipTx_SERVER_COMPLETED,1,1000 "2010 mar 15 09:51:56.911",10840,"gksipd1:-",2,3,010207,,,,,"sipudp,1",LOG: destination address : 135.243.91.8:5060;transport=udp,1 ,1000 "2010 mar 15 09:51:56.911",10841,"gksipd1:-",2,3,010207,,,,,"sipudp,1",LOG: sending datagram SIP/2.0 483 Too Many Hops Via: SIP/2.0/UDP 135.243.91.8:5060;branch=z9hG4bK*002e-00007f84-045f From: <sip:[email protected]:5060;transport=udp>;tag=e61 To: <sip:135.243.91.8:5050;transport=udp>;tag=b72e12N264b9df52c-2825 Call-ID: 4b9df52c-e61 CSeq: 12345 OPTIONS Content-Length: 0 ,1,1000 "2010 mar 15 09:51:57.220",10842,"gksipd1:LcC",3,1,001871,,,,,"ClientThread::Run",Select returned with result 0,10001,1e80000

Yukarıdaki örnekte iki highlighted alan arasında, gksipd tarafından alınan bir paket, GKSIPD

process'inin paketi işlemesi ve geriye döndüğü cevap görülmektedir. Bu bölümler gelişmiş bir kelime işlemci ile taranıp, ayıklanmalı ve incelenmelidir.



8

4.3. REGISTER - Success - GKD Log

4.3.1. GKD Logunun aktif hale getirilmesi

CSC'ye telnet üzerinden voip321 useri ile giriş yapılır ve ini klasörü açılır.

ini klasörünün içinde vi editörü ile gkd.ini dosyasının aşağıda bulunan bölüm örnekteki gibi değiştirilir.

[Logging] #/-------------------------------------------------------------------------- --- #/ - Settings for Generic Logging. For each level, the five values are for file #/ syslog, console, shared memory and snmp traps logging. (snmp trap logging #/ is only useful for error logging.) #/ - 0 is off #/ - 1 is much logging #/ - 2 is intermediate logging #/ - 3 is only severe logging #/ - 4 is only fatal logging #/ For LOG_LEVEL_TRACE this means : #/ - 1 is developer mode tracing #/ - 3 is call tracing #/ - SysLogHostAddress: Ip address of the syslog host (localhost) #/ - SysLogHostPort: Port number of the syslog daemon (514) #/ - SysLogHostLocalMask: Facility code for the syslog priority mask (0) #/ - FileName: First part of the LogFileName ;default: 10111 LOG_LEVEL_ERROR=10011 ;default: 0000 LOG_LEVEL_DEBUG=1000 ;default: 0003 LOG_LEVEL_TRACE=0011 ;default: 40040 LOG_LEVEL_LOG=10010

Ini ayarlarının aktif olması için csc yeniden başlatılır.

smc311@doors1 $ killall

smc311@doors1 $ startall



9


GDK Logunun açık olduğuna emin olduktan sonra Eyebeamde bulunan Settings ekranından Enable this Sip Account işaretlenir ve OK Tuşuna basılır.

Aşağıdaki ekran görüntüsü elde edilirse, SIP-Phone CSC'ye başarı ile register olmuş anlamına gelir. Log kapatılabilir.



10

4.3.3. GKD Logunun Toplanması

CSC'ye telnet üzerinden “smc311” useri ile giriş yapılır ve log klasörü açılır. ls -lart komutu ile yazılmış bütün loglar tarih sırası ile dizilir. En altta bulunan con gkd xxxxxxxxxxxxx.log dosyası senaryoyu içeren log dosyasıdır (Örnekte highlight edilmiş satır).

SunOS 5.9 login: root Password: Last login: Mon Mar 15 10:05:37 from 135.243.68.211 Sun Microsystems Inc. SunOS 5.9 Generic May 2002 Sourcing /etc/.profile-EIS..... root@omega # su - voip321 Sun Microsystems Inc. SunOS 5.9 Generic May 2002 Sourcing /etc/.profile-EIS..... voip3_2_1R1S1 checked-in on Tue Jun 20 11:22:31 MEST 2006 (solaris9-version) voip3_2_1R1S1 Delivered on Tue Jun 20 11:27:09 MEST 2006 (solaris9-version)

Current directory: /export/home/voip321/omega voip321@omega $ cd log voip321@omega $ ls -lart total 2672702 drwxr-xr-x 16 voip321 voip 512 Mar 2 10:24 .. -rw-r--r-- 1 voip321 voip 586009 Mar 2 13:16 con gkd 20100302_123049.log -rw-r--r-- 1 voip321 voip 0 Mar 2 13:17 polld_20100302_131724_93.log -rw-r--r-- 1 voip321 voip 108 Mar 2 13:17 con rsd_killer 20100302_131724.log -rw-r--r-- 1 voip321 voip 2095 Mar 2 13:17 con polld 20100302_131724.log -rw-r--r-- 1 voip321 voip 0 Mar 2 13:17 vupd_20100302_131725_39.log -rw-r--r-- 1 voip321 voip 1080 Mar 2 13:17 gkwatchdog 20100302_131723.log -rw-r--r-- 1 voip321 voip 499 Mar 2 13:17 con vupd 20100302_131725.log -rw-r--r-- 1 voip321 voip 329 Mar 2 13:17 con siploadbalancer

20100302_131724.log -rw-r--r-- 1 voip321 voip 19311 Mar 2 13:17 con glogd 20100302_123045.log -rw-r--r-- 1 voip321 voip 576 Mar 2 13:17 con gksipd1 20100302_131724.log -rw-r--r-- 1 voip321 voip 322110 Mar 15 08:56 con gkd 20100302_131724.log -rw-r--r-- 1 voip321 voip 2018 Mar 15 09:57 Proxy_20100315_094119_57.log -rw-r--r-- 1 voip321 voip 262144 Mar 15 10:05 gkd_20100315_095753_73.log -rw-r--r-- 1 root voip 262144 Mar 15 10:05 VOIPgmscd_20100315_095848_90.log -rw-r--r-- 1 voip321 voip 655360 Mar 15 10:06

siploadbalancer_20100315_092948_68.log drwxr-xr-x 2 voip321 voip 30208 Mar 15 10:06 . -rw-r--r-- 1 voip321 voip 1376256 Mar 15 10:07 gksipd_20100315_095149_63.log -rw-r--r-- 1 voip321 voip 703641151 Mar 15 10:07 con gmscd 20100302_131724.log -rw-r--r-- 1 voip321 voip 651370428 Mar 15 10:07 con rsd 20100302_131725.log

voip321@omega $ Bunların bir text editöre kopyalanması ile inceleme yapılabilir.

4.3.4. GKD Logunun İncelenmesi

Örnek GKD logu aşağıdaki gibidir:

2010 mar 02 13:17:43.767 OPSI ---> GK GkCallRouting (124); ServiceReject (5)

2010 mar 02 13:17:43.768 GK ---> gksipd1 CallAdmission (9); ReplyReject (4)

2010 mar 02 13:17:43.768 01 00 09 04 00 01 00 00 00 0a 00 09 00 08 00 00 ................ 2010 mar 02 13:17:43.768 c4 1b 00 09 00 08 00 00 4f c8 00 48 00 08 4b 8d ........O..H..K. 2010 mar 02 13:17:43.768 02 55 .U 2010 mar 02 13:17:43.768 gksi message 1, code: CallAdmission (9), type: ReplyReject (4) 2010 mar 02 13:17:43.768 attributes: 2010 mar 02 13:17:43.768 ReleaseReason ( 9): 4 : [50203] 2010 mar 02 13:17:43.768 ReleaseReason ( 9): 4 : [20424] 2010 mar 02 13:17:43.768 ConnectTimeout ( 72): 4 : [2010/03/02

13:19:33] 2010 mar 02 13:17:43.769 GK <--- gksipd1 CallEnded (11); Notify

(2) 2010 mar 02 13:17:43.769 01 00 0b 02 00 02 00 00 00 86 00 0e 00 74 33 38 .............t38



11

Log içerisinde gelişmiş bir editörde "---" stringinin aranması ile highlight edilmiş satırlara ulaşılır. Bu şekilde callflowun GKD tarafından işlenmesi detaylı bir şekilde incelenebilmektedir.

4.4.2. Senaryo Hazırlığı

Senaryonun gerçekleştirilmesi için 2 adet SIP user'inin register olması gerekmektedir.

4.4.2.1. 1234 User'inin register olması

Eyebeamde bulunan Settings ekranından Enable this Sip Account işaretlenir ve OK Tuşuna basılır.

