SAYISAL İMLERİN JONKSİYON KABLOLARI ÜZERİNDEN İLETİMİ VE TEKRARLAYICI TASARIMI

Sayısal imlerin jonksiyon kabloları üzerinden iletimi ve tekrarlayıcı tasarımı

önder YETİŞ Sermet SÜMER

ÖZET

Bu yazıda, özellikle kablo üzerinden sayısal haberleşme de ortaya çıkan sorunlar incelenmekte ve bu sorunların çözümünde en önemli rolü oynayan tekrarlayıcılar (repe törler) ele alınmakta ve dengeleyiciler ayrıntılarıyla ince lenmektedir.

Birinci bölümde, sayısal bilgi iletiminde kullanılan hat türleri tanıtılmakta ve bu hatların zayıflamalarının fre kansla değişim bağıntıları elde edilmektedir. Ayrıca, sa yısal iletimde ortaya çıkan bozucu etkenler incelenmek tedir, ikinci bölümde tekrarlayıcıların çalışma ilkeleri ve temel görevleri belirtilmekte ve bir tekrarlayıcı örneği ve rilmektedir. Ayrıca, "saat çıkarma" işlemi ayrıntılarıyla incelenmektedir. Son olarak, üçüncü bölümde dengeleyi ciler incelenmekte ve eldeki verilere dayanarak optimum bir dengeleyicinin tasarımının nasıl yapılabileceği göste rilmektedir.

SUMMARY in t his article, the problems arising in digital communi cation över cables are investigated. The repeatersplaying the most important role in the aolution on these prob lems are handled and the equaüzers are analyzed in details.

in the first section, the types of lines used in digital data transmission are introduced and the frequency depen dence of attenuation in these lines are obtamed. in addition, the disturbances arising in digital transmission are investigated. in the second section, the operation priı. ciples and the basic functions of the repeaters are stated and a repeater model is given. in addition, the sy,tchronization in analyzed in details. Finaly, in the third section, equatizers are investigated and the design of an optimum equalizer is shown.

I. İLETİM ORTAMI (8)

Sayısal haberleşme sistemlerinin uygulamasında iletim ortamı olarak en çok yeraltı kabloları ve radyo link dü zenleri kullanılmaktadır. Haberleşme trafiği fazla yoğun olan ve birden çok otomatik telefon santralı içeren şehir merkezlerinde telefon santrallarını birbirine bağlayan jonksiyon kablolarının kapasitelerini arttırmak amacıyla, zaman paylaşımlı sayısal haberleşme sistemleri kullanıl maktadır, jonksiyon kabloları genellikle çok sayıda ka ğıt ya da plastik yal it kanlı çiftleri içeren, ağır, döşenme leri zor, masraflı ve temel olarak alçak frekanslı imleri iletmek üzere üretilmiş yeraltı kablolarıdır. Bu kablolar özellikle ses frekansı imlerinin iletimi için yapıldıkların dan, yüksek frekanslarda şiddetli gürültü ve konuşmanın çapraz karışması (diyafoni) olayı ortaya çıkar. Bu sorun lar darbe kodlu bindirim (Pulse Code Modulat ion; PCM) biçimindeki sayısal haberleşme tekniğiyle çözümlenmiş ve günümüzde oldukça geliştirilerek jonksiyon kabloları üzerinden yapılan haberleşmede yaygın bir uygulama ala nı bulmuştur. Darbe kodu bindirimin kablolarda uygu lanması sayısal haberleşme teknikleri için de bir dönüm noktası olmuştur. Bugün geliştirilen türlü yüksek kapasi teli sayısal haberleşme sistemleri için iletim ortamı ola rak koaksiyal kablolar, mikrodalğa radyo kanalları, dal ga kılavuzları ve optik yollar kullanılmaktadır.

Haberleşme alanında kullanılan kabloların geçmişi 85 yıl önceye dayanmaktadır. Kablonun iki temel öğesi (elemanı) iyi bir iletken ve iyi bir yalıtkan olup, bunlar için bakır ve özel kağıtlar uygun bulunmuştur, iletken teller bükülü çiftler ya da dörtlü gruplar halinde düzen lenmektedir. Çiftler arasındaki uzaklık ayarlanarak ko nuşmanın çapraz karışma miktarı denetim altına alına

Onder Yetiş, TÜBİTAK Marmara Araştırma Enstitüsü Sermet Sümer, TÜBİTAK Marmara Araştırma Enstitüsü

ELEKTRtK MÜHENDİSLİĞİ 273 274

bilir. Bükülü çiftler ya da dörtlü gruplar kablo içinde iki farklı biçimde yerleştirilirler (Şekil 1). Bir kablo tü ründe çiftler aynı eksenli silindirsel bölümler içine dizi lirler; ötekinde ise çiftler önce belirli sayıda çift içeren birimler halinde toplanır, sonra bu birimler birleştirile rek kabloyu oluştururlar. Bugün her iki tür de kullanıl makta, ancak birimlerden oluşan çiftli kablolar tercih edilmektedir.

bağıntıları geçerlidir. Ve İ ^ * ve l e ^ 0 * biçiminde gösteri lebilen sinüzoidal sürekli durumdaki gerilim ve akım için bu denklemlerin çözümü,

V = Ae'Px I = (1 /Z0) (Ae"Px B e P x )

olup, burada

P = [(R + jcoL) (G +

= a + j/3

Kablo Çifti

DSrtlü Yıldız

p : yayılım değişmezi a : birim uzunluktaki zayıflama değişmezi j3 : birim uzunluktaki faz değişmezi Z o : hattın karakteristik empedansı dır. Negatif işaretli Uslu terim kaynaktan yüke doğru iler leyen dalgayı, pozitif işaretli iislü terim ise yansıyan dal gayı belirlemektedir. A ve B katsayılarının değerleri, hat tın iki ucundaki sınır koşulları ile bulunabilir.

Kılıf

Silindirsel Kablo

Birimli Kablo

Şekil ı. Haberleşme alanında Kullanılan kablo türleri

Birim

iletim hatları kuramına (teorisine) göre, iletken empe dansı frekansa bağımlı karmaşık bir büyüklüktür. Bu em pedans, iletkenin çapı oldukça büyük varsayılıp sonsuz kalınlıkta düzlem biçiminde ele alınabildiğinde basitçe formüle edilebilmektedir.

Kabloyu dış etkenlerden korumak için koruyucu olarak genellikle kurşun bir zırh kullanılmaktadır. Kabloların bu biçimde üretimi ve üretiminde kullanılan malzemeler günümüze kadar gelmiştir. 1950 yıllarında plastik yalıt kan (polietilen) ortaya atılmıştır. Maliyeti düşürmek için atılan adımlar sonucu bakır iletken yerini alüminyuma, kurşun zırh ise yerini plastik koruyucuya bırakmıştır. Fakat kurşun zırh su geçirgenliği açısından plastik koru yucuya göre daha üstün olduğundan, tümüyle terkedile memektedir. Günümüzün modern terminal aygıtlarının duyarlıkları yüksek olup daha yüksek hat kayıplarına izin verilebilmekte, dolayısıyla kablo iletkenlerinin boyutları ise küçültülebilmektedir. Dörtlü kablo çiftlerinde birim kesite düşen iletken sayısı, bükülü çiftlerden oluşan kab lodakine göre % 40 daha fazladır. Buna karşılık, bükülü çiftli kablolarda ekleme işlemi daha kolaydır.

