Analog Haberleşme – Modülasyon

Modülasyon Nedir ?

Günlük konuşmalarımızda sesimiz 300 ile 3000 Hz arasında bir değer alır. Duyulabilir ses spektrumu 20 ile 20kHz aralığındadır. Bu düşük frekanslı mesaj sinyali temel bant(baseband) sinyali olarak bilinir.

Eğer ki bu temel bant sinyalini uzak mesafelere iletmek istiyorsak, bir takım zorluklar bulunmaktadır. Bu zorlukları ele almadan önce bilmeliyiz ki temel bant sinyali direkt olarak iletilemez. Fakat bu sinyaller yüksek frekanslı periyodik sinyallerin yardımı ile iletilebilmektedir. Bu yüksek frekanslı sinyaller, taşıyıcı sinyal olarak bilinir. Burada sorulması gereken soru şudur: ” Temel bant sinyalini veya mesaj sinyalini, taşıyıcı sinyale nasıl empoze ederiz?”

Bildiğiniz üzere sinyaller 3 temel özellike sahiptir. Bunlar; genlik, faz ve frekanstır. İşte modülasyon işlemi, taşıyıcı sinyalin genlik, faz veya frekans gibi özelliklerinden birinin temel bant sinyaline göre değiştiği bir süreçtir. Bu değişen özelliğe göre farklı türde modülasyon işlemleri vardır. Fakat bu türleri göstermeden önce modülasyonun neden gerekli olduğuna bir bakalım.

Modülasyon kullanımındaki ilk neden anten boyutunu küçültmektir. Bir sinyal kablosuz olarak iletildiğinde, anten boyutu oldukça önemlidir. Anten boyu, gönderilen sinyalin dalga boyu ile orantılıdır. Diyelim ki anten boyu dalga boyunun 1/4’üne eşit. Frekans ve dalga boyu arasındaki ilişkinin aşağıdaki formüldeki gibi olduğunu biliyoruz.

Diyelim ki iletilecek sinyalin frekansı 10kHz olsun. Bu durumda dalga boyunu bulmak için formülü kullandığımızda 3.10^8/(10^4)’ten dalga boyu 30000m çıkacaktır. Farklı bir örnekte, iletilen sinyalin 10MHz olduğunu varsayalım, bu durumda yine aynı formülü kullandığımızda

Anten boyunun dalga boyutunun 4’te biri olduğunu varsaydığımızda, burada anten boyunun 7,5 metreye düşmüş olduğunu gördük.

Modülasyon kullanımının bir diğer amacı ise karışımı engellemektir. Bunu daha iyi betimlemek için aynı odadan birden fazla kişinin tek bir kişiye aynı anda konuştuğunu hayal edin. Bu durumda dinleyen kişi hiç birşey anlamayacaktır. Doğru mu?

Aynı şekilde yaklaşık olarak aynı frekans değerlerine sahip 5 ayrı ses sinyalini tek bir kanal üzerinden modülasyonsuz olarak iletirsek bu sinyaller arasında bir karışma olacaktır ve alıcı, iletilen sinyali alamayacaktır. Fakat bunun yerine, her sinyal farklı taşıyıcı frekanslarda modüle edilseydi herhangi bir karışıklık olmayacaktı ve her sinyal kendi alıcısında demodüle edilecekti. Bunun ardından her mesaj alıcısına iletilmiş olacaktı. Dolayısıyla, modülasyon kullanarak, karışıklığı azaltabiliriz.

Bu amaçlar tutorialspointte aşağıdaki gibi listelenmiştir.
Anten boyutunun küçültülmesi
Sinyal karışımını engellemek
Artan iletişim aralığı
Sinyallerin çoklanması
Bant genişliği ayarlama imkanı
İyileştirilmiş alım kalitesi

Sinyal türüne göre modülasyon, analog ve dijital olarak ikiye ayrılır. Mesaj sinyali; analog ise analog modülasyon, dijital ise dijital modülasyon yapılır. Taşıyıcı sinyal türüne göre analog modülasyon daha fazla sınıflandırılabilir. Bunlar sürekli dalga modülasyonu ve darbe modülasyonlarıdır. Eğer ki taşıyıcı sinyal, sinüs sinyali gibi sürekli bir sinyal ise bu modülasyon sürekli dalga modülasyonu olarak bilinir. Diğer bir tarafta, eğer ki taşıyıcı sinyal bir darbe sinyali ise o halde bu darbe modülasyonu olarak bilinir.

Sürekli dalga modülasyonu da kendi arasında Genlik Modülasyonu(AM), Frekans Modülasyonu(FM) ve Faz Modülasyonu(PM) olarak 3’e ayrılır.

Types of Analog Modulation
Bu görsel sürekli dalga modülasyonunu güzel bir şekilde özetlemektedir. Ek olarak aşağıdaki youtube linkinden 6:20’den itibaren izleyebilirsiniz. Görselde mavi çizgiler mesaj sinyalini temsil etmektedir.

Darbe Modülasyonu ise Darbe Genlik Modülasyonu(PAM), Darbe Genişlik Modülasyonu(PWM), Darbe Konumu Modülasyonu(PPM) ve Pulse Code Modülasyonu(PCM) olarak 4’e ayrılmaktadır.

pulse modulation ile ilgili görsel sonucu
Görseli aldığım link: http://www.vias.org/albert_ecomm/aec13_radio_systems_025.html

What is Modulation? Different Types of Modulation Techniques

https://www.tutorialspoint.com/analog_communication/analog_communication_modulation.htm