Aşağıdaki ekran görüntüsü elde edilirse, SIP-Phone CSC'ye başarı ile register olmuş anlamına gelir.



12

4.4.2.2. 3456 User'ının register olması

Sürec username 3456 ya dönüştürülerek tekrarlanır.

4.4.3 Invite Process

SIP-Clientlardan biri digerini araması suretiyle gerçekleşir. Diğer taraf gelen çağrıyı kabul eder.

İşlem bittikten sonra Wireshark üzerinden Capture kapatılır ve paketler üzerinde "sip" filterı kullanılır ve paket akışları 4.1.4 adımında yapıldığı gibi incelenir.



13

4.5.. INVITE - Success - GKSIPD Log

voip321@omega $ startall

4.5.1. GKSIPD Logunun Toplanması

CSC'ye telnet üzerinden voip321 useri ile giriş yapılır ve log klasörü açılır. ls -lart komutu ile yazılmış bütün loglar tarih sırası ile dizilir. En altta bulunan gksipd xxxxxxxxxxxx.log ve gksipd1 xxxxxxxxxxxxx.log dosyaları senaryoyu içeren log dosyalarıdır (Örnekte highlight edilmiş satır).

SunOS 5.9 login: root Password: Last login: Mon Mar 15 10:05:37 from 135.243.68.211 voip3_2_1R1S1 Delivered on Tue Jun 20 11:27:09 MEST 2006 (solaris9-version) Current directory:

/export/home/voip321/omega voip321@omega $ cd log voip321@omega $ ls -lart total 2672702 -rw-r--r-- 1

voip321 voip 19311

Mar 2 13:17 con glogd 20100302_123045.log

-rw-r--r-- 1 voip321

voip 576 Mar

2 13:17 con gksipd1 20100302_131724.log -rw-r--r-- 1

voip321 voip 322110 Mar 15 08:56 con gkd 20100302_131724.log

-rw-r--r-- 1 voip321

voip 2018 Mar 15 09:57 Proxy_20100315_094119_57.log -rw-r--r-- 1

voip321 voip 262144 Mar 15 10:05 gkd_20100315_095753_73.log

-rw-r--r-- 1 root voip 262144 Mar 15 10:05 VOIPgmscd_20100315_095848_90.log -rw-r--r-- 1

voip321 voip 655360 Mar 15 10:06 siploadbalancer_20100315_092948_68.log

drwxr-xr-x

2 voip321

voip 30208 Mar 15 10:06 .

-rw-r--r-- 1 voip321 voip 1376256 Mar 15 10:07 gksipd_20100315_095149_63.log Bunların bir text editöre kopyalanması ile inceleme yapılabilir.

1

F.Ü. ELEKTR İK-ELEKTRON İK MÜHEND İSLİĞİ HABERLE ŞME LABORATUVARI

DENEY 5

RADYO-FREKANS HABERLE ŞME

Giri ş

Günümüzde veri haberleşmesi kablolu veya kablosuz olmak üzere iki farklı şekilde yapılmaktadır. Kablosuz haberleşme, genellikle kablolama yapmanın mümkün olamadığı uygulamalarda veya uzak mesafelerde veri haberleşmesi gerektiğinde tercih edilmektedir.

Kablosuz haberleşme sistemleri, kullandıkları sinyal türüne göre kızılötesi (IR) ve radyo-

frekans (RF) olmak üzere 2’ye ayrılır. Her iki şekilde de kablosuz iletişim mümkün olduğu halde IR ve RF arasında önemli farklılıklar vardır. Örneğin, kızılötesi sinyalle veri iletimi için mutlaka alıcı ile vericinin birbirini görmesi gerekirken RF iletişimde böyle bir sınırlama söz konusu değildir. Eğer, uzun mesafelerde kablosuz iletişim gerekiyorsa, kızılötesi sinyaller ile bunu gerçekleştirmek mümkün olmaz. Bu nedenle, IR iletişim günümüzde kısa mesafe veri aktarımı gereken uygulamalarda (örneğin TV uzaktan kumandası, kablosuz kulaklık vb. cihazlarda) kullanılmaktadır. Daha uzun mesafede veri iletimi gerektiğinde IR yerine RF iletişim sistemlerinin kullanılması gerekir.

Radyo-Frekans (RF) Haberleşme

Radyo-frekans spektrumu, birkaç kHz frekanslı radyo sinyallerinden başlayıp GHz frekanslı mikrodalga sinyallere kadar uzanan çok geniş bir frekans aralığına sahiptir. Her bir frekans bandı, belirli haberleşme cihazları için tahsis edildiğinden rasgele bir frekansta veri iletişimi gerçekleştirmek mümkün değildir. Örneğin, 87.5-108 MHz arası FM yayınları için; 470-862 MHz arası UHF bandı analog TV yayınları için; 890-915 MHz ve 935-960 MHz arası ise GSM sistemleri için ayrılmıştır. Bu nedenle, yapılacak kablosuz iletişimin, önceden tahsis edilmiş frekans bantlarından herhangi biri içerisinde olmaması gerekir.

Telekomünikasyon kurumu (www.tk.gov.tr) tarafından yayınlanan “kısa mesafe erişimli telsiz cihazlarının kurma ve kullanma esasları” hakkındaki yönetmelikte, kurumun kabul ettiği standart ve teknik özelliklere uygun olmak kaydıyla hangi frekans bantlarında ruhsatsız ve izinsiz olarak yayın yapılabileceği belirtilmiştir. Buna göre, UHF bandının 433.05-434.79 MHz frekansları arasında 10mW verici gücünü aşmamak koşuluyla RF haberleşme yapılabilir.

Gerekli Donanım

UHF bandında kablosuz haberleşme yapabilmek için 433.05-434.79 MHz frekanslarında sinyal gönderebilen bir vericiye ve bu sinyalleri alabilen bir alıcıya ihtiyaç vardır. Piyasada özellikle bu iş için tasarlanmış verici ve alıcı modüller bulunduğundan herhangi bir RF devre tasarımına gerek kalmamaktadır. UHF bandında çalışan RF modüller kullanılarak kablosuz veri iletişimi kolayca gerçekleştirilebilmektedir.

RF modüller, sinyal iletimini verimli şekilde yapabilmek için çeşitli modülasyon teknikleri kullanır. Bazı modüller genlik kaydırmalı anahtarlama (ASK) modülasyonunu kullanırken,

2


DENEY 5

bazıları da frekans kaydırmalı anahtarlama (FSK) modülasyonunu kullanır. Yapılacak uygulamanın tipine göre uygun modülasyon türünü seçmek gerekir. Örneğin, gürültülü ortamlarda FSK tip modülleri kullanmak daha iyi sonuç vermektedir.

433.92 MHz RF verici modül

Aşağıda, ASK modülasyonunu kullanan ve 433.92 MHz frekansında sinyal gönderen verici modülün bacak bağlantıları görülmektedir. Şekilden de görüldüğü gibi verici modülün 5 adet bacağı vardır. Modülün 4 nolu bacağına uygulanan seri haldeki lojik sinyaller, dahili osilatörün ürettiği RF taşıyıcı sinyal ile modüle edilerek 2 nolu çıkış ucundan antene iletilir. Kullanılan uygun boyutta (çeyrek dalga boyunda) bir anten aracılığıyla, ortama 433.92 MHz frekanslı elektromanyetik dalgalar yayılır. Modülün veri transfer hızı maksimum 2400bps’dir.

RF verici modül, +5V’luk kaynakla beslendiğinde çıkış gücü 10mW (10dBm) olmaktadır. Bu değer yönetmelikte belirtilen maksimum güç şartına uygundur.

433.92 MHz RF alıcı modül

Aşağıda, ASK tip 433.92 MHz’lik alıcı modül görülmektedir. Şekilden görüldüğü gibi modülün 5 bacağı vardır. Karmaşık bir yapıya sahip olan bu modülün yaptığı iş, 1 nolu bacağına bağlı antenden aldığı RF sinyalleri demodüle ederek 5 nolu uçtan seri halde dijital veri çıkışı yapmaktır. Yani, alıcı modül sayesinde, verici antenin göndermiş olduğu RF sinyallerden tekrar dijital veriyi elde etmek mümkün olur. Alıcı modülün besleme gerilimi 5V’dur.

3


DENEY 5

Deneyin Yapılışı: Bu deneyde, 433.92 MHz frekansında çalışan ASK tip alıcı-verici modüller kullanılarak nasıl kablosuz veri iletimi yapılacağı gösterilecektir. Deney sırasında 2 adet dc güç kaynağı, 2 adet osiloskop, sinyal jeneratörü ve spektrum analizör cihazı kullanılacaktır.