Basit bir iletim hattı, birim uzunluk boyunca direnci R, endüktansı L, geçirgenliği G ve kapasitesi C olan bir ilet ken çifti ile gösterilebilir. Hattın başlangıçtan herhangi bir x uzaklığında bulunan noktasında iletkenlerden akan akım " i " ve iletkenler arası gerilim "v" ise;

= [ R i + L(3i/3t)]

iletkenin birim alanı için Z$ yüzey empedansı aşağıdaki gibi tanımlanmıştır:

a : iletken malzemenin iletkenliği ju : iletken malzemenin geçirgenliği

5 : Deri derinliği

Görüldüğü üzere, yüzey empedansı gerçel (reel) ve sanal (imajiner) terimlerden oluşur ve frekansın karekökü ile orantılıdır. Her iki terimin mutlak değeri, 8 kalınlığında ki iletkenin doğru akım direncine eşittir. Z$'in gerçel kıs mı olan RsVe "yüzey direnci" denir. Belirli iletkenler için deri derinliği ve yüzey direnci değerleri Tablo I'de verilmiştir.

Y ukarıdaki tablodan görüldüğü gibi, 8 deri derinliği bir kaç kilohertz'in üstündeki frekanslarda çok küçük ol maktadır. Çoğu durumlarda 8 iletken çapından çok da ha küçük olduğundan, iletkenin düzlemsel varsayılabile ceği kanıtlanmış olmaktadır. Başka bir varsayım ise, ilet

ELEKTRÎK MÜHENDİSLİĞİ 273 274

kenin etrafındaki magnetik alan büyüklüğünün eşbiçimli olduğudur ki, özellikle koaksiyal hatlarda bu varsayım doğrudur.

Hattın dielektrik kayıpları küçük olduğundan çoğunluk la ihmal edilebilirse de, iletken kayıpları oldukça önemli dirler. Deri derinliğinin iletken çapından çok küçük ol duğu varsayılır», yüksek frekans direnci 5 kalınlığındaki silindirsel iletkenin doğru akım direncine eşit olup, ve iletkenin gerçek doğru akım direnci ise;

R d c = (4/7rod2)

dır. Yüksek frekans empedansı, iletkenin doğru akım di rencinin Sj düzeltme çarpanı ile çarpımıyle elde edilebi lir:

b) İletim hattının karakteristik empedansının gerçel ol duğu ve frekanstan bağımsız kaldığı varsayımı doğru değildir. Alçak frekanslarda karakteristik empedans büyür ve kapasitif reaktans özelliği gösterir.

c) Yaydım hızı da frekansa bağımlıdır ve gönderilen dar belerin bozulmalarına neden olur. Zayıflama terimi ile birlikte, faz karakteristiğindeki KN/TJbileşeni mini mum faz fonksiyonu oluşturur. Bundan dolayı iletim hattı, kayıpsız doğrusal fazlı (değişmez gecikme) dev re ile kayıplı, minimum fazlı devrenin seri bağlanması na eşdeğer sayılabilir. Uygulamada kullanılan kuvvet lendirici, süzgeç ve dengeleyici gibi devrelerin karakte ristikleri genellikle minimum faz bağlantısını da sağla dıklarından, hat zayıflamasındaki değişim bu türden devre düzenleriyle yok edilmek istendiğinde, hattın faz karakteristiği de aynı zamanda düzeltilmiş olur ve sistemin toplam karakteri minimum fazlı bir fonksi yona denk olur.

Zcr=RdcSı Burada,

S,=(d/A6)(1+j)

dir. Bu durumda, iki iletkenden oluşan hat toplam ilet ken empedansı

Günümüzde kullanılan plastik yalıtkan malzemenin die lektrik kayıpları oldukça küçük olduğundan kablonun iletkenliği G ihmal edilebilirse de, yüksek frekanslarda ve özellikle kağıt yalrtkanlı çiftli kablolarda bu kayıp önem kazanır. İletkenliğin frekansa bağlı olarak değiştiği göz önüne alındığında iletim hattının toplam zayıflama ifade

Zc = (ZSı/ffd,)+(Z$a/ırd2)

biçiminde yazılabilir. Bu eşitlik daha önceki yayı hm de ğişmezi ve karakteristik empedans eşitliklerinde kullanı lır ve ayrıca L çok büyük, G ise çok küçük varsayılır»;

biçimini alır. Bu eşitlik, uygulamada kullanılan kablola rın zayıflamalarının kuramsal olarak hesaplanmasında gerçeğe çok daha yakın sonuçlar verir.

Z0 = Z o o + ( A v r w ) ( 1 İ ) P = K v ^ ? + j(Kv/2ÖJ + NCJ)

olur. Burada, Z00=(L/C)1/2 N = (LC)1/2

A=[B/(2LC)1/2] K = (B/2) (C/L) /1 2

B = (1/ffd,) (Mı/2a!)1/2 + (1/«d2) (fh/2

Türkiye'deki santrallar arasında kullanılmakta olan 0.9 mm çapında 400 m uzunluğunda 400 çift içeren kağıt yalıtıcılı ve plastik korumalı bir jonksiyon kablosunun çeşitli uzunlukları için zayıflama eğrileri Şekil 2'de gö rülmektedir.

Sıcaklık değişimleri çiftli kablolarda özellikle iletken di rencinin değişmesine neden olurlar. Böylece zayıflama eşitliğinde \/W ya da V<7 biçiminde terimler ortaya çı kar. Sıcaklık değişimlerinin etkileri kablo uzunluğunun değişiminin etkilerine özdeş varsayılabileceği için her iki çeşit değişmeyi yok etmek için aynı dengeleme yöntem leri kullanılabilir.

olarak tanımlanmıştır.

Bulunan bu kuramsal eşitlikler uygulamada kullanılan hatlarda ölçülen karakteristik değerlere oldukça yakla şan sonuçlar vermektedir. Elde edilen kuramsal sonuçlar şöyle açıklanabilir:

Bir iletim hattından sayısal imler iletilmek istendiğinde, fazın frekansla değişiminin etkisi ortaya çıkar. Hattın zayıflama ya da faz karakteristiğinin doğrusallıktan ay rılması sonucu darbelerde bozulma olur ve hatalar olu şur, ö t e yandan, grup gecikmesi faz değişiminin frekan sa göre türevi olarak tanımlanmıştır:

a) Hattın zayıflaması frekansın karekökü ile doğru, ilet ken boyutları ile ters orantılıdır.

Tg = d/3/dco

o a 5

•D c â E ot d

Gecikmenin oldukça etken olduğu, yüksek hızdaki sayı sal imlerin iletimi için gerçekleştirilen sistemlerde iletim ortamı ile birlikte sistemin öteki öğelerine ilişkin gecik melerin dengelenmesi gerekir ve bu nedenle, gecikme dengeleyicileri kullanılır. Bir gecikme dengeleyicisi bir veya daha fazla dereceli tüm bandı geçiren süzgeçler ile gerçekleştirilebilir. Şekil 3'de birinci dereceden bir ge cikme dengeleyicisi gösterilmiştir.

