ELEKTRONİKTE GENLİK MODÜLASYONU NEDİR

GENLİK MODÜLASYONU

Bu modülasyon türünde, bilgi sinyalinin frekans ve genliğine bağlı olarak, taşıyıcı sinyalinin sadece genliği değiştirilir. Uzak mesafelere gönderilmek istenen düşük frekanslı ses veya müzik şeklindeki bilgiler önce elektriki enerjiye çevrilir. Sonra taşıyıcı (RF) sinyal üzerine bindirilerek, elektromanyetik dalgalar şeklinde uzak mesafelere yayınlanır.

Prensibi

Modülasyon için iki önemli sinyalin olması şarttır. Bunlar bilgi sinyali ve taşıyıcı sinyalidir. Bunlardan frekansı düşük olan uzak mesafelere gönderilecek olan bilgi sinyali, frekansı yüksek olan ise hamal vazifesi gören taşıyıcı sinyalidir. 100 KHz. ve 5 KHz. ‘lik iki ayrı sinyalden hangisinin bilgi, hangisinin taşıyıcı olduğunu tespit edebiliriz.


Şekil 4.1 – Genlik Modülasyonlu Dalganın Oluşumu

Şekil 4.1 ‘de 5 KHz. ‘lik bilgi sinyali ile 100 KHz. ‘lik taşıyıcının modülasyonu gösterilmiştir.

Şekilde gösterildiği gibi alçak frekanslı bilgi sinyalinin pozitif (+) alternanslarında taşıyıcının genliği artar. En büyük genlik, bilgi sinyalinin (+) peak noktasında elde edilir. Alçak frekanslı bilgi sinyalinin negatif (-) alternanslarında ise taşıyıcının genliği azalır. En küçük genlik ise, bilgi sinyalinin (-) peak noktasında elde edilir. Böylece taşıyıcının genliği, bilgi sinyaline göre değiştirilmiş olur.

Burada modüle eden sinyal, bilgi sinyalidir. Modüle edilen ise taşıyıcıdır.

Bir genlik modüleli (A-M) sinyalin, zamana göre eşitliği;

EA – M(t) = [EC + Em(t)].cosWt ‘dir.

Bu eşitliği açarsak;

EA – M(t) = [EC + Em . cosWmt].cosWct

EA – M(t) = EC.cosWct + Em.cosWmt . cosWct

cos a . cos b = (1/2) cos(a+b) + (1/2)cos(a-b)
olduğundan;

EA – M(t) = EC cosWct + (Em / 2) cos (WC + Wm)t + (Em / 2) cos (Wc – Wm)t

Wct = 2π fct (Taşıyıcı sinyalinin açısal frekansı)
Wmt = 2π fmt (Bilgi sinyalinin açısal frekansı) olduğundan;

EA – M(t) =
Ec cos 2π fct + (Em/2) cos 2π (fc + fm) t +
(Em/2) cos 2π (fc – fm) t
Taşıyıcı Sinyali
Üst Kenar Band
Alt Kenar Band

Yapılan matematiksel işlemden anlaşılacağı gibi bir A-M sinyal 3 bileşenden oluşur.

A-M SİNYAL
Taşıyıcı Sinyali Üst Kenar Band Alt Kenar Band

Bu sinyallerden herhangi birisinin olmaması halinde elde edilen sinyal, A-M sinyal değildir. A-M sinyal olabilmesi için üç sinyalin olması şarttır.

EA – M(t) = EC cos 2π fc t + (Em / 2) cos 2π (fc + fm) t + (Em / 2) cos 2π (fc – fm)t

formülünde;

EC = Taşıyıcının genliği
fc = Taşıyıcının frekansı
fc + fm = Üst kenar bandın (ÜKB) frekansı
fc – fm = Alt kenar bandın (AKB) frekansı
(Em / 2)= ÜKB ve AKB ‘ın genliğini gösterir.