1.deney : Vericinin çalıştırılması

Deney Adımları

1- +5V’luk güç kaynağı kullanarak verici modülün besleme bağlantısını yapın.

2- Modülün 4 nolu “veri girişi” bacağını, bas-çek türünde bir buton yardımıyla +5V’a bağlayın.

3- Spektrum analizör cihazını uygun prob kullanarak, verici modülün 2 nolu “anten çıkışı”

ucuna bağlayın.

4- Elinizi butona basılı tutarak vericinin çalışmasını sağlayın. Bu sırada spektrum analizörün ekranına bakarak vericinin hangi frekansta çıkış yaptığını ve hangi harmonik bileşenlere sahip olduğunu inceleyin. Gerekli değerleri not edin.

5- Besleme gerilimini 3V ile 12V arasında değiştirerek spektrum analizör ekranındaki işaretin

genliğinin nasıl değiştiğini gözleyin (Yüksek besleme gerilimi, yüksek çıkış gücü demektir).

6- Elinizi kısa aralıklarla butona basıp bırakarak spektrum analizör ekranındaki RF sinyalin nasıl değiştiğini inceleyin (Buton basılı değilken RF sinyali üretilmez).

Bağlantı şeması

4


DENEY 5

2. deney : Verici-alıcı çiftinin çalıştırılması

Deney Adımları

1- Ayrı bir +5V’luk güç kaynağı kullanarak alıcı modülün besleme bağlantısını yapın.

2- Alıcı modülün 5 nolu “dijital veri çıkışı” ucuna osiloskop probunu bağlayın.

3- Verici RF sinyali yaymazken alıcının 5 nolu ucundaki dalga şeklini gözleyin.

4- Verici devresindeki butona kısa aralıklarla basıp bırakarak alıcı devresinin çıkışındaki dalga

şeklini inceleyin.

5- Verici modülün 4 nolu “veri girişi” bacağına sinyal jeneratörünü bağlayın. Çıkış frekansını 1kHz ve görev periyodunu 0.5 olarak seçip, işaret genliğini 5V’a ayarlayın. Üretilen kare dalga sinyali görmek için sinyal jeneratörü çıkışına diğer osiloskobu bağlayın.

6- Alıcı modülün 5 nolu “dijital veri çıkışı” ucuna bağlı osiloskoptan çıkış sinyalinin değişimini

gözleyin (Her iki osiloskopta da aynı dalga şekli görülmelidir).

7- Görev periyodunu ve çıkış frekansını değiştirerek işlemleri tekrarlayın.

Bağlantı şeması

Deneye gelmeden önce aşağıdaki konuları araştırın.

1- Çeyrek dalga boyu anten nedir, 433.92 MHz frekansında çalışan verici-alıcı modüller için

anten uzunluğu nasıl hesaplanır? 2- Sinyal şiddeti ortam şartlarından nasıl etkilenir? 3- İletişim mesafesi nasıl belirlenir? 4- Alıcı modül tarafından alınan seri haldeki dijital sinyaller nasıl işlenir? Örneğin, vericinin

gönderdiği 8 bitlik 10101010 bilgisi, alıcı modül tarafından alındığında bir LED’in yakılması isteniyorsa nasıl bir program yazılmalıdır? (80286 mikroişlemci veya PIC mikro denetleyici için programı yazmaya çalışınız).

5- 8 bitlik kod kullanarak 100 farklı cihaza on/off şeklinde nasıl kumanda edilebilir?



SPEKTRUM ANAL İZÖRÜ

1. Spektrum Analiz Cihazları ve İlgili Donanım

Frekans bölgesindeki sinyal analizi yaygın bir şekilde mekanik sistemlerin test edilmesinde,

ayrıca elektronik ve telekomünikasyonda kullanılmaktadır. Mekanik sistemlerde sinyal analizi;

mekanik yapıların titreşim modlarını analiz etmek ve mekanik dengesizlik veya aşınmış yataklar veya

dişliler sebebiyle dönen mekanik parçalarda oluşan titreşimleri araştırmak amacıyla uygun titreşimli

dönüştürücülerde kullanılır.

Elektronik ve telekomünikasyonda ise; frekans bölgesi analizi hem rasgele hem de periyodik

sinyallere uygulanır. Sinyal analiz cihazları, frekans kararlılığının ve sinyal kaynaklarının tayfsal

saflık ölçümlerini gerçekleştirebilirler. Bu cihazlar bir izleme frekans üreteci veya beyaz veya sözde

rasgele bir gürültü kaynağı ile beraber kullanıldıkları zaman, kuvvetlendiricilerin, filtrelerin veya diğer

şebekelerin frekans tepkilerini ölçmek için uygundurlar. Alıcı verici ve iletişim sistemlerinin işlemsel

karakteristikleri; bir taşıyıcı dalganın tayfsal saflığı, genlik veya frekans modüle ediliş dalganın tayfsal

güç dağılımı, sinyal distorsiyonu ve sistem sinyal-gürültü oranları gibi parametrelerin ölçülmesi ile

değerlendirilebilir. Bu tür bir analiz; spektrum analiz cihazları, sayısal Fourier analiz cihazları ve

distorsiyon cihazları ile gerçekleştirilir. Spektrum analiz cihazının sınırları, filtre sayısına ve filtrelerin

bant genişliklerine bağlıdır. Ses frekans uygulamalarında kullanılan bir spektrum analiz cihazında

yaklaşık 32 filtre bulunur.

1.1. Spektrum Analiz Cihazları

Bu cihazlar belli bir frekans bandı üzerinde frekans spektrumu gösterimini sağlarlar. Spektrum

analiz cihazları bir paralel filtre bank’ ı veya bir tarama frekans tekniği kullanırlar. Paralel filtre bank

analiz cihazında; frekans aralığı, merkezi frekansları ve band genişlikleri üst üste gelecek şekilde

seçilmiş olan bir dizi filtre tarafından örtülür. Tipik olarak, bir ses analiz cihazı bu tip 32 tane filtreye

sahip olup, her biri oktavın üçte birini örtmektedir. Geniş band-sınırlı ayırma gücü analizi için

(özellikle r.f. veya mikrodalga sinyallerinin), tercih edilen ölçüm yöntemi, tarama frekans tekniğidir.

Bu tür analiz cihazlarında; bir dar bandlı filtre, gösteriminin gerekli olduğu aralıkta süpürülen bir

frekansın etrafında merkezlenir. Belirli bir frekansta, o band içindeki sinyalin mutlak değeri ölçülür.

2



Spektrum analiz cihazının tarama frekansı yönü ise genellikle giriş sinyalini bir lokal tarama frekansı

osilatörü ile birlikte frekans karıştırma (heterodyning) suretiyle gerçekleştirilir. Karıştırıcı kademesinin

çıkışı üzerindeki bir alçak geçiren filtre dar bandlı filtrenin genişliğini tespit eder. Aynı zamanda lokal

osilatörün frekansında bu filtrenin merkez frekansını sabitler. Uzun süre sinyali üzerinde tutan bir

CRT veya sayısal diplay kullanarak, tarama frekans osilatörü gerekli aralığı taradığında frekans

spektrumunu göstermek mümkündür.

Tipik olarak tarama frekansı cihazları; 5 Hz-220 GHz aralığındaki sinyallerle ve -140 ile +30

dBm aralığındaki güç seviyeleriyle çalışabilirler. Dar bandlı filtrenin band genişliği spektrumun

ölçüleceği frekans aralığı ile değişmekte olup, bu band genişliği 1 Hz-3 MHz arasındadır.

2. Farnell 352C Spektrum Analizörü

2.1. Tanıtım

Portatif ve kullanımı kolay olan 352C Spektrum Analizörü, 1000 MHz ile 300 KHz’ lik bölge

içinde telsiz yayınlarını dinlemek için dizayn edilmiş bir cihazdır. Beş süpürme bölgesi, 3 MHz’ lik

en dar bölge için en geniş bölge olan 9 kHz’ den 2 MHz’ e kadar ölçülen üç band genişliği ile elde

edilir. Cihaz tam frekans bölgesi üzerinde sabitleştirilmi ş ve ayarlanmış bir alıcı gibi kullanılabilir.

AM ve FM demodülasyonun her ikisi de, gömme bir hoparlör aracılığıyla radyo sinyalleriyle iletilen

çıkış ile birlikte sağlanabilir.

Display (ekran), 10x8 cm CRT ile yüksek dirençli yeşil fosfor ekran üzerinde 448 satırlık

dikey taramadan oluşmaktadır. Ölçümler iki kursör çizgisi aracılığıyla display’ den alınır. Yatay (X)

kursör seviye bilgisini ve dikey (Y) kursör frekans datasını sağlar.