•^nn^

Şekil 5. Uzun bir kabloda çapraz karışım

o o

2o

Şekil 3. Basit bir gecikme dengeleyicisi

İletim hatlarında en önemli hata kaynaklarından biri de kablo çiftleri arasındaki dengesizliğin sonucu ortaya çı kan konuşmanın çapraz karışımıdır. Kuramsal olarak, herhangi bir kablo uzunluğunda çiftler arasındaki bağ laşma (kuplaj) yol boyunca birbirini dengeler. Uygula mada ise bu dengeleme gerçekleştirilemediğinden, bir kablo parçasındaki herhangi iki çif t arasında elektrosta tik bağlaşmanın dengesizliğini belirleyen C^ bağlaşma kapasitesi ve magnetik bağlaşmanın dengesizliğini belir leyen bir Lm ortak endüktansı tanımlanabilir (Şekil 4 ).

Y akın son çapraz karışım oranı N= I2n/ II

Uzak çapraz karışım F= I 2 f /l l

Uzak son çapraz karışım olanı F'= I2 f /llf Her iki durumda da birim uzunluk için çapraz karışım:

X=

± İ(w Lm/Z0)

olur. Bu eşitlikten anlaşılacağı gibi, çapraz karışım fre kans ile doğru orantılı olarak artmaktadır. Uzak uç çap raz karışım, gelen imin gelen çapraz karışıma oranı ol duğundan ve her iki imde yol boyunca aynı kayba uğ radığından, "çapraz karışım/im" oranı frekans ile doğ rusal olarak artar (6 dB/oktav). Y akın uç çapraz karı şımda ise, hat kayıpları yok olmadığından ve zayıfla ma frekansın kare kökü ile orantılı olduğundan, yakın uç "çapraz karışım/im" oranı frekansın kendi ile değil, fakat f 3 /4 ile orantılı olarak değişir. (4.5 dB/oktav).

^iflftR—

Sayısal haberleşme kanalı olarak yararlanılan iletim hat larının temel özellikleri şunlardır:

1) Zayıflama özelliği: iletim hatlarının kaybı frekansın kare köküyle ve uzaklıkla orantılı artar.

Şekil 4. Birim uzunluktaki dengeli kablo çiftinde bağlaşma

Şekil 5'de görüldüğü gibi birinci kablodan akan ^ akı mı, ikinci kablonun her iki ucunda I2'lerle gösterilen akımları oluşturacaktır. Burada iki tür çapraz karışım sözkonusudur.

2) Alçak frekans kesimi: Uygulamada, genellikle doğru akım biçiminde yer alan hat beslemeleri im yolu üze rinden yapılır. Bu nedenle, imin değişken imler bakı mından hat tekrarlayıcılarının giriş ve çıkışındaki transformatörler veya kondansatörler ile yalıtılmış olması gerekir. Bu ise değişken imlerin alçak frekans larda kesime uğramalarına neden olur ki, hat kodları nın seçimi için sınırlayıcı bir etkendir.

a) Uzak uç çapraz karışım: (Telediyafoni) b) Y akın uç çapraz karışım: (Paradiyafoni)

Uzak uç çapraz karışım; kablonun uzak ucundaki l 2 f akımının Ij akımına oranı, yakın uç çapraz karışım ise; yakın uçtaki l 2 n akımının Ij akımına oranı olarak ta nımlanır.

3) Çapraz karışım: Bir kablonun içindeki çiftler arasın daki bağlaşmanın sonucu olarak çapraz karışım orta ya çıkar ve bu bir gürültü kaynağı oluşturur. (Şekil 6)

4) Impuls gürültüsü: Bazı iletim sistemlerinde verici ter minal impuls gürültüsünün yoğun olduğu ortamda bu lunabilir. Telefon santrallarındaki iletim terminalleri

buna örnektir. Bu tür gürültü nedeniyle, terminale ya kın tekrarlayıcıların hat uzunluklarının önemli ölçüde azaltılması gerekebilir.

alındığında, tekrarlayıcıların aşağıdaki üç temel görevi nin varlığı anlaşılır. Bunlar:

1) Y eniden biçimlerdirme (RESHAPING) 2) Yeniden zamanlama (RETİM ING) 3) Y eniden üretme (REGENERATION)

^—

A|

ry* \

KI V

ıo2

2 3 4 5 6 8 IO3

2 3 4 5 6 8 101*

f(KHz)

şekil 6. Y akın Son Çapraz Karışım zayıflamasının frekansla değişimi

5) Yankı: Bir iletim sisteminin verici ucunda, hattaki sü reksizlikler nedeniyle yansımalar oluşur. Gönderilen imin yansıyanlar içinde "bozulması" sözkonusudur.

6) Isıl gürültü: İletim hatlarında, gönderilen sayısal bilgi nin hatalı olarak alınmasına neden olan bir diğer et ken de, beyaz gürültü olarak tanımlanabilen ısıl gürül tüdür.

II. TEKRARLAYiaNIN ÇALIŞMA İLKELERİ

Sayısal haberleşme sistemlerinde sayısal im, iletim orta mından geçtiğinde kanalın özelliklerinden dolayı zayıf lar, bozulur ve gürültüden etkilenir. Sayısal haberleşme nin en önemli gereklerinden biri, bilgiyi taşıyan darbe di zisini bozucu etkileri bilinen kanaldan geçtikten sonra yeniden oluşturmaktır. Bu işlem"tekrarlayıcı" (repetör) adı verilen devre düzenleri ile gerçekleştirilir, iletim orta mının daha önce açıklanan çeşitli özellikleri gözönüne

Buna göre, bir tekrarlayıcının çalışma modeli Şekil 7'de ki gibi gösterilebilir.

Önkuvvetlerdirici ve dengeleyici adı verilen ilk tekrarlayı cı öbeğinin temel görevi, kanaldan geçtikten sonra bo zulmuş olan ve zayıflayan sayısal imi biçimlendirmek ve genliğini darbelerin var ya da yok olduğuna karar verile bilecek düzeye çıkarmaktır, önkuvvetlendirici ve denge leyici devresinin çıkışındaki Sr imi, Şekil 8'den de görül düğü gibi, biçim bakımından bir önceki tekrarlayıcıdan gönderilen St iminden oldukça farklıdır. Kuramsal ola rak önkuvvetlendirici devresinde gerekli kazanç verilip, kanalın frekansa bağlı kayıp karakteristiği tam olarak dengelenebilirse de, uygulamada bu yol tutulmaz. Bunun nedeni, sinüzoidal biçimli darbeler için bile çok doğru karar veren karar devrelerinin gerçekleştirilebilmesidir. Ayrıca bu tür bir im için gerekecek önkuvvetlendirici band genişliği daha az olacağından, karar devresinin gi rişindeki gürültü düzeyi düşük olur. Böylece, dengeleme yapılması soruna iki tür yaklaşım getirir. Bir yandan Sr(t) imi, darbelerin girişimi izin verebildiğince, yay van laştırılarak gürültü düzeyi azaltılır. Ote yandan, Sr(t) imi karar işleminin daha kolay gerçekleştirilebilme si için iyice düzeltilir, ancak bu durumda gürültü düzeyi de artar.

