Elektrik sinyalleri şeklindeki her türlü bilgiyi (video, ses ve diğer veriler) başka bir cihaza veya hedeflenen alana kolayca aktarabileceğimiz bir iletişim çağında yaşıyoruz. Algısal deneyimlerimizde sinyal veya veri göndermenin veya almanın basit olduğu yaygın olmakla birlikte, oldukça karmaşık prosedürler, olasılıklar ve içinde yer alan senaryolar içerir. iletişim sistemleri . Bu nedenle, iletişim sistemleri kapsamında modülasyon oyunları, analog dünyada bilgiyi dijital olarak kodlamak için iletişim sisteminde hayati bir sorumluluk taşır. Daha büyük mesafe aktarımı, doğru veri aktarımı ve düşük gürültülü veri alımı için sinyalleri alıcı bölümüne göndermeden önce modüle etmek çok önemlidir. Açık olmak gerekirse, modülasyonun ne olduğunu, modülasyonun içindeki farklı türleri ve modülasyon türlerinin neler olduğunu bilmenin ayrıntılı kavramına dalalım. modülasyon iletişim sistemlerinde kullanılan teknikler.
Modülasyon nedir?
Modülasyon, mesaj sinyalini yüksek frekanslı sinyal üzerine bindirerek iletilecek dalganın özelliklerini değiştirme işlemidir. Bu süreçte video, ses ve diğer veri sinyalleri yüksek frekanslı sinyalleri değiştirir - aynı zamanda taşıyıcı dalga . Bu taşıyıcı dalga, kullanılan uygulamaya bağlı olarak DC veya AC veya darbe zinciri olabilir. Genellikle, yüksek frekanslı bir sinüs dalgası, bir taşıyıcı dalga sinyali olarak kullanılır.
Bu modülasyon teknikleri iki ana türe ayrılır: analog ve dijital veya darbe modülasyonu . Farklı modülasyon tekniklerini daha fazla tartışmadan önce, modülasyonun önemini anlayalım.
İletişimde Neden Modülasyon Kullanılır?
- Modülasyon tekniğinde, mesaj sinyali frekansı, iletim için daha kullanışlı olması için bir aralığa yükseltilir. Aşağıdaki noktalar, modülasyonun iletişim sistemindeki önemini açıklamaktadır.
- İçinde sinyal iletimi , çeşitli kaynaklardan gelen sinyaller, çoklayıcılar kullanılarak eş zamanlı olarak ortak bir kanaldan iletilir. Bu sinyaller belirli bir bant genişliği ile eşzamanlı olarak iletilirse parazite neden olurlar. Bunun üstesinden gelmek için, konuşma sinyalleri, alıcının bunları iletim aralığı içinde kendi seçtiği istenen bant genişliğine ayarlayabilmesi için çeşitli taşıyıcı frekanslarına modüle edilir.
- Diğer bir teknik neden ise anten boyut anten boyutu yayılan sinyalin frekansı ile ters orantılıdır. Anten açıklığı boyutunun sırası, sinyalin dalga boyunun en az onda biri kadardır. Sinyal 5 kHz ise boyutu pratik değildir, bu nedenle modüle etme işlemi ile frekansı yükseltmek antenin yüksekliğini kesinlikle azaltacaktır.
- Daha uzun mesafeler için düşük frekanslı sinyaller göndermek mümkün olmadığından, sinyalleri büyük mesafelere aktarmak için modülasyon önemlidir.
- Benzer şekilde, modülasyon da kullanıcılar için daha fazla kanal tahsis etmek ve gürültü bağışıklığını artırmak için önemlidir.
Modülasyon tekniklerinin ayrıntılı bilgilerini öğrenmeye başlamak için, modülasyon türleri hakkında bize bildirin. modülasyon sürecindeki sinyaller .
Modülasyon Sinyali
Bu sinyal aynı zamanda bir mesaj sinyali olarak da adlandırılır. İletilmesi gereken verileri tutar ve bu nedenle bu mesaj sinyali olarak adlandırılır. Yayınlanması veya iletilmesi için bir modülasyon sürecinden geçtiği temel bant sinyali olarak kabul edilir. Bu nedenle modüle edici sinyaldir.
Taşıyıcı Sinyali
Bu, belirli genlik, frekans ve faz seviyelerine sahip yüksek frekans sinyali aralığıdır, ancak herhangi bir veri tutmaz. Dolayısıyla boş olduğu için taşıyıcı sinyal olarak adlandırılır. Bu, modülasyon işleminden sonra mesajı alıcı bölümüne iletmek için basitçe kullanılır.
Modüle edilmiş Sinyal
Modülasyon prosedüründen sonra elde edilen sonuç sinyaline modüle edilmiş sinyal denir. Bu, hem taşıyıcı hem de modülasyon sinyallerinin ürünüdür.
Farklı Modülasyon Türleri
İki tür modülasyon: analog ve dijital modülasyon teknikleri halihazırda tartışılmıştır. Her iki teknikte de temel bant bilgisi Radyo Frekansı sinyallerine dönüştürülür, ancak analog modülasyonda bunlar RF iletişimi sinyaller sürekli bir değerler aralığıdır, oysa dijital modülasyonda bunlar önceden düzenlenmiş ayrık durumlardır.