Süpürülen tüm frekans bölgesi bölge butonları aracılığıyla 1000 MHz’ den 3 MHz’ e kadar bir

genişliğe sahip pencereyi vermek için ayarlanır. Bu pencere, kaba ve ince ayar gereksinimini sağlayan

bir kodlayıcı kontrol birimi aracılığıyla cihazın içindeki herhangi bir bölgeye ayarlanabilir.

Mikroişlemci ilave edilen bir yazılımla sistem hatalarını azaltır ve bütün kontrol

fonksiyonlarını denetler. Ön paneldeki hafıza birimi ile kullanılan fonksiyonların en fazla altı tanesi

hafızaya alınabilir ve istenildiğinde bu fonksiyonlar tekrar çağrılabilir.

Standart cihaz –model 352- AC kaynaktan beslenir. Fakat aynı zamanda 24V’ luk bir dış DC

kaynaktan da beslenebilmektedir. Yazıcı çıkışı ise standarttır.

3



2.2. Ön Panel Kontrol Birimleri

Şekil 1. Farnell 352C Spektrum analizörünün ön paneli.

4



Farnell 352C Spektrum analizörünün ön paneli Şekil 1’ de verildiği gibidir. Ön panelde;

a) Giri ş Bağlantısının yapıldığı uç: BNC tipinde ve 50 ohm değerindedir.

b) Zayıflatıcı/ Kuvvetlendirici: Giriş bağlantısının yapıldığı uçtan ölçme devrelerine

geçen sinyali kontrol eder. İki buton aracılığıyla, 0 dB’ den 50 dB’ e kadar 10 dB’ lik adımlar

halinde bölgeyi zayıflatır. 10 MHz’ in altındaki giriş frekansları için kuvvetlendirici kullanılamaz.

c) Yatay Kursör Modu: Otomatik modda kursör sinyalin genliğini otomatik olarak

ölçüyorken elle kumanda (manuel) modunda yatay kursör kodlayıcı kontrol biriminin (p) kullanılması

ile ekran üzerinde ayarlanır.

d) Seviye Displayi: Yatay kursör pozisyonunda seviye göstergesi üç dijitlik bir LCD’ dir.

Display birimleri dbmiliwat, dBmikrovolt, dBrelative ve “opsiyon” türlerinden olabilir. Seçim işlemi

tek bir buton ile yapılmaktadır. Cycle butonu ile dBrelative pozisyonu seçildikten sonra, displayi

sıfırlamak için sıfırlama butonu (beyaz renkli) kullanılabilir.

Kursör ölçümleri belirli bir display pozisyonuna ilişkin sinyalleri anlamak için yapılır.

e) Frekans Displayi: Dikey kursör pozisyonunda sinyalin frekansını gösterir.

f) Tarama Genişliğinin Seçimi: Bu fonksiyon, frekans tarama seçiminin yapılmasını sağlar.

1000 MHz pozisyonunda kursör, display üzerindeki her hangi bir noktanın frekansını gösterir ve

kodlayıcı kontrol biriminin (p) kullanılması ile frekans ayarlanır. 1000 MHz’ lik tarama ferkansında

ölçülen band genişliği 2000 kHz iken, 10-100 MHz tarama frekanslarında 120 kHz ve 3 MHz tarama

frekansında ise 9 kHz’ dir. Bölgelerin seçiminde olduğu gibi band genişliğinin ölçülmesi de otomatik

olarak ayarlanabilmektedir.

g) Radyo Seçimi: AM ve FM demodülasyonlarının herhangi biri seçildiği zaman tarama

genişliğinin 10 MHz olması gerekir. Display’ deki spektrum kontrol altına alındıktan sonra düzenli

zaman aralıklarına göre uygun bir şekilde güncelleştirilir. Doğru ayarlama, kodlayıcı kontrol birimi ile

kursörlerin uygun bir şekilde yerleştirilmesiyle sağlanır.

h) Genlik Kontrolü: Genlik kontrolü, hoparlörü (j) besleyen ses (audio) sinyalini kontrol

etmek için kullanılır.

j) Hoparlör: 40 mm’ lik çapa sahip bir hoparlör, ön panelin arka kısmına monte edilmiştir.

k) Yoğunluk Kontrolü: Displayin parlaklığını kontrol eder. Cihazın aktif olarak

kullanılmadığı peryotlar süresince parlaklık minimum değere ayarlanmalıdır.

l) Sinyal Ton Seçimi: Bu buton seçildiği zaman, ilgili LED yandığında frekans tarama

penceresi cihazın temel bölgesindeki herhangi bir yere ayarlanabilir. 1000 MHz’ lik tarama frekansı

seçildiği zaman bu özellik otomatik olarak iptal edilir.

m) Frekans Kursörünün Seçimi: Frekans kursörünün seçimi ile kodlayıcı kontrol birimi

kullanılarak dikey kursörün pozisyonu ayarlanabilir.

n) Hold/ Plot Özelliği: Bu butona basıldığı zaman frekans tarama işlemi durur ve ekrandaki

görüntü donar. İki kursörün dışındaki bütün ön panel kontrol birimlerini pasif hale getirir. Bu durumda

5



hala ekrandan ölçümler yapılabilir. Mavi tuşa bir kez daha basılarak hold modu pasif hale getirilir.

Ekran üzerindeki görüntü saklandığı zaman cihazın kapalı olduğu süre boyunca söz konusu görüntü

hafızada tutulur. Eğer plottır (çizici) spektrum analizörüne bağlı ise kontrol butonuna (n) basıldığı

zaman ekran üzerindeki görüntü plottır’ a aktarılacaktır.

o) Hafıza: Ön panel kontrol birimleri ile tamamlanan 6 farklı ayarlama kullanıma hazır

şekilde hafızada tutulabilir. Gücün gitmesinin söz konusu olduğu durumlarda DATA’ ların korunarak

elde tutulması gerektiğinden bu hafızalar batarya BACK UP sistemi ile korunur.

Panel ayarlarını saklamak için:

1. Beyaz tuşa basın, kehribar ışıklarından biri yanacaktır.

2. Hafıza seçimi yapmak için, gerekli hafıza numarasına ulaşmak için ilgili siyah tuşun çevrimleri

kullanılır.

3. Bir kez daha beyaz tuşa basın, ön panel ayarlamalarının hafızaya alındığını gösteren hafıza LED’ in

yanması duracaktır.

Panel ayarlamalarını geri çağırmak için: Siyah tuşa bir kez basın. Bu işlem en son kullanılan

hafızayı geri çağıracaktır. Eğer bu durum söz konusu değilse hafızalar boyunca gerekli olan çevrim

ilgili butona tekrar tekrar basılarak elde edilebilir.

p) Kodlayıcı Kontrolü: Bu fonksiyon tarama penceresini ayarlanmasında ve kursörlerin

pozisyonunu ayarlamada kullanılır.

r) Kalibre Fonksiyonu: Kalibratörün kullanımının detaylı olarak tanımlanması daha sonra

verilecektir.

s) Display (Gösterge): 80 mm’ lik mesafe ile sağlanan, 100 birimlik orta/ kısa düzeyli direnç

ile birlikte oluşturulmuş ve manyetik yolla odaklandırılmış CRT’ den oluşan bir sistemdir. Yatay

(seviye) ve dikey (frekans) kursörlerinin kullanımı ile elde edilen bütün ölçümlerde herhangi bir

pürüz sağlanmaz.

Self-Kalibrasyon Kontrolü

Donanım anahtarı ON pozisyonuna geldikten sonra müteakip 15 dk içinde bu bölümle ilgili

herhangi bir işlem sağlanamaz.

Ön panel üstünde bulunan birbirine bağlı BNC bağlayıcıları ile birleştirilmi ş iki adet BNC

soketi ile monte edilmiş, kısa koaksiyel kabloyu bağlayın. Yeşil renkli CALIBRATE tuşuna bir kez

basın. İlgili sarı LED ışık vermelidir. FREQUENCY LCD displayi 50 MHz’ i ve LEVEL (seviye)

displayi – 20dB’ i gösterir. Kalibratör sinyali dikey ve yatay kursörlere yakın şekilde apaçık olarak

display üzerinde görülmelidir. Yeşil renkli CALIBRATE (CAL) tuşuna tekrar basın. LED küçük bir

süre için yanmaya devam edecektir ve cihaz kalibrasyon işlemini tamamlarken frekans displayi 0’ dan

1000 MHz’ e kadar 50 MHz’ lik adım aralıkları ile artar. Birkaç saniye sonra kalibratör LED

sönecektir. Böylece işlem tamamlanmış olur. Self kalibrasyonun sonlandırılması durumunda sarı

6



renkli LED sönmeyecektir ve bununla birlikte ışık vermesi devam edecektir. Bu durum ise işlemin

başarısızlıkla sonuçlandığını gösterir.