Kuvvetlendirilen ve yeniden biçimlendirilen Sr(t) işareti yeniden üretici ve yeniden zamanlayıcı devrelerinin yar dımıyle bir darbe dizisine dönüştürülür. Yeniden üretici devresi, ilke olarak basit bir eşik detektörüdür. Bu dev re, girişim ile birlikte gelen im belirli bir eşiği aştığında

GÜRÜLTÜ

ÖN KUVVETLENDİRİCİ VE

DENGELEYİCİ

KARAR Sr

YENİDEN ÜRETİCİ

n+l.TEKRARLAYICI

YENİDEN ZAMANLAYICI

Şekil 7. Bir tekrarlayıcının çalışma modeli

fi

JjLJ!

ji_

ÇIKIŞ

yeniden üretici darbenin var olduğuna, bu eşiğin altında ise yok olduğuna karar verir ve çıkışında 1 ve O'lardan oluşan tam bir sayısal im elde edilir. Bu sayısal im bir çı kış katına kumanda ederek bir sonraki iletim kanalına yeterli genlikte hat iminin gönderilmesini sağlar.

mel imin bir tekrarı olur. Bu devrelere TEK RARLAY ICI adı verilmesinin gerçek nedeni de budur.

II. 1. SAAT ÇIKARMA (4)

Darbe tekrarlayıcılarında gönderilen imin içinden saat imini çıkarma işlemi için çok çeşitli yöntemler geliştiril misse de, bu yöntemler uygulamada en elverişli 3 devre türüne ilişkindir. Bunlar, uygulamada çoğunluğuna göre aşağıdaki biçimde sıralanılabilirler:

1. LC tank devreleri ile gerçekleştirilen devreler 2. Kristal süzgeçler 3. Faz kilitlemeli sistemler

Şekli 8. Bir tekrarlayıcıya İlişkin darbe şekilleri st: Kanala gönderilen İm sr: Dengelenmiş ve kuvvetlenmiş İm

Gerçek bir sayısal iletim sistemi, genlik bakımından ol duğu kadar zaman açısından da düzenlenmiş olmalıdır. Tekrarlayıcı girişindeki imin geçiş zamanları sonlu oldu ğundan, eşik detektörün karar noktaları arasındaki za man dilimleri gürültünün etkisiyle modüle olurlar. Bu ola ya "zamanlama düzensizliği" ya da "kayması" (JIT TER) adı verilir ve tekrarlayıcıların tasarımında çok önemli bir etken olarak ortaya çıkar. Bu nedenle, tek rarlayıcılarda zamanlama iminin de kullanılması gerek mektedir. Zamanlama imi temel ime eşit ya da onun as katı frekanslı bir sinüzoidal im olarak ayrı bir iletim ka nalından gönderilebilir. Bununla birlikte, uygulamada ge nellikle kendikendine zamanlama üreten sistemler kul lanılır. Burada zamanlama imi, gelen bilgi dizisinden çı kartılarak elde edilir. Y eniden zamanlayıcı devresinin üç temel görevi sözkonusudur. Bunlar;

Kristal süzgeçlerde, kristalin zayıf faz kararlılığı ve kris tal şönt kapasitesinin denkleştirilmesindeki güçlüklerden dolayı kristal tank devrelerinin gerçekleştirilmesi olduk ça zordur. Otomatik faz kilitlemeli sistemler ise, ideal saat çıkartıcı olmalarına karşın, karmaşıklığı fazla olan bir devre düzeni, büyük bir hacım ve daha fazla güç ge rektirirler. Jonksiyon kabloları, üzerindeki kısa tekrarla yıcı zincirleri için yüklü Q değeri 1 0 0 olan LC tank dev releri kabul edilebilir, faz oynamasını (Jitter) en az mali yet ve küçük bir hacım içerisinde gerçekleştirebilirler. Bu nedenle, LC türü saat çıkartıcılar geniş bir uygulama alanı bulmuşlardır.

Gönderilen imin içinden saat imini çıkartmak için LC tank devreleri kullanılan tekrarlayıcılarda zamanlama kayması ve zamanlama hatasının çeşitli nedenleri vardır. Bunlar aşağıdaki gibi özetlenebilir:

a) Isıl gürültü, zaman ve ısı ile değişim: Tekrarlayıcı larda ısıl gürültü önemli bir zamanlama kaymasına neden ol maz. Zamanlama kanalının gürültüsüz durumunda, darbe ler düşük hata olasılığı ile tekrar elde edilebiliyor», ısıl gürültünün hata olasılığı üzesindeki etkisi ihmal edilebilir. Zaten Q'su 1 00 civarında tutulan devrenin oldukça dar olan bandı nedeniyle, gürültünün sadece bir bölümünün geçeceği ortadadır.

1) im girişim oranının en iyi olduğu, darbe dizisinin tepe noktasında örnekleme yaparak im elde etmek,

2) Darbeler arasındaki uygun zaman aralığını sağlamak ve alıcı uçta im bozulmalarını en aza indirmek için zamanlama kaymasını azaltmak,

3) Darbe dizisinde istenen darbe genişliğini gerçekleştir mek için gereken zamanlama imini çıkarmak.

Uygulamada, 50 100 arası bir Q ile tekrarlayıcı basına en fazla 10°'lik bir dalga biçimi kayması kabul edilir ve bu da kolayca gerçekleştirilebilir. Zamanlama devresinin etkin Q'su küçük seçildiğinde —4 0 ile 6 0 °C arasında ve 20 yıl süre içerisinde saatin fazı ± 30°'ye kadar kayabilir. 10°'lik bir kayma zaten beklendiğine göre geriye ± 2 0 °' lik bir faz kayması kalır. Q m i n = 7 5 , Q m a x = 100 oldu ğunda, rezonans frekansındaki istenen kararlılık;

± tan 20° > 2 Q (At/f) = 200 (Af/f ıQ = 1 0 0

İm girişim oranı oldukça yüksek ve zamanlama kayması oldukça küçük tutulacak biçimde, hem genlik ve hem de zaman açısından uygun karar verildiğinde tekrarlayıcının çıkışında elde edilecek yeniden üretilmiş darbe dizisi te

(At/f) = ± 0 , 0 0 1 8 | Q = 1 Q O ya da izin verilebilen toplam eleman değişimi % 0,36Mır.

ELEKTRİK MüHENDlSLİĞt 273 274

LC tank devrelerindeki L ve C elemanları zamanla değer lerini değiştirirler. Bu değişim miktarı % 0,3'den küçük tür. Genellikle, endüktans ve kapasitenin her ikisinin bir den değerlerini aynı yönde ve en büyük değerde değiştir meleri olasılığı azdır. En kötü durumda bu değişiklik

a) Hattaki zayıflama b) Darbe dizisinin güç spektrumundaki frekans bozul ması c) Kablo içersindeki öteki PCM işaretlerinin iletiminden ileri gelen çapraz karışım gürültüsünün eklenmesi.

10° + tan '1 [200 + 0,25 x 10"2] = 36,56° kadardır. Bu durum her ne kadar gerçekleştirilebilirse de, sonuç olarak öğe kararlılıkları çok büyük önem kaza nır. (3).

