FREKANS MODÜLASYONU

FREKANS MODÜLASYONU

Frekans modülasyonu, Genlik modülasyonuna göre yeni kuşak bir teknolojidir. FM kısaltması ile gösterilir ve hemen hemen herkes FM kısaltmasına Radyolardan aşinadır. Genlik modülasyonunun iletim sırasındaki gürültülerden çok fazla etkilenmesi ve taşınmak istenen sinyallerin bozulması neticesinde Frekans modülasyonu geliştirilmiştir. Frekans modülasyonu TAŞIYICI sinyalin frekansının, BİLGİ sinyalinin genliğindeki değişmelere bağlı olarak belirlenmiş bir merkez frekans etrafında arttırılması ve azaltılmasıdır. Frekans modülasyonunda TAŞIYICI frekansın sinyali MERKEZ frekans olarak adlandırılır. Frekanstaki değişimler ise YAN BAND olarak adlandırılır. Modülasyon sırasında kaç tane yan band olacağı MODÜLASYON INDEX’i ile belirlenir. Merkez frekansının altındaki frekanslara ALT BAND , üstündeki frekanslara ise ÜST BAND adı verilir. Bununla ilgili sayısal bir örnek konu anlatımından sonra verilecektir.

Alternans

Bilgi Sinyali sinüs dalgası şeklindeir. Sinüs dalgasının salınımları POZİTİF ve NEGATİF alternans ol arak adlandırılır. Frekans modülasyonunun temelinde bu alternanslar kullanılır.

A ile gösterilen pozitif alternans bölgesinde; TAŞIYICI sinyalin frekans, BİLGİ sinyalinin genliği arttıkça Merkez olarak belirlenen frekansın üzerinde değerler almaya başlar. MAX noktasına gelindiğinde (MAximum Frekans Değeri), TAŞIYICI sinyalin frekansı azalmaya başlar. BİLGİ sinyalinin genliği “0″ (sıfır) olduğunda TAŞIYICI frekans kendi merkez frekansına dönmüş olur.

B ile gösterilen negatif alternans bölgesinde; TAŞIYICI sinyalin frekans, BİLGİ sinyalinin genliği arttıkça Merkez olarak belirlenen frekansın altında değerler almaya başlar. MAX (Minimum Frekans değeri) noktasına gelindiğinde, TAŞIYICI sinyalin frekansı artmaya başlar . BİLGİ sinyalinin genliği “0″ (sıfır) olduğunda TAŞIYICI frekans kendi merkez frekansına dönmüş olur.

Yukarıda bahsettiğim gibi Modülasyon index’i frekans modülasyonundaki kodlama içinde kaç adet yan band kullanılacağını belirler. Örneğin Modülasyon index’i “5″ olarak seçilirse ; 8 adet yan band oluşacaktır. Üst ve Alt bant frekanslarına ait değerlerin “en yüksek” ve “en düşük” değerleri Merkez frekans’tan eşit uzaklıktadır.

MODÜLASYON NEDİR?

uydu haberleşme sistemlerinde  modülasyon ve demodülasyon çok önemli bir yere sahiptir. Uydu haberleşme sistemlerinin doğasında iletilecek olan verinin (Ses,Görüntü,Data) yeryüzeyindeki bir antenden yolculuğuna başlayıp, atmosfer tabakasını geçmesi, Dünya yörüngesinde bulunan iletişim uydularına ulaşması ve tekrar yeryüzündeki başka bir antene ulaşması gerekir.

Dalgaları iki başlık altında toplayıp inceleyebiliriz. Elektromanyetik dalgalar ve Mekanik Dalgalar. İletilmek istenen verilerimiz Düşük Frekanslı (Mekanik Dalgalar) sinyallerdir ve bu sinyallerin yukarıda bahsettiğim yolculuğu kendi başlarına tamamlamaları imkansızdır. Bunun için Yüksek Frekanslı (Elektromanyetik Dalgalar) sinyaller kullamılır.   Peki nedir bu Düşük(Alçak) Frekans sinyalleri ve neden Uydu haberleşme Sistemlerinde doğrudan kullanılamıyorlar.

1-  İletmek istediğimiz Ses(telefon görüşmesi vb) ,Data,Görüntü sinyalleri düşük frekanslı sinyallerdir. Radyo dalgaları  7 band üzerinde sınıflandırılmıştır. Dalga boyu ve frekans özelliklerine göre değişik kullanım alanları bulunmaktadır. Bizim şu an bahsetmiş olduğumuz Düşük Frekanslı (iletmek istediğimiz) sinyaller sahip oldukları enerjinin düşük olması sebebiyle uzak mesafelere gidemezler.

2- Elektromanyetik tayf içinde bulunan Düşük Frekanslı diğer bir değişle büyük dalga boylu sinyaller atmosfer tarafından üst katmanlara geçirilmezler , bunun yerine  yansıyarak yerküre ile atmosfer arasında yolculuklarına devam ederler.

3- Diğer taraftan bakıldığında bu büyüklükteki dalga boylarının iletimi için gerekli anten boyutları imalatı imkansız büyüklüklere ulaşmaktadır. Örnek  vermek gerekirse bir dipol anten için;

Anten Boyu = Elektromanyetik Dalga Hızı / Frekans(KHz)

Anten Boyu = 300.000 / 20 Khz

Anten Boyu = 15000 metre

Görüldüğü gibi 15000 metrelik bi antenin imalatı , kurulumu ve kullanılması imkansızdır.

Modülasyon nedir ?

Neden modülasyon kullanılır ? Yukarıda saydığım nedenlerden dolayı iletilmek istenen bilgi sinyalleri; yüksek frekanslı bir TAŞIYICI SİNYAL (Carrier Signal ya da Modulated Signal) üzerine bindirilerek uzak mesafelere taşınırlar. Bu işleme MODÜLASYON (işlemi gerçekleştiren cihaza MODULATOR ) adı verilmektedir. Verici istasyonun gönderdiği bu sinyal alıcı istasyon tarafından tekrar eski haline getirilir, yani iletilen bilgiler Taşıyıcı Sinyal üzerinden ayrıştırılarak kullanılır hale getirilir. Bu işleme DEMODULASYON (işlemi gerçekleştiren cihaza DEMODULATOR ) adı verilir.

Yüksek Frekanslı Radyo Sinyalleri , Alçak frekanslı Radyo Sinyallerinin iletim anlamındaki tüm dezavantajlarını ortadan kaldırarak, Uydu Haberleşme Sistemleri için ideal iletim yolları sağlarlar. Ancak; Yüksek frekanslı sinyallerle çalışmak kullanılan uydu ekipmanlarına takım zorluklar getirmektedir. Bu nedenle iletimde son noktaya gelene kadar L-Band ve Baseband (IF, Arafrekans) seviyesinde sinyaller kullanılmaktadır. Bu konularla ilgili olarak detaylı açıklamaları ilgili başlık altında bulabilirsiniz.