3. DENEY

3.1. Radyo Alıcısı Olarak Kullanma

Bu cihaz bir ses kontrol yolu ile ön panel üzerine yerleştirilmi ş hoparlör için sese

dönüştürülecek olan sinyali demodüle etmede kullanılır. Bu işlemi yapmak için ilk önce ilgili sinyal

diplay üzerinde belirlenmelidir, yani gösterilmelidir ve frekans [dikey] kursörü ayarlanmalıdır. AM ve

FM tuşlarına basarak tarama genişliği otomatik olarak 10 MHz’ e ayarlanır, demodülasyon devreleri

aktif hale getirilir ve tarama tekrarlamalarının oranı yavaşlar.

Sinyal hala ekran üzerinde görülür ve kullanıcı tarafından onaylanan düzenli aralıklarla

güncelleştirilir. Bu durumda sinyal hali hazır durumda ve akortlu bir biçimdedir. Yatay [seviye]

kursörü akort displayi olarak kullanılabilir. Bu display, sinyal seviyesindeki değişimlerin gerçek

zamandaki hızını gösterir. Sinyallerin demodüle edilmesi olanağı, sinyal kaynaklarının belirlenmesi

işlemine yardımcı olarak ta kullanılabilir ve bu yüzden görüntü kalitesi alıcı ile düşük bir şekilde

mukayese edilir.

Tarama işlemi ile oluşan ses çıkışının kesilmesi eğer gerekli ise mavi renkli “Hold” butonuna

basılarak pasif hale getirilebilir.

3.2. Transient (Geçici) Sinyalleri Yakalama

Eğer sinyaller display üzerinde görünüyorsa ve süre ölçüm yapmak için çok kısa ise bu

durumda “Hold” tuşuna basılarak bu sinyaller yakalanabilir. Bundan sonra seviye ve frekans kursörleri

ile LCD üzerinden ilgili frekans ve seviye değerleri okunarak ölçüm işlemleri yerine getirilebilir.

3.3. Tarama Frekans Alıcısı Olarak Kullanma

352C mevcut sinyali göstermek için tarama frekans alıcısı olarak ta kullanılabilir. Herhangi bir

tarama gezintisi cihazın tam bölgesi olan 300 KHz’ den 1000 MHz’ e kadar olan değerler arasında

olabilir. Cihazın minimum display gezintisi ise 3 MHz değerindedir. Display “window”, cihazın ön

panelinde olan kontrol birimlerinin uygun ayarlanması ile birim temel frekans alanında herhangi bir

yere ayarlanabilir. Cihazın duyarlılığı zayıflatıcı/kuvvetlendirici kontrol biriminin kullanımıyla

değiştirilebilir ve genlik ölçüm birimleri bir miliwatt’ a dB yada bir mikrovolt’ a dB şeklinde

ayarlanabilir. Ancak uygulamada hangisi daha kullanışlı ise seçim ona göre yapılır. Seviyeyi ölçmek

için yatay kursör display üzerinde herhangi bir yere ayarlanabilir ve seviye bu noktada ilgili LCD ile

gösterilir. Frekans (dikey) kursörüyle de kursörün bulunduğu noktadaki frekans LCD display ile

ölçülür. Bunun için kursör, ön panel üzerindeki rotary (dönel) kontrol biriminin kullanımı ile

ayarlanabilir.

7



3.4. Alan Şiddetinin Ölçümü

Elektronik cihazlardan yayılan radyasyonun miktarını belirlemek için alan şiddetinin

ölçülmesi gerekir. Farnell 352C spektrum analizörü kalibre edilmiş antenle birlikte kullanıldığı zaman

bu görevi yerine getirecektir. Anten çıkışı direkt olarak dBµV biriminde ölçülebilir.

Alan Şiddeti

Alan şiddetinin ölçümü denklem (1)’ de verildiği gibi volt/metre birimi ile elektrik alanının

ölçümüdür:

E = 120 Π P (1)

Burada;E: Alan şiddetinin efektif (r.m.s.) değeri (volt/metre)

P: Güç yoğunluğu (watt/metre2)

120 Π : Hava boşluğunun empedansı (ohm)

Güç Yoğunluğu

Alan şiddeti direkt olarak güç yoğunluğunun karekökü ile orantılıdır. Aynı zamanda spektral

yoğunluk olarak ta adlandırılabilen güç yoğunluğu uzayda bulunan bir noktadaki elektromanyetik

alanın ölçümüdür. Güç yoğunluğunun birimi denklem (2)’ de gösterildiği gibi watt/metre2 dir:

P = T

4 Π D2

(2)

Burada;P: Güç yoğunluğu (watt/metre2)

T: Vericinin gücü (watt)

D: Uzaklık (metre)

Anten Faktörü

Alıcının okumuş olduğu gerilimi alan şiddetine (volt/metre) dönüştürmek için, dönüşüm

faktörü alıcının okuduğu değere (dB) ilave edilebilir. Bu değer normalde anten faktörü olarak

adlandırılır ve genellikle anten üreticileri tarafından temin edilir.

E=K V

yada

E dBµV/metre = K dB/metre +V dBµV

8



Burada;E: Alan şiddeti (volt/metre veya dBµV/metre)

K: Anten faktörü (1/metre veya dB/metre)

V: Alıcı gerilimi (dBµV)

Ölçüm Tekniği

Alan şiddetini ölçmek için kalibre edilmiş bir anten ve 352C gereklidir. Anten, analizörün

ölçüm yapabilmesi için yayılan elektrik alanını volt/metre den volt birimine çevirmede kullanılır.

Spektrum analizör cihazı swept-tuned (tarama-ayarlı) türden bir alıcıdır ve bu alıcı antenin çıkış

gerilimini dikey eksende, frekansı ise yatay eksende gösterir. Bununla birlikte spektrum analizörü

geniş bandlı bir cihaz olduğundan, birçok farklı frekansı da aynı anda ölçmek mümkündür.

Anten Kazancı

Verilen anten kazancı anten faktöründen daha büyükse aşağıda verilen denklem anten

kazancından anten faktörüne yapılacak olan tüm dönüşümlere izin verir.

K = 20 log F − G − 29.8dB (50 ohm’ luk sistem için) (3)

Burada; Örnek:

K: Anten faktörü (dB/metre)

F: Ölçülen frekans (MHz)

G: Anten kazancı (dB)

Vericiden yayılan radyasyonun miktarını belirlemek için alan şiddetinin ölçülmesi

gerekmektedir. Verici anten 10 m uzağa yerleştirilmi ştir ve anten ise 320 MHz’ de 8 dB’ lik bir

kazanca sahiptir.

Spaktrum analizörü tarafından ölçülen sinyal 320 MHz’ de 47 dBµV ise sadece anten kazancı

verildiğinden anten faktörüne dönüşümün yapılması için denklem (3)’ ün kullanılması gerekir. Bu

durumda anten faktörü:

K = 20 log F − G − 29.8dB = 20 log(320) − 8 − 29.8

K = 12.3 dB / metre

Elektrik alan şiddeti E ise anten faktörü ile spektrum analizörünün okuduğu değerin toplamına eşittir.

Yani,

E = 47 dBµV 14243

Analizörün okuduğu

+ 12.3 dB / metre

1442344

Anten faktörü

şeklinde hesaplanır.