İletim ortamının uzunluğunun artması durumunda hatta verilmiş olan darbelerin belirli bir uzaklıktan sonra yu karda belirtilen nedenlerden dolayı kaybedilmesi duru mu ortaya çıkar. Bu sorunu çözmek için iletim ortamı üzerine belirli aralıklarla, darbeleri tanıyıp yeniden orta ya çıkaran tekrarlayıcı adı verilen devreler kullanılır.

b) Ayarsızlık: Zamanlama devresinin gelen dizideki dar belerin arasındaki boşluklardan etkilenmemesi ve elde e dilen saatin fazının darbe dizisi ile uygun biçimde deği şebilmesi için zamanlama devresinin etkin GL'su oldukça büyük olmalıdır. Ancak ayar devrelerinin etkin Q'su ne kadar büyük olursa, bunların akord edilmeleri o derece zor olur ve izin verilen akordlama hataları çok küçülür. Uygulamada darbeler arasındaki maksimum boşluk sayı sının yaklaşık 15 ile sınırlandırılması gerekir. Bunun için hatta fazla sıfır gönderen kodlar yerine özel kod lama teknikleri kullanılır, örneğin, AM I yerine HDB3 kodu nun kullanılması gibi. Eğer devrede ayarsızlık varsa, daha açıkçası akord frekansı darbe tekrar frekansından farklı ise, belirli bir hata oranı elde edebilmek için darbeler ara sındaki karışımın çok az olması gerekir.

c) Sınırlı darbe genişliği ve darbe biçimi etkileri: Eğer ayarlı devreyi harekete geçiren darbeler ince darbe ve % 50 çalışma süreli ("duty cycle) dikdörtgen darbeler de ğilse, ayarlı devrenin çıkışındaki işaretin sıfır geçişleri gerçek konumuna göre kayar. Bu kaymalar darbe yoğun luğuna, ayarlı devrenin G*'suna ve darbelerin biçimine bağladır. Darbelerin geniş olması ayarlama olanağı sağ lar, buna karşılık dar darbeler zamanlama devresinin çı kışındaki imin sıfır geçişlerindeki faz kaymalarını azaltır. Bu da darbelerin ayarlı devreye gönderilmeden önce da raltılmalarının yaradı olacağını gösterir.

d) Doğrusal olmayan genlik faz dönüşümü: Ayarlı devre den önce ya da sonra gelen doğrusal olmayan devreler, zamanlama imindeki sıfır geçişlerini kaydırır.

e) Simgelerin çapraz karışımı: Darbe tekrariayıcılarında zamanlama kanalını etkileyen çapraz karışım, saat imi nin sıfır geçişlerinde kaymalara neden olur.

Tekrarlayıcı, gelen bozulmuş işareti, zamanlama bozul masını ve sayısal hata en az olacak biçimde yenileyerek iletilmesini sağlar. Tekrarlayıcı, im darbelerinin var ya da yok olduğunu denetlemeden önce giriş imini bu iş için hazırlar. Bu hazırlık şu iki ana ilke çerçevesi içeri sinde yapılır:

1) Bir zayıflama dengeleyicisi ile frekans bozulmasını or tadan kaldırmak,

2) Çapraz karışmadan ileri gelen gürültüyü imin özellik lerine zarar vermeyecek biçimde en aza indirmek.

Zayıflamayı dengeleyen işlemi, gelen bozulmuş darbele ri biçimlendirerek yeniden üretilebilmeleri için uygun duruma getirir. Bu aşamada darbelerin biçiminin mutla ka dikdörtgen yapıda olmaları gerekmez.

Çapraz karışım gürültüsünü, imin özelliklerine zarar ver meyecek biçimde en aza indirmek için imin güç spektru munda yarım bit hızı frekansının üstü zayıflatılır. Örne ğin, ardışık darbelerin evrilmesi ile elde edilen A M I ko dunda, tümüyle darbelerden oluşan bir imin içindeki en yüksek temel frekans yarım bit hızına eşittir. Bir başka deyişle, tüm kodlanmış bilgi bu frekansa kadar olan bandta gizlidir. Bu nedenle dengeleme işlemi yalnızca bu frekansa kadar gerekir ve spektrumda bu frekansın üstün deki gürültü bileşenleri süzülerek zayıflatılır. Bu zayıflat ma işlemi, iletim kuramında yuvarlatma çarpanı (ROLL O FF FACTOR) olarak tanımlanan a 'nın, dengeleme op timum olacak biçimde seçilmesiyle gerçekleştirilir.

Son olarak iletim ortamı boyunca zayıflamaya uğramış olan im, kuvvetlendirilerek yeniden üretme işlemi için gerekli genlik düzeyine getirilir. (2 ).

II.2. TEKRARLAYICI KULLANMANIN NEDENLERİ UI. DENGELEYİCİLER

Zaman paylaşımlı sayısal haberleşme sistemlerinde bilgi iletim oltamı olarak genellikle yeraltı telefon kabloları kullanılmaktadır. Sistem çıkışındaki sayısal im, hat bo yunca iletildiği sırada bozulmaya uğrar. Bu bozulmanın nedenleri;

Sayısal haberleşme sistemlerinde bilgi taşıyıcı olarak kul lanılan darbelerin frekans bandı oldukça geniştir. Öte yandan sayısal bilgi iletiminin gerçekleştirildiği iletim ortamında, iletilen imin genlik ve fazının da frekans ile değiştiği bilinmektedir. Çok geniş bandı olan sayısal im

lerin iletim ortamından en az gürültü ve bozulma ile ileti lebilmesi için, iletim ortamının frekans ve faz karakteris tiklerinin düzeltilmesi gerekir. Bu düzeltme işlemi tekrar layıcılarda dengeleyici (EQUALIZER) ve kuvvetlendirici adı verilen devreler ile gerçekleştirilir. Bu dengeleyici devre kablo girişinde, daha açıkçası sistem çıkışında ya da kablo sonunda, daha açıkçası sistem girişinde kulla nılabilir.

Uygulamada iki tür dengeleyici söz konusu olmaktadır:

1. Değişmez Dengeleyici (FI X E D EQUALIZER) 2. Ayarlanabilen Dengeleyici (VARIABLE

EQUALIZER)

pa T)

1800m y

ıo — w« 50 100

6 dB/o>.

"60 Om.

rH\ î

200 500

2000 f(KHz)

Şekil 9. Belli bir kablonun çeşitli boyları İçin zayıflama frekans karakteristikleri

iletim ortamının zayıflama karakteristiğinin belirli oldu ğu ve dış etkenlerle (sıcaklık, nem, vb.) pek fazla değiş mediği durumlarda dengeleme işlemi değişmez dengele yiciler yardımıyle gerçekleştirilir, örneğin, belli bir boy daki yeraltı kablosunda durum böyledir. Ortak sıcaklı ğındaki değişmeler, ısısal atalet nedeniyle yeraltına uzun zaman sonunda erişebildiğinden, ortalama sıcaklık deği şiminden dolayı oluşan karakteristik farkları mevsimlik düzeltmelerle karşılanabilir.

Bugün sayısal sistemlerin bir çoğunda, yarı iletken öğe ler kullanılarak gerçekleştirilen kendi kendine ayarlana bilen dengeleyiciler uygulama alanı bulmuştur. Bu tür bir devrede kuvvetlendirici çıkışından alınarak yapılan geri beslemeyle devrenin karakteristiği değiştirilmekte ve dolayısıyla toplam kazanç ayarlanabilmekte ve kablo karakteristiğinin tersi biçiminde bir karakteristik elde edilebilmektedir.