Modülasyon Türleri
Analog Modülasyon
Bu modülasyonda, mesaj sinyalini veya veri sinyalini modüle eden bir taşıyıcı dalga olarak sürekli değişen bir sinüs dalgası kullanılır. Sinüzoidal dalganın genel işlevi aşağıdaki şekilde gösterilmektedir; burada modülasyon elde etmek için üç parametre değiştirilebilir - bunlar esas olarak genlik, frekans ve fazdır, bu nedenle analog modülasyon türleri şunlardır:
- Genlik modülasyonu (AM)
- Frekans modülasyonu (FM)
- Faz modülasyonu (PM)
İçinde genlik modülasyonu Taşıyıcı dalganın genliği, mesaj sinyali ile orantılı olarak değişir ve frekans ve faz gibi diğer faktörler sabit kalır. Modüle edilmiş sinyal aşağıdaki şekilde gösterilmektedir ve spektrumu daha düşük bir frekans bandı, üst frekans bandı ve taşıyıcı frekans bileşenlerinden oluşmaktadır. Bu tür bir modülasyon daha fazla bant genişliği, daha fazla güç gerektirir. Bu modülasyonda filtreleme çok zordur.
Analog Modülasyon Türleri
Frekans modülasyonu (FM), diğer parametreleri sabit tutarken taşıyıcının frekansını mesaj veya veri sinyali ile orantılı olarak değiştirir. FM'in AM'ye göre avantajı, FM'deki bant genişliği pahasına gürültünün daha fazla bastırılmasıdır. Radyo, radar, telemetri sismik araştırma ve benzeri uygulamalarda kullanılır. Verimlilik ve bant genişlikleri, modülasyon indeksine ve maksimum modülasyon frekansına bağlıdır.
İçinde faz modülasyonu taşıyıcı faz, veri sinyaline göre değiştirilir. Bu tür modülasyonda, faz değiştirildiğinde frekansı da etkiler, bu nedenle bu modülasyon da frekans modülasyonu altına girer.
Analog modülasyon (AM, FM ve PM) gürültüye daha duyarlıdır. Gürültü bir sisteme girerse, devam eder ve alıcıya kadar taşınır. Bu nedenle, bu dezavantaj dijital modülasyon tekniği ile giderilebilir.
AM
Dijital Modülasyon
Daha kaliteli ve verimli iletişim için dijital modülasyon tekniği kullanılır. Dijital modülasyonun analog modülasyona göre temel avantajları arasında izin verilen güç, kullanılabilir bant genişliği ve yüksek gürültü bağışıklığı bulunur. Dijital modülasyonda, bir mesaj sinyali analogdan dijital mesaja dönüştürülür ve ardından bir taşıyıcı dalga kullanılarak modüle edilir.
Taşıyıcı dalga, sinyal modüle edilecek şekilde darbeler oluşturmak için anahtarlanır veya açılır ve kapanır. Analoga benzer şekilde, burada taşıyıcı dalganın genlik, frekans ve faz değişimi gibi parametreler dijital modülasyon tipine karar verir.
dijital modülasyon türleri Amplitude Shift Keying, Frequency Shift Keying, Phase Shift Keying, Differential Phase Shift Keying, Quadrature Phase Shift Keying, Minimum Shift Keying, Gaussian Minimum Shift Keying, Orthogonal Frequency Division Multiplexing, vb. gibi sinyal ve uygulama türüne bağlıdır. , şekilde gösterildiği gibi.
Genlik kaydırma anahtarlaması, dijital formattaki temel bant sinyali veya mesaj sinyaline bağlı olarak taşıyıcı dalganın genliğini değiştirir. Düşük bant gereksinimleri için kullanılır ve gürültüye duyarlıdır.
Frekans kaydırmalı anahtarlamada, dijital verilerdeki her sembol için taşıyıcı dalganın frekansı değiştirilir. Şekilde gösterildiği gibi daha büyük bant genişliğine ihtiyaç duyar. Benzer şekilde, faz kaydırmalı anahtarlama, her bir sembol için taşıyıcının fazını değiştirir ve gürültüye karşı daha az duyarlıdır.
Frekans modülasyonu
Frekans modülasyonlu bir dalga oluşturmak için, radyo dalgasının frekansı, giriş sinyalinin genliğine göre değiştirilir.
Frekans modülasyonu
Ses dalgası, radyo frekansı taşıyıcı sinyalinkiyle modüle edildiğinde, üretilen frekans sinyali, frekans seviyesini değiştirecektir. Dalganın yukarı ve aşağı hareket ettiği varyasyon not edilmelidir. Bu, sapma olarak adlandırılır ve genellikle kHz sapması olarak temsil edilir.
Örnek olarak, sinyalin + veya - 3kHz'lik bir sapması olduğunda, ± 3kHz olarak temsil edilir. Bu, taşıyıcı sinyalin yukarı ve aşağı doğru 3kHz sapması olduğu anlamına gelir.