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abcdefdghijklmfdghij

!"#$%&&&'()*+("+"* *, -./0*"()(())-./0(**"()()-.!/1212./-./'* -.&/*)"* 3456 7899:;<=>?@ABC>@B<>DE:=DFC@DE8DEC?ABGHAF:C@;AAB@DICJIC@B<BC !$%&&&21*( K+.2&/00(*L**"("*"()1***M))N!"M))N!#,1*L2787O8@ @P@QP=QRQS HG 4 58T7UVW8TUVW 8=QRS QP ?4HSIX?YZV[VW\Y] J _[Y]\Y]

!"# !$%&'()))# * + , - . ./ 0012 3/ ""- " 456780901:72 ;" 145670172 < <=91=45678091701:72 ! $)& - !$%'())) >?@ AABCB ?DEEFDEEF GH>>>IIJBB KL DMNOP L L?QRMNSRTUVQMWXXNMYWSERZMXN [\V ] _ _BNSN_aT\_MTUbTU_ZXNDEEDEEBB?aDE c NMETd ZMZ_TMGTeNMETd ZMZ_TM f\bNM_W\XgOONM

!"#$!% &'&("%&"))(!*"+!!"&

! "#$%%&'()*+,&-)*++#+." ##! #+$./01# 0/012+./3-413--5.$# -56+!#&7(*.89%:#:#&" # !*" #7;! <7#+ + " #=> #?: @ ! "##:?:?A.BB(. 7 ??A?:#+.#:?: #! &B(*7 !#&B*" # &7C*D#B(#&7*+ + .=> #" #&7C*?:: EF GGHIH EJKKLMJKKLM NOPPQHH RMS JTUVW S SEXYTUZY[\]XT__UT`ZKYaT_U bc] defgefHUZUfh[cfT[\i[\fa_UJKKJKKHh) JKXT__UTcgef jggUTK[kgaTaf[TN[lUTK[kgaTaf[T mciUTfc_neVVUT

! "#$ "$%&'(#'! )*+,--.,)*+/--,.0122345 ( 6# !7 "'689#'! :;<;=>??@?>ABCD?>EFGGH<IGHJHE>:HJK;>L;<MNGME>OPQRGHSTJR>> UV*./WX. Y2)*+/--,.Z[>>UV,\]_-\\ab [ [cd e cfb e [c>>UV0g2h/\33Yi--jZb22 e [c>>UV/1223k h22 Ycc]3l_ Z[gk cm b [>UVid e cfb2g2 cc\]_ l\\ab [ [c>UVld e cY22 e [c>noppp qrrsp tuvwxwyyvzwv|~yvyw yyzx|vwyvwx|| stt noppp qrrsp tuvwxwyyvzwv|~yvyw yyzx|vwyvwx||r us rps p t tsps s WX.1k3kk3k

!"#$ %& ''(')#**+,- ../') .$01"(0""02')##**3,- ..&-#*'4 !"#$ %& ''(')#**'',- ../') .$01"40""02')##,- ../')&-#**'5$-'40( -6"'4" "# %& ''(5)##* 7898:*;;<=**>?@@@**ABCCD9ECDFDA*7DFG8*H89IJCIA*?KLMCDNOFM** 'PQR" . ST(36445R ...!#**5$U0('V!)&&-#**W %' !"#X &#Y#YZU4)["02')##*6 " X\ !# ##] !"# %& ''(W)#*U .6"#* .6"#** -W0( -6"" "#$ %& ''(6)#*

! "#$%&' ())$%&'

! "#$%&' ())$%&' * *

!" #$$ !"% ! &'!( ! )(*+

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

!"#$%&'"()"*+,(-.!/#-01+)2"1324+53(''+42+6-0-078,8*'"()"*+,(-.!9#:"/-1)+0(-,(-4+6"/-1)+0-*(-,(-/-2'"2/+'-;-6--(+</=0-013>("?8.!'#$@&'"()"*+,(-. A-).BCDB$%&-*"2+1-0'+0$@&-*"2+1-0+7+42-?.

!"!# $ % &' ( ) ( * ' ( +$ $ ,$- ) ,& !"!.' $ !"/&0 123#'$$ 45( 43)(( *$4 4!( 4/41)(( * $ 46( 478 $&45( 43)(( *$ $$0 123#',*&!( /' $ $& ( 1' 9*- :;<=>?>@@AB@ACDEF;GHACDEF IBJKLEM>FBLKEFDEF?>@@AB@NAOC>M;GHNAOC>M

!" #$%&'( " ((() ((*#+,-& ./.0/123 3 3 3.4/.5/12././12 ./.6/3 33 37844 7844 7844.8/./9 : 68 05; 6 <=>?=>@ABCADE=F>GAHHBIHBC?=>JBAFADE=F>KLMBC?=> N%OPQ-RS$ Q-RS$ "* TUQ(*"N%ORV"W'"X+QYYW!YWOY-")ZZ%XTUQXP[OR[O(((W"" %P\]XQ-RS$V)X--%-R--S!-((+- )[\[\%ZZ%X) (([\PV*"TUQZRXX _(

! "#$ %&'($(' )*+,-./01234567489:;<=8,>?@ABCDEDFGHBDFHIJKLGKEB -,MN/O.PP-374898.,MN/O0PP.374898Q,RS*97ST7U>?@VBWDLDXGDEBYDBFKXZ[GKEB \]]_abca\def]g]hijhk\]lmnojdpqeo rs-,1234567489:;<=45t=5S*u*MN/O0PP.6748988v5=*u5w5=95x;*=*u,rs.,y5u5w--/.z45T*12367489:;<=45t=5S*u*;:6:69:wu,Q|U/U~PPvz9*T*=S*u8S*x:=5;*u*S5S+*=*x*u5:9:wuv,rsQ,12367489:;<=45t=5S*u*u-;5S;u7T;:Su:1234567489:;<=45t=5S*u*u;:xw+*=*x*u*1-:9:wuv,rs0,12367489:;<=45t=5S*u*u12367489:Sw7uTxu1234567489:;<=45t=5S*u*u123+*=*x*u51.:9:wuv,rs,-~0-Txu4:6*u*667v96:*95*=Tx*x:=5;*59455;65T**u|-z*:w:=9:wu,rs,w+u*=4567489:Sw7u*x:=5;*5945545u5T:4:=|.t5|Qz84*TT:;9*5:w:=9:wu,

!" #"$!%&'"(!#)*+,+- ./ , 0" 12 !#3!4++56!34+7899:/ +;*+;-, &8+,+&+,+ +, +0" 12 !#3#4++ 12 !#3!(<,=><3?@=99:/)1A BC D 1E1, E1, !B1,

!"#! $#%&'#()$#%*(+( ,-./0(+$#%*(+( 12,3453((%6%*!$#%

! "! !#$%& '#!(!)!*'+'#+',' -./*'+'#+',' 0"! !#+','

!"#! $#%&'#()$#%*(+( ,-./0(+$#%*(+( 12,3453((%6%*!$#% 789:;<=>?@A>; BC(&B .D3#(EED+(+&F**(+3(*GBC(&B .D3#(ED4+&F*(+3(*G BC(&B HD3#( I*#+ %J34%*( +*K%(K(+C(&B .D3#(L+&(+3(I(M3((3(*B

! "## !$ %& ' (')* +,,-.+/012341+ 56 5786 59:; <:' =8';>756 59:;?@:'#';AB5C6;A*&##DEFGHH>I&#J#'#55*&#*#';'#;#A#';87;'J';&##EFG*#';';>


DENEY 8

1

GSM UYGULAMALARI

GSM

GSM (Global Systems for Mobile Communication), mobil haberleşme için kabul edilmiş ikinci nesil sayısal hücresel bir sistem olup, devre anahtarlamalı sayısal ve analog veri bağlantısı hizmetlerini sunmaktadır.

Mobil telefon sistemlerinde, haberleşmenin yapılacağı alan, hücre adı verilen küçük coğrafi alanlara bölünmüştür. Her hücrenin merkezinde bir baz istasyonu (alıcı/verici) ve tanımlı frekansları bulunmaktadır. Mobil telefonlar haberleşmelerini baz istasyonu üzerinden yapmakta ve herhangi bir sabit bağlantı olmaksızın konuşma yapabilmektedir.

Türkiye’de kullanılan hücresel haberleşme sistemleri GSM900 ve DCS 1800 (Sayısal Hücresel Sistem-Digital Cellular System 1800)’dür. DCS1800 sistemini GSM’in 1800 MHz’de çalışan türü olarak tanımlayabiliriz. GSM900’ün çalışma frekans bandı 880-960 MHz, GSM1800’ün frekans bandı ise 1710-1880 MHz’dir. GSM Hücrelerinin Planlanması GSM hücrelerinin planlanması yerleşim bölgelerinin özelliklerine göre yapılmaktadır. Hücre planlaması, hücrenin şehir içinde ya da şehir dışında olması ve kapsanacak bölgedeki GSM abone sayısı gibi faktörler göz önüne alınarak belirlenmektedir. GSM hücresel sisteminde, kapsama alanına göre dört tip hücre vardır:

1- Piko hücre 2- Mikro hücre 3- Makro hücre 4- Mega (Uydu) hücre

GSM Alt Yapısı

Frekans bandı iki kısma ayrılmıştır: UPLINK: Mobil telefondan Baz istasyonuna doğru gerçekleşen iletim yoludur. DOWNLINK: Baz istasyonundan Mobil telefona doğru gerçekleşen iletim yolu olarak isimlendirilmektedir.

GSM’e ait frekans bandı; 25 MHz Uplink, 25 MHz Downlink ve 20MHz koruma bandı olarak düzenlemiştir.