Zayıf lama karakteristikleri iletim ort amının boyuna, sı caklığına ya da atmosferik etkenlere bağlı olarak değişe bileceğinden, genlik ve faz karakteristiğini düzeltecek olan dengeleyici devresinin değişken olması ve kendi kendine ayarlanabilmesi gerekir. Bu tür görevi gerçekleş tiren devrelere "değişken" ya da "ayarlanabilir dengele yiciler" adı verilmektedir. Değişken dengeleyici elde et menin bir başka yolu da önceden hazırlanmış birden faz la değişmez dengeleyiciyi belirli bir sırada devreye sokup çıkarmak ya da bir değişmez dengeleyicide dışarıya priz ler çıkartmaktır. Bazı durumlarda değişmez dengeleyici lerle ayarlanabilir dengeleyiciler ardı ardına bağlanarak geniş bir bölge içinde dengeleme yapılabilir.

Y eraltı kablolarında gerek boy ve gerekse sıcaklık deği şimleri sonucu, ana zayıflama frekans eğrisine benzer ve onunla orantılı eğri aileleri oluşur. Şekil 9'da belirli bir kablonun çeşitli kablo boyları için zayıflama frekans karakteristikleri gösterilmiştir. Uygulamada bu tür eğri ailesine iki çeşit devre ile yaklaşılabilir.

1. Bode Dengeleyicisi 2. Kendi Kendine Ayarlanabilir Dengeleyici

iletim ortamının zayfflama frekans karakteristiğinin den gelenmesi için başka bir yaklaşım ise, farklı hat uzunluk larına kendi kendine ayarlanabilir bir yapay hat devresi ekleyerek her durumda sisteme en uzun hat boyunun ka rakteristiğini vermek ve bu devrenin peşine bir değişmez dengeleyici yerleştirerek dengelemeyi gerçekleştirmek tir. Bu tür değişken yapay hat devrelerine otomatik hat oluşturma devreleri (A U T OM A T I C LINE BUILD OUT) (ALBO) adı verilmektedir.

Bir dengeleyici kuvvetlendirici devrenin tasarımında te mel düşünce darbelerin doğru olarak belirlendikleri en yüksek düzeyde bir çapraz karışım durumu için kablo nun dengelenebilmesidir. Dengeleme işleminin ne denli iyi yapılması gerektiği bir optimizasyon sorunu olup, uy gulamada uzun kablolarda genellikle çapraz karışım ve simgeler arası karışım ölçütü gözönüne alınır.

Gerçekte, tekrarlayıcının hatasız olarak çalışmasında et ken olan başka önemli bir konu da karar işleminin iyili ğidir. Zamanlama darbeleri ve eşik düzeyleri ne kadar doğru olarak gerçekleştirilebilirse, darbelerin biçimlendi rilmesinde de o kadar rahat hareket edilebilir.

Bode dengeleyicileri, bir t e k değişken öge (direnç) ile birbirleriyle orantılı karakteristikler verebildiklerinden, hem az malzeme gerektirmeleri ve hem de kumanda ko laylığı nedeniyle en çok kullanılan ayarlanabilir denge leyici türü olmuştur, önceleri, özellikle sıcaklık değişim lerinin oluşturduğu genlik değişmelerinde bu değişken direnç bir termistör olarak seçilmiştir.

Bir sayısal haberleşme sisteminde yeraltı kablosundan iletilen bir iki kutuplu darbe dizinin Laplace dönüşümü: (3)

P(s) =

exp ( Sto/2))] X!an exP n=o

biçimindedir. Burada To darbe tekrarlama periyodunu,

ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ 273 274 604

an = 1 , 0 , 1 ve £ ^ a n = 0,1 bağıntısı da n= 0 çift kutupluluk koşulunu gösterir.

:aj+ı = 1

Böyle bir çift kutuplu darbe dizisi kablodan iletilip, kab lo ile birlikte toplam geçiş karakteristiği G(s) olan den geleyici kuvvetlendiriciden geçirildiğinde

aj

aj+1 = 1

R(s) = (G(s)/S) [ 1 exp ( ( S T 0 / 2 ) ) ] £ a n e x p ( n s 1 i ) = L[r(t)] biçiminde bir im elde edilir. Darbenin var ya da yok ol duğuna bu imin bir referans gerilim ile periyodik olarak karşılaştırılması sonucu karar verilir, Kablo üzerinde olu şan yakın çapraz karışım da gözönüne alınıp, çapraz ka rışımla birlikte dengeleyici kuvvetlendirici geçiş karakte ristiği H(s) olarak belirtildiğinde, karar noktasındaki çapraz karışım imi:

I. durum ( j 1 ) . zaman dilimindeki bir darbenin j. zaman dilimine karşımını gösterir. I I . durum ise (j+ 1 ). zaman dilimindeki bir darbenin j. zaman dilimine karışımını gösterir. Bu üç durum içinde en fazla darbeler arası karı şıma neden olabilecek durum I I I . dekidir. A(s) değişmez seçilerek R(s) = L[r(t)] hesaplanıp, bunun zamana gö re değişimi çizilirse "Göz Şekilleri" elde edilir (Şekil

N(s) = (H(s) / S) [1 exp ( (STı/2))53bnexp( nSTı)

n°

= L[r(t)]

eşitliğiyle verilebilir. Burada bn karışım genliğini, 1/T, ise karışım frekansını belirler. Kablo geçiş karakteristiği C(s), dengeleyici kuvvetlendirici geçiş karakteristiği A(s) ve çapraz karışımdan ileri gelen terim yaklaşık olarak ks ile gösterilirse,

Durum 3

G(s) = C(s) A(s)

H(s) = ks A(s) H(s) = ks (G(s) /C(s))

Zaman• Şekil 10. Göz şekilleri

N(s) = k (G(s) / C(s)) [ 1 e x p ( ( ST ı/2 ) ) ] n>O yazılabilir. Burada, r(t) kablo sonundaki darbe dizisi imi nin zaman domenindeki değişimini ve n(t) ise aynı nok tadaki gürültü düzeyinin zaman domenindeki değişimini göstermektedir. Dengeleyici kuvvetlendirici geçiş karak teristiği A(s) o biçimde seçilmelidir ki darbenin var ya da yok olduğuna karar verilen anlarda, daha açıkçası ör nekleme zamanlarında im gürültü oranı en büyük olsun. Başka bir deyişle, hata olasılığı örnekleme zamanların da en küçük olmalıdır. Hata olasılığı ise ancak göz şekil lerinin oluşturulması ile belirlenebilir.

Simgeler arası karışımın (INTERSY MBOL INTER FERENCE) incelenmesi için darbe dizisi üç zaman di limine ayrılır. Alınan imdeki bir darbe yalnız kendinden önce gelen darbeden değil, aynı zamanda sonra gelen darbeden de etkilenir. Gönderilen darbe dizisi iki kutup lu olarak hatta verildiğinden r(t) imi için 3 ayrı durum sözkonusudur:

Göz şeklinde h ile gösterilen göz açıklığı, Tm örnekleme zamanında en büyük değerine erişir. W ise göz genişliği olup, genellikte h/2 yüksekliğinde ölçülür ( E t genliği). Durum I ile Durum ll'nin üstünde kalan ve Durum I I I ile çevrelenen alan karar verme alanıdır.

Darbeler arası karışım I ile gösterilirse, l=(1/2)(Em h)

olur. h = ( C m /2) olduğunda göz kapanır ve bu durumda darbeler arası karışım, l = h/2=Em/4 değerini alır. Deneysel olarak, göz şekli gelişigüzel bir darbe dizisinin kablodan geçirildikten sonra osiloskop üzerinde izlenmesiyle elde edilir.