Frekans spektrumunda (88.5 - 108 MHz aralığında) çok yüksek frekans aralığına ihtiyaç duyan yayın istasyonları, kesinlikle yaklaşık ± 75 kHz olan büyük miktarda sapmaya ihtiyaç duyarlar. Buna geniş bant frekans modülasyonu denir. Bu aralıktaki sinyaller, yüksek kaliteli iletimlere yardımcı olma kabiliyetine sahipken, aynı zamanda daha yüksek bant genişliği gerektirirler. Genel olarak, her WBFM için 200kHz'ye izin verilir. Dar bant FM için ise ± 3 kHz'lik bir sapma yeterlidir.
Bir FM dalgası uygularken, modülasyonun etki aralığını bilmek daha faydalıdır. Bu, geniş bant veya dar bant FM sinyali olup olmadığını sinyal tipini bilmek gibi faktörleri belirtmede parametre olarak duruyor. Ayrıca, kanal aralığı, alıcının bant genişliği ve diğerleri gibi faktörler üzerinde bir etki gösterdiği için, sistemdeki tüm alıcıların veya vericilerin standartlaştırılmış modülasyon aralığına uyarlanacak şekilde programlandığından emin olmaya da yardımcı olur.
Dolayısıyla, modülasyon seviyesini belirtmek için modülasyon indeksi ve sapma oranı parametreleri belirlenmelidir.
Farklı olan frekans modülasyonu türleri aşağıdakileri dahil edin.
Dar bant FM
- Bu, modülasyon indeksi değerinin çok düşük olduğu yerlerde frekans modülasyonu türü olarak adlandırılır.
- Modülasyon indeksi değeri olduğunda<0.3, then there will be an only carrier and corresponding sidebands having bandwidth as twice the modulating signal. So, β ≤ 0.3 is called narrow band frequency modulation.
- Maksimum modülasyon frekansı aralığı 3 kHz'dir
- Maksimum frekans sapma değeri 75 kHz'dir
Geniş bant FM
- Bu, modülasyon indeksi değerinin büyük olduğu durumlarda frekans modülasyonu türü olarak adlandırılır.
- Modülasyon indeksi değeri> 0.3 olduğunda, modüle edici sinyalin iki katı bant genişliğine sahip ikiden fazla yan bant olacaktır. Modülasyon indeksi değeri arttığında, yan bant sayısı da artar. Bu nedenle, β> 0.3, dar bant frekans modülasyonu olarak adlandırılır.
- Maksimum modülasyon frekansı aralığı 30 Hz - 15 kHz arasındadır
- Maksimum frekans sapma değeri 75 kHz'dir
- Bu frekans modülasyonu, dar bant frekans modülasyonunun neredeyse 15 katı ileride olan daha yüksek bir bant genişliği aralığına ihtiyaç duyar.
İletişim sisteminde kullanılan diğer modülasyon teknikleri şunlardır:
- İkili faz kaydırmalı anahtarlama
- Diferansiyel faz kaydırmalı anahtarlama
- Diferansiyel kuadratür faz kaydırmalı anahtarlama
- Ofset kuadratür faz kaydırmalı anahtarlama
- Ses FSK
- Çoklu FSK
- Çift tonlu FSK
- Minimum vardiya anahtarlaması
- Gauss minimum kaydırmalı anahtarlama
- Kafes kodlu modülasyon tipi
Çeşitli Modülasyon Türlerinin Avantajları
İletim amacıyla, boyutu anten modülasyon tekniği önerilmeden önce çok büyük olması gerekir. Sıfır düzeyde bozulmaya sahip uzun mesafeli iletişim olmayacağından iletişim düzeyi kısıtlanır.
Dolayısıyla, modülasyonun gelişmesiyle birlikte, kullanmanın birçok faydası vardır. iletişim sistemleri . Ve modülasyonun avantajları şunlardır:
- Antenin boyutu küçültülebilir
- Hiçbir tür sinyal konsolidasyonu olmaz
- İletişim aralığı genişletildi
- Çoğullama olasılığı olacak
- Bant genişliği gereksinimlere göre ayarlanabilir
- Alım kalitesi artar
- Daha iyi performans ve etkinlik
Çeşitli Modülasyon Türlerinin Uygulamaları
Çok çeşitli modülasyon teknikleri vardır ve bunlar:
- Müzik miksajı ve manyetik teyp kayıt sistemlerinde kullanılır
- Yeni doğan çocuklar için EEG izlemeyi izlemek için
- Telemetride kullanılır
- Kullanılan radar
- FM yayın teknikleri
Bu makaleyi karmaşık hale getirmekten kaçınmak için, dijital iletişim sistemleri hakkında bazı matematiksel denklemler ve derinlemesine bilgiler bundan muaf tutulmuştur. Ancak, bu makaleyi ortaya çıkarmak için gösterilen çabalar, farklı iletişim sistemindeki modülasyon türleri . Ayrıca, ne olduğu konusunda net bir fikre sahip olmak daha önemlidir.