GSM için belirlenen standartlar, işlevleri ve erişimler için gerekli olan bağdaştırma

ihtiyaçlarını da kapsamaktadır. Altyapıda kullanılacak olan donanım üzerine bir sınırlama getirilmemiştir. Böylece GSM altyapısı hazırlayan kuruluşlar marka bağımsız çalışma şansına sahip olmuşlardır. Bir GSM ağı aşağıda belirtilen 4 ana sistem olarak tasarlanmıştır:

1- Mobil İstasyon (MS – Mobil Station) 2- Baz İstasyonu Sistemi (BSS – Base Station System) 3- Anahtarlama Sistemi (SS – Switching System) 4- İşletme/Destek Sistemi (OSS- Operation/Support System)


DENEY 8

2

Şekil 1. Genel GSM Şebeke Yapısı

1-Mobil İstasyon (Mobile Station - MS)

Mobil birim veya mobil istasyon, mobil telefon ve akıllı karttan oluşmaktadır. Akıllı kart kullanıcı bağdaştırma (ara yüz) modülünü taşır ve SIM (Abone Kimlik Numarası Modülü - Subscriber Identity Module) olarak adlandırılır.

Mobil istasyonlar, hava ortamı vasıtası ile BSS (Base Station Subsystem) sistemiyle iletişim kurar. Mobil istasyonların çıkış güçleri en fazla 2 W olarak belirlenmiştir.

2-Baz İstasyonu Sistemi ( Base Station System - BSS )

BSS iki fonksiyonel üniteden oluşur, Base Transceiver Station (Baz Alıcı/Verici İstasyonu - BTS) ve Base Station Controller (Baz İstasyonu Denetleyicisi - BSC).

BTS bir hücreye servis veren radyo ekipmanıdır ve mobil istasyona (MS) radyo bağlantısı (air interface) BTS’ler üzerinden sağlanır.

BSC, BTS’i kontrol etmekle sorumlu olan bir santraldir. Merkezi birim olan BSC sistemdeki radyo bağlantıları, hücre dataları, yer bilgisi (locating) algoritması ve hücre değiştirme (handover) süreçlerini yönetir.

Baz İstasyonu (Base Transceiver Station - BTS ) BTS, mobil telefon ile şebeke arasındaki radyo bağlantısı ile ilgili bütün fonksiyonları

yapmaktadır. Bir BTS ekipmanı bir veya birden fazla cell kapsamasını sağlayabilir, GSM’de genellikle max. 3 cell kapsaması uygulanmaktadır. BTS fonksiyonları:

Radyo kanal yönetimi; konuşma yapmak için gerekli radyo kanalının tahsisi ve konuşmayı başlatmak için gerekli işlemlerin gerçekleştirilmesi

Sesin elektriksel formata dönüştürülmesi ve air interface’deki iletim formatının sağlanması için gerekli işlemler: Kanal kodlama, harmanlama, şifreleme, BURST formatı, RF modülasyonu ve bütün bu işlemler tersi de yapılmak üzere çift yönlü gerçekleştirilmektedir.


DENEY 8

3

Baz İstasyonu Kontrol Birimi (Base Station Controller - BSC )

BSC’nin temel görevleri;

- Hücre tanımı, BCCH kanal numarası, max./min. çıkış gücü, vs gibi hücre ile ilgili tanımlamalar.

- Sistem ile ilgili tanımlamalar (hücrenin yasaklı olup olmaması, hücrede izin verilebilen maksimum çıkış gücü, komşu hücrelerin BCCH kanal numaraları, vs)

- Locating verisi - Hücre yük paylaşımı ile ilgili veriler (sıkışıklık yaşayan hücrelerde yükün bir kısmının komşu

başka hücrelere aktarılması) - Trafik ve olay (event) ölçülmesi; yapılan çağrı sayısı, sıkışıklık, hücredeki trafik seviyesi,

MS’in trafik seviyesi, handover sayısı, drop sayısı, vs. - Boş kanal ölçümü; BTS’ler MS’lerin sinyal seviyesi ve kalitesi ile ilgili istatistikî bilgileri

toplarlar. Bu istatistikler daha sonra kanal tahsisi işlemlerinde kullanılır(öncelik daha düşük interference olan kanala verilir).

3-Anahtarlama Sistemi ( Switching System - SS) Anahtarlama sistemi, aboneler arsı bağlantıyı sağlamak için kullanılır. Başka bir deyişle, çağrı ve abone işlemleri için kullanılır. GSM’de kullanılan anahtarlama sisteminin devre anahtarlamalı bir sistemdir.

Şekil 2. GSM Sistem Yapısı

Mobil Servisler Anahtarlama Merkezi (MSC - Mobile Services Switching Centre) Şebekedeki mobilden gelen ve mobile giden her çeşit aramanın kurulması, yönlenmesi ve gözlenmesinden sorumlu olan kısımdır. MSC/VLR aynı hardware platformu üzerinde çalışan birimlerdir. MSC/VLR’ın görevleri arasında yer güncelleme (location update), hücre değiştirme (handover), doğrulama (authentication), şifreleme (ciphering), ücretlendirme (charging), sinyalleşme gibi önemli fonksiyonlar yer almaktadır. Belli bir sayıda temel istasyon denetleyicisine (BSC) bir Mobil Servisler Anahtarlama Merkezi (MSC) hizmet eder. MSC'ler birçok özel şebekelerle yapılan karşılıklı görüşmeleri kontrol ederler.


DENEY 8

4

Merkez Konum Kaydı (HLR – Home Location Register) HLR, aboneliklerin depolandığı ve yönetildiği bir veri tabanıdır. Abonelerin hizmet profilleri, konum bilgisi ve aboneler hakkındaki sabit bilgiler bu veri tabanında saklanır. Kullanıcılar GSM operatörüne abone olduklarında HLR veri tabanına kayıtları yapılır. GSM şebekesinin kullanılabilmesi için ilk önce mobil abonenin kaydedilmesi (registration–tescil) gerekir. Kayıt işlemi, mobil abonenin önceden kayıtlı olup olmadığına göre değişiklik gösterir. Kayıtlı olan bir abone için MS biriminden MSC/VLR’a gönderilen mesajla güncelleme işlemi gerçekleştirilir. Mobil Hizmetler Anahtarlama Merkezi (MSSC – Mobile Services Switching Center) MSSC, sistemin telefon anahtarlama işlevlerini yerine getirir. Diğer telefon şebekelerinden ve veri sistemlerinden ya da diğer telefon şebekelerine ve veri sistemlerine olan çağrıları denetler. Kontör sayımı, ağ ara yüzü bağlantısı ve işaretleşme bilgisinin aktarımı gibi diğer santrallere özgü işlemler burada gerçekleştirilir. Ziyaretçi Konum Kaydı (VLR – Visitor Location Register) Ziyaretçi Konum Kaydı (VLR–Visitor location Register), MSSC’nin ziyaretçi abonelere hizmet verebilmesi için, söz konusu aboneler hakkında geçici bilgileri içeren bir veri tabanıdır. VLR, MSSC ile bütünleştirilir. Bir mobil kullanıcı yeni bir MSSC alanına girdiğinde MSSC’ye bağlı VLR söz konusu Mobil İstasyon yani cep telefonu hakkında HLR’den bilgi ister. Daha sonra, eğer bu Mobil İstasyon bir çağrı gerçekleştirirse VLR her seferinde HLR’a başvurma gereği duymadan çağrı kurulumu için gerekli bilgiye sahip olur. Ziyaretçi mobil istasyon yani cep telefonu, MSSC alanından çıktıktan bir süre sonra o alana ait VLR’den kaydı silinir ve yeni girdiği MSSC’nin VLR’sine kaydı yapılır. Doğrulama Merkezi (AUC – Authentication Center) AUC, kullanıcı kimliğinin doğrulanması ve çağrı gizliliğinin sağlanması için doğrulama ve şifreleme parametrelerini sağlar. AUC, GSM ağlarının, değişik türde saldırılardan korunmasını sağlar. Cihaz Kimlik Kaydı (EIR – Equipment Identitiy Regis ter) EIR, çalıntı yetkisiz veya arızalı kullanıcılardan çağrı yapılmasını engelleyen ve ağdaki kullanıcı cihazlar hakkında bilgi içeren bir veri tabanıdır. AUC ve EIR ayrı ayrı olabileceği gibi ikisi bütünleştirilmi ş de olabilir. 4-İşletme/Destek Sistemi ( Operation/Support System - OSS) İşletme merkezi, anahtarlama sistemindeki tüm cihazlara ve BSC’lere bağlıdır ve kısaca OSS olarak adlandırılır. OSS, GSM ağının izlenmesi ve denetlenmesini sağlayan mekanizmadır. Bütün bu donanımlara ek olarak GSM sisteminde kullanılan birçok yardımcı donanım bulunmaktadır. Bu donanımları şu şekilde sıralayabiliriz:

- Mesaj Merkezi (MXE – Message Center) - Mobil Hizmet Ucu (MSN – Mobile Service Node) - Geçit yolu Mobil Hizmetleri Anahtarlama Merkezi (GMSC – Gateway Mobile Services

Switching Center) - GSM Ara Bağlaşım Birimi (GIWU – GSM Internetworking Unit)


DENEY 8

5

GSM ile Adım Adım İki Mobil Telefonun Haberleşmesi GSM sisteminde iki mobil istasyon arasında konuşma her zaman 2 safhadan oluşur. Sinyalizasyon safhası: Bu aşamada a numarası tanımlanır, güvenlik denetimi yapılır, b numarasının yeri tespit edilip onun serbest veya meşgul olup olmadığı denetlenir. Konuşma safhası: Denetlemelerden sonra izin verilen ve iletişim sağlanan zaman dilimidir. Bu iki aşamanın gerçekleşmesi ve konuşmanın sağlanması için geçen çok kısa zaman diliminde aşağıdaki işlemler gerçekleştirilir. 1- “a” numarası öncelikli olarak bir baz istasyonu servis alanı (hücre) içerisinde olmalıdır. Hücreden alınan arama bilgisi radyo arabirimi üzerinden BS (Baz İstasyonu) vasıtası ile yere indirilir. 2- Baz istasyonu bu yolla sinyali MSC’ye iletir. 3- Cep telefonu sinyalizasyon kanalı üzerinden tanıtım anahtarı ile beraber görüşme yapmak istediği “b” numarasını yollar. 4- MSC, gelen talebi kontrol ettikten sonra onaylamasını yapar ve aranan “b” numarasını inceleyerek onun hangi konumda olduğunu bulmak amacı ile VLR’ dan bilgi alır. 5- Eğer “b” numarası VLR’ın kendi servis alanında değil ise, HLR’a sorulur. HLR, sayesinde bu cep telefonunun ülkenin neresinde ve hangi konumda olduğu tespit edilir. 6- Kontrol safhasında MSC, EIR ( equipment identity register ) veritabanından aboneyi sorar. EIR, GSM ağı üzerinde servis alan abonelerin ve aynı zamanda çalıntı telefonların ve giriş izni olmayan abonelerin numaralarının olduğu bir veri tabanı olduğu için telefon tanımlı kullanılan bir numara ise onay verilir, çalıntı ya da borç yüzünden kapalı ise onay verilmez. 7- Son olarak, AUC (authentication center) veri tabanından abone araştırılır. AUC, abonenin SIM kartında bulunan güvenlik numarasını denetler ve abonenin radyo kanalının kullanımı aşamasında, onay ve kod çözme işlemlerini gerçekleştirir. 8- Bu denetlemelerden geçen abone için “a” abonesine ait MSC-A, aldığı bilgi ile diğer servis alanına yani “a” abonesinin bulunduğu alana bakan MSC-B’ye başvurur. 9- MSC-B gelen aramayı devam ettirmek için önce “b” numarasının meşgul olup olmadığını ve o hücre içinde tahsis edilecek boş kanal olup olmadığının denetimini yapar. 10- Tüm denetlemelerin yapılması sonucu, gerekli şartların sağlanması durumunda “a” numarasının, “b” numarası ile konuşması için gereken trafik kanalı verilir ve konuşma başlar. 11- Konuşma boyunca A+ arabiriminde (hava telsiz yüzü) yapılan tüm konuşma Kc şifresi ile gönderilir. Bu şifre ancak cep ile MSC arasında bilinir ve MSC gelen şifreli mesajları bu anahtar ile açar. Konuşma bitince tahsis edilen tüm trafik ve sinyalizasyon kanalları geri alınır.


DENEY 8

6

WinFIOL 7.0 Genel Bakış

WinFIOL, GSM sistem kurulumu, testi ve bakımı için tasarlanmış bir haberleşme programıdır. WinFIOL bir seferde 100 kanala kadar çok kanallı haberleşme, komuta ve log dosyaları için güçlü bir editör, bir script dili, bir makro dili gibi birtakım özellikler de içerir.

WinFIOL Kullanıcı Ara Yüzü

WinFIOL kullanıcı ara yüzü diğer birçok modern Windows uygulamalarına benzemekle beraber WinFIOL ara yüzünün en önemli yönleri kullanıcıya GSM sistemini yönetmekte kolaylık sağlar.

WinFIOL 7.0 Kullanıcı Ara Yüzünü Kullanarak GSM Uyg ulamaları

GSM’in alt birimlerini yönetebilmek için bilgisayarınız BSC ile bağlantılı olmak durumundadır. Bunun için bilgisayarınızı serial port ile BSC’ye bağlayınız.

WinFIOL 7.0 kullanıcı ara yüzü programına giriş yapınız. F5 tuşuna basarak sisteme bağlanınız. ESC tuşu ise sistem bağlantısını kesme görevini üstlenir. F5 tuşuna basıp bilgisayarın sisteme bağlantısını sağladıktan sonra baz istasyonu hakkında

bilgi almak için WinFIOL 7.0 kullanıcı ara yüzü programının command window kısmına aşağıdaki kodu yazınız ve Enter tuşuna basınız. RLSTP:CELL=ALL//Print

Bu kod sayesinde baz istasyonu ile ilgili aşağıdaki statü bilgilerine ulaşılmış olunacaktır. CAMPUS 2 : indoor CAMPUS : outdoor

İki cep telefonu arasında konuşma yapabilmek için baz istasyonlarının devrede olması gerekmektedir. Baz istasyonlarını devreye sokmak için aşağıdaki işlemler yapılmalıdır:

İlk önce F5 tuşuna ve daha sonra Enter tuşuna basılmalıdır. Bundan sonraki aşama ise aşağıdaki kodu command window kısmına yazmaktır: RLSTC : CELL = CAMPUS , STATE = ACTIVE

Bu kodu yazdıktan sonra Enter tuşu, ‘;’ yazıp ve tekrar Enter tuşuna basıp EXECUTED kodunu girdikten sonra Baz istasyonlarının aktif olduğu görülecektir.

Belli bir süre sonra cep telefonlarının aktif ettiğimiz baz istasyonlarına bağlandığını göreceksiniz.

Sisteme bağlı aboneleri görebilmek için HGSDP : CONNECTED ; kodunu yazıp Enter tuşuna basıldığında sisteme bağlı tüm abonelere ulaşabilirsiniz.


DENEY 8

7

Bir abonenin bilgileri hakkında bilgi sahibi olmak için aşağıdaki kodu WinFIOL 7.0 kullanıcı ara yüzü programının command window kısmına yazınız. HGSDP : MSISDN = 905329000000 , ALL

Daha sonra Enter tuşuna basınız. 05329000000 numaralı aboneye ait tüm bilgilere ulaşacaksınız. (IMSI, STATE gibi)

Baz istasyonları aktif ettikten, telefonlar bağlandıktan ve bağlı aboneleri gördükten sonra iki telefon arasındaki görüşme için sistem hazır duruma gelmiştir.

İki cep telefonu arasında görüşme başlatılması için aranacak telefonun numarası cep telefonuna girilmesi yeterli olacaktır. Numara girilip arama tuşuna basıldığında karşıdaki cep telefonunun çaldığı görülecektir. Daha sonra cep telefonu açarak konuşma yapabilirsiniz.

Baz istasyonlarının çalışmasını durdurmak için ise RLSTC : CELL = CAMPUS2 , STATE = HALTED

Bu kodu yazdıktan sonra Enter tuşu, ‘;’ yazıp ve tekrar Enter tuşuna basıp ORDERED yazıp

Esc tuşuna bastıktan sonra CAMPUS 2 baz istasyonunun çalışmasının durdurulduğunu göreceksiniz.

CAMPUS baz istasyonu için yukarıdaki CAMPUS 2 yerine CAMPUS yazmanız yeterli olacaktır.

Daha sonra cep telefonlarınızın sistemden bağlantılarının koptuğunu ve arama yapamayacağınızı göreceksiniz. Raporda İstenenler: a. Deneyde anladıklarınızı yazınız? b. SMS sistemleri nasıl çalışır? c. 3G, 4G sistemleri araştırınız?

firat Ünİversİtesİ elektrİk-elektronİk mÜhendİslİĞİ...

Documents