Haberleşmede kullanılan kabloların karakteristiği yakla şık olarak iki kutuplu bir geçiş işlevi (transfer fonksiyo nu) ile gösterilebilir.

u lş

_ (s) Co/ K s ' w ı ' 1 + 1 [ ( S / W 2 ) + 1 ] biçimindedir. PTT tarafından kullanılan 0.63 mm'lik kablolar içinde C° biçimindedir. PTT tarafından kullanılan 0.63 mm'lik kablolar içinde Co, w, ve w2 değerleri kablo uzunluğu na göre TABLO 3.1'de verilmiştir.

Normalize edilmiş Köprülü T devresinde, seri kolu ktfprü y l e e n 2 uçlu öğenin Zs empedansıyla paralel kolu oluş turan 2 uçlu öğenin Zp empedansları birbirinin tersi ola rak seçilmişse, bu 4 uçlunun bütün frekanslarda görüntü empedansı gerçel olup, 1 ohm'a eşittir. Devrenin görüntü empedansının istenen bir değere getirilmesi için tüm em pedansların bu değerle çarpılması gerekir. Bu işlem dev r e n i n $ g e ç i karakteristiğini değiştirmez.

Devrenin giriş ve çıkış gerilimleri oranı geçiş işlevi:

TABLO 3.1

K=(Vg/Vç)=

Uygulamada değişmez dengeleyici olarak iki kutuplu kablo geçiş işlevinin tersini gören Köprülü T türü devre düzenleri kullanılır. Normalize edilmiş bir Köprülü T dev resi Şekil 11'de gösterilmiştir. (1)

°'"P,<JB olarak zayıflaması;

ı o s ' N = 2 0 l o g

|1+Z

bağıntısıyla bellidir.

c=3

Uygulamada kullanılan Köprülü T türü dengeleyicilerde 2S empedansının değişken bir reaktans ile değişmez iki dirençten oluşturulması genellikle çoğu kez dengeleme işlemlerinin gerçekleştirilmesinde yeterli olur.

Çeşitli Köprülü T türü dengeleyici devre örnekleri ve za

PJ —«—ı

1—

Zp= 1 zs

yıflama eğrileri Şekil 12'de gösterilmiştir.

in Bu tür devrelerde gerilim oranı geçiş işlevi ve zayıflama için aşağıdaki eşitlikler verilebilir:

K=

rs + r's) + j(rs 4 1)XS] / [(rs + r's) + jXs]

Sekli 1 1 . Normallze edilmiş bir köprülü T devresi

N= 10logl0

[(rsr's+rs+r's)2+(rs+1)2.Xs2]/[(rs+rıs)2 + XS)

r j Cs

Ls

* HT*ıc"2(f«<

£*, &•

Cp U

Cp=U

fp t

fp

f» f

Şekil 1 2 . Muhtelif t i p JX s seri kol reaktansları İçin devre sekil ve zayıflama değişimi 606

Belirli bir zayıflama karakteristiğinin dengelenmesi için Şekil 12'de gösterilen Köprülü T türü devrelerden biri se çilerek, öğe değerleri yukarıdaki eşitlikler yardımıyla he saplanır.

KUVVETLENDİRİCİ

Ayarlanabilir dengeleyici gerçekleştirmenin bir yolu, kablonun frekans karakteristiğine değişken kutuplarla yaklaşma biçiminde olur. Bilindiği üzere, bir kablonun zayıflama frekans karakteristikleri çeşitli kablo boyları için hesaplandığında bir eğri ailesi elde edilmektedir. Bu eğri ailesine farklı frekanslardaki basit gerçel kutuplarla yaklaşmak olanağı vardır. Basit kutbun yeri ve kablonun alçak frekans kaybı kablonun uzunluğunun işlevi olarak değişir. Buradan hemen anlaşılacağı gibi bu karakteris tiklerin dengelenmesi için ayarlanabilen basit bir sıfır ile ayarlanabilen bir alçak frekans kazancını verebilen bir devreyi gerçekleştirmek yeterlidir. Bu nedenle, ayarla nabilen dengeleyici devresi Şekil 13'deki gibi seçilebilir.

TEPE DETEKTÖRÜ

Şekil 14. Bir dengeleylcl kuvvetlondlrlclnin öbek çizimi

Tepe detektörü düşük frekans bandlı bir kuvvetlendirici olup, dengeleyici çıkışından örnekler alarak bir yarı ilet ken devre öğesinin ya da uygulamada sıkça rastlandığı gibi, bir dengeleyici devresi içerisindeki iki değişken ka yıplı diyodun küçük im AA empedansmı denetleyerek, dengelenmiş darbenin tepe noktasının hep aynı düzeyde kalmasını sağlar.

Otomatik hat dengelemesi, sistemin aşağıdaki özellikleri ne dayanarak gerçekleştirilebilmektedir:

1) Bir önceki tekrarlayıcıda üretilmiş darbede saklı erk (enerji) değişmezdir.

2) Doğrusal tekrarlayıcı kuvvetlendiricisinin kazanç ve faz karakteristiği bellidir.

Bu bilginin ışığı altında Nyquist frekansında kablo kay bının yaklaşık ölçüsünün dengelenmiş imin tepe genliği ne eşit olduğu gösterilebilir. Gelen imin bu özelliği oto matik dengeleyicinin ayarında kullanılabilmektedir.

Bir otomatik dengeleyici ve kuvvetlendiricinin açık dev re çizimi Şekil 15'te gösterildiği gibidir.

Şekil 1 3 . Ayarlanabilen dengeleyici devresi

Bu devrenin gerilimler oranı geçiş işlevi,

Burada C2 kondansatörü doğru akımın kuvvetlendirici girişine sızmasını önler, C3 kondansatörü ise D1 ve D2 diyotlarını köprüler. Her iki kondansatör de bütün fre kanslarda kısa devre varsayılabilir.

T(s) = V2/V, ( r /R , +r) [s+ (R 2+ r )A C, R2r )] biçimindedir.

Devrenin geçiş işlevinden görüldüğü üzere, böyle bir den geleyici devresinin yalnızca R2 ve C öğelerinin belirlediği değişmez bir kutbu vardır, öt e yandan, devrenin geçiş işlevinin sıfırı ve alçak frekans kaybı da r değişken diren cine bağlı olarak ayarlanabilir.

Otomatik dengeleyicinin eşdeğer devresi Şekil 16'daki gibi olup, bu devrenin gerilimler oranı geçiş işlevi,

V2(s)/V,(s) s[r(l)/(RT + r(l))] [s+[(r(l)+R4)/ r(l)R4Cı]/[S+(1/R4Cı)] biçimindedir. Geçiş işlevinin s= I / R 4 C , 'de değişmez bir kutbu,

Bu özellikteki ayarlanabilir bir dengeleyicinin çıkışına yerleştirilen kuvvetlendiriciden sonra alınan örnek im, bir tepe detektöründe (PEAK DETECTOR) doğrultulur. Bununla bir yarı iletken öğenin iç direnci değiştirilerek hem geçiş işlevindeki sıfırın yeri kaydırılır, hem de alçak frekans kaybı dengelenmiş olur.

Bir dengeleyici kuvvetlendiricinin öbek çizimi Şekil 14' te verilmiştir.

S= [(r(l) + R4)/r(l)R4Cı] de değişken bir sıfırı ve [R4 + r ( l ) ] /[ R T + r ( 0 ] orantısıyla verilen değişken bir kayıp işlevi vardır. (6) Geri beslemeli kuvvetlendiricideki değişmez sıfır

L

GERİBESLEMELİ

^

KUVVETLEN

DİRİCİ

KARAR VE ZAMANLAMA DEVRELERİNE

Şekli 1 5 . Bir otomatik dengeleyici ve kuvvetlendiricinin açık devre şeması

S = _ 1 / R 4 C , noktasına yerleştirilerek otomatik dengele yicideki değişmez kutup yok edilir. Ayrı kablo içinde çalışan öteki sistemler nedeniyle oluşan yakın uç çapraz karışımı azaltmak amacıyla, kuvvetlendiriciye yüksek frekanslarda düşme gösteren bir karakteristik kazandırı lır.

RT

KUVVETLENDİRİCİYE

hat tekrarlayıcısının öbek çizim Şekil 17'de verilmiştir.

ALBO devreleri geri beslemeli olarak kullanılarak, tekrar layıcılar arasındaki uzaklıklar değiştiğinde A noktasında hep aynı biçimde bir imin elde edilebilmesini sağlarlar. Dengeleme kuvvetlendiricisi her zaman aynı zayıflama ile gelen imi biçimlendirerek A noktasında karar verilebilir duruma getirir.

Uygulamada değişken dengeleyici olarak kullanılan bir devre türü de BODE D E NG E L E Y İ Cİ L E RD İ R. Bode den geleyicisinin gerçekleştirilmesi aşağıdaki kuramdan kay naklanmaktadır. (1)

Kuram: iki pasif dört uçlu bir seri Z empedansı üzerin den kaskat bağlanıp Z empedansı değişken z empedan sı y la şöntlendiğinde, birinci dört uçlunun girişindeki ve ikinci dört uçlunun çıkışındaki gerilimler oranı:

Şekil 1 6 . Otomatik dengeleyicinin eşdeğer devresi

Değişken dengeleyici kuvvetlendirici oluşturmanın bir başka yolu da, hat uzunlukları değiştiğinde sisteme de ğişken bir yapay hat ekleyerek sonuçta sürekli maksi mum hat uzunluğunun elde edilmesidir. Bu tür devrele re Otomatik HatOluşturma (AUTOMATIC LINE BUILD OUT: ALBO) devreleri adı verilir.

Dengeleyici bölümü ALBO devresi ile gerçekleştirilen bir

Z'nin herhangi bir değeri için K Z= 0 iken (kısa devre durumu) K|< Z= oo iken (açık devre durumu) Ka ise,

K=[Kk(Z+Ka)z]/[z+Z] K=

/

ALBO ii

DENGELEME KUVVETLENDİRİCİSİ

A

I**

KARAR DEVRESİ

000,

ALBO DENETİMİ

SAAT ÇIKARTMA

Şekli 1 7 . Dengeleyici bölttmlU ALBO devresi İle gerçekleştirilen bir hat tekrarlayıcısının öbek çizimi

olur. Eğer dört uçlular ve Z empedansı z'nin özel bir z0 değeri için Z= z 0V K a/K k bağıntısını sağlayacak biçim de seçilirse,

«•

K= ,/Kal^ [1+(Z/Z0)+(z/z0)]/[(Z/z0)+(z/z0)] olur. Bu eşitlikte z = z 0 için ortalama dönüşüm oranı,

K0= VKa. Kk'dan ortalama zayıflama ( N0= 2 0 log10K 0' dır .

z = 0 ya da z=°° durumunda maksimum dönüşüm oranı ise

K2 = (Z/z0) =

P> buna ilişkin maksimum za

N o •• N 2

NQ

N0

N2

yiflama N2 = 20 logj 0 K2 Ve (z/z0) = m alınarak, K aşa ğıdaki biçimde yazılabilir:

5ekll 18. Bode dengeleyicisinde zayıflama eğrileri

K= K0[(1+mK2)/(m+K2)] Bu oranın dB cinsinden eşdeğeri ise:

Nh = No + 20 log10

)

olur. Bu eşitlik, logaritmik kısmi seriye açıldığında N 2 ' nin küçük değerleri için büyük bir yaklaşıklıkla;

biçiminde kısaltılabilir. Buradan görüleceği gibi m'nin ters değerleri için (m ve 1/m için) N0'a göre simetrik eğ ri çiftleri elde edilmektedir. Bu durumda m parametresi 0 ile °° arasında değişirken, No + N2 ve No N2 sınır eğrileri arasında kalan ve No ortalama zayıflamasına göre Şekil 18'deki simetrik eğri ailesini oluşturmaktadır.

Bir Bode dengeleyicisi Şekil 19'da gösterilen devre ile gerçekleştirilebilir.

Şekil 1 9 . Bode dengeleyicisi

İç empedansı 1 ohm olan bir kaynak 1 ohm'luk bir yüke 2Nr 2 R j direnci ve onu şöntleyen bir dört uçlu üzerinden bağlandığında, devrede bir araya girme kaybı oluşur. Bu kaybın yaklaşık olarak

biçiminde ifade edilebileceği gösterilebilir. Burada, No frekanstan bağımsız değişmez ortalama zayıflama, N2 ise frekansla değişen parçasıdır. Toplam zayıflama eğri leri 0 ve 2 N 0 sınırları arasında kalan ve No yatay doğru suna göre simetrik kalan bir aile oluşturur. (Şekil 20).

Ş e k i l 20 Ş e k l l . 1 9 d a k l B o d e Dengeieyicisine iii5kin 2ayıfiama eğriten

KAYNAKLAR

1. ALATAŞ, C; "Köprülü T ve BODE Egalizörleri", Elektrik Mühendisliği Dergisi, Cilt 14, Sayı 168, Aralık 1970.

sek Frekans Karakteristikleri", TÜBİTAK Marmara Araştırma Enstitüsü, Elektronik Ünitesi, Ünite içi Rapor No., UI 74/03, Şubat 1975.

2. CRAVIS, H., CRATER, T.V.; "Engineering of T1 Carrier System Repeatered Lines", Bell System Technical Journal, Cilt 42, Mart 1963.

6) TARBOX , R.A.; "An Automatic Equalizer for Digital Repeatered Lines", Proceedings of the IEEE, Mart 1969.

3. MAY O, J.S.; "A Bipolar Repeater for Pulse Code Modulation Signals", Bell System Technical Journal, Cilt 4 1 , Ocak 1962.

4. AARON, M.R.; "PCM Transmission in the Exchange Plant", Bell System Technical Journal, Ocak 1962.

5. Y E Tİ Ş, ö., ALPER, A.T.; " 3 2 Kanallı PCM Sistemin de Kullanılan Kağıt izoleli Telefon Kablolarının Y ük

7. OHTSUKİ Mikio, FUDEMOTO Isao, Y OSHIBA Y ASHI Tsutomu; "A Nevv High Speed PCM Repeater Utilizing Hybrid Integrated Circuit Technology", FUJITSU Scientific and Technical Journal, Aralık 1971.

8. BY LANSKI, P., INGRAM D.G.VV.; "Digital Trans mission Systems", IEE Telecommunications Series 4,1979.

ELEKTRİK MüHENDİSLİĞt 273 274 610