(fc + frn) gibi toplam frekanslar ÜKB ‘ı, (fc – fm) gibi fark frekanslar ist AKB ‘ı oluşturur. Genlik modülasyonu neticesinde; taşıyıcı sinyali, taşıyıcınır üstünde ÜKB, taşıyıcının altında ise AKB oluşur. Kenar bandların genliği ise eşittir.

Örneğin, 100 KHz.’lik taşıyıcı ile 5 KHz.lik bilgi sinyali A – M ‘na tabi tutulursa, meydana gelecek üst kenar bandın frekansı;

FÜKB= 100+5 = 105
Alt kenar bandın frekansı ise;
fAKB = 100-5 = 95 KHz. olacaktır.

Şu anda kenar bandları tanıdığımıza göre modülasyonun yeni tanımını yapabiliriz:

Alçak frekanslı bilgi sinyalleri ile yüksek frekanslı taşıyıcı sinyallerin elektronik devre elemanı içinde karıştırılarak, taşıyıcı sinyalinin altında ve üstünde olmak üzere iki tarafında yeni frekanslar elde etme işlemine MODÜLASYON denir.

Bilgi sinyali ile taşıyıcı sinyali lineer çalışma yapmayan bir elektronik devre elemanı (transistör) içinde karıştırılır. Eğer lineer çalışma yapan bir devre elemanına bu iki sinyal uygulanırsa, çıkışında girişe benzeyen sinyaller elde edilir. Yani bu durumda giriş ile çıkış doğru orantılıdır. Modülasyon işlemini gerçekleştiren transistörün çalışma noktası nonlinear (linear olmayan) bölgeye kaydırılırsa çıkış, girişe benzemez. Yani çıkıştan girişe benzemeyen, girişten farklı sinyaller alınır. Girişe, farklı frekanslarda iki sinyal uygulandığında, eleman çıkışından, girişe uygulanmayan yeni frekanslarda başka sinyaller alınır. Genlik modülasyonunda, bir elektronik devre elemanına taşıyıcı ve bilgi sinyali olmak üzere iki farklı sinyal uygulandığında, eleman veya devrenin çıkışından farklı frekanslarda kenar bandlar alınır. Bundan dolayıdır ki; modülasyon
lineer çalışma yapmayan bir devre elemanı içinde gerçekleştirilir.

Toplam ve fark frekansları elde etmek için en az iki veya daha fazla sinyalin lineer çalışma yapmayan bir devre içinde karıştırılması işlemine HETERODİN (karıştırma) denir. Heterodin işleminin verici kademesi içindeki uygulamasına MODÜLASYON denir.


Şekil 4.2 – Genlik Modülasyonu

Genlik modülasyonunda esas olarak antenden yayınlanan frekanslar; taşıyıcı, toplam ve fark frekanslar (AKB ve ÜKB) dir. Şekil 4.2 ‘de 5 KHz. ‘lik bilgi ile 100 KHz. ‘lik taşıyıcı sinyali genlik modülasyonuna tabi tutulmuş ve modülasyon neticesinde 105 KHz. ‘lik bir üst kenar band, 95 KHz. ‘lik alt kenar band oluşmuştur. Bilgi sinyalinin frekans ve genliğine bağlı olarak taşıyıcının genliği değiştirilerek genlik modüleli sinyal elde edilmiştir. Burada unutulmaması gereken nokta, genlik modüleli sinyalin frekansı da 100 KHz.’dir Çünküı, modülasyon sonucunda taşıyıcının frekansı değil, genliği değiştirilir.

 

Kenar Band Frekansları ve Band Genişliği

Taşıyıcı ve bilgi sinyali frekanslarının toplamı üst kenar bandı, frekansların farkı ise alt kenar bandı meydana getirir. Taşıyıcı sinyali, ses veya müzik işaretleri ile modüle edilirse, modülasyon sonunda taşıyıcı sinyali sabit kaldığına göre değişik frekans değerlerindeki bilgi sinyal (ses, müzik) frekansı adedinde alt ve üst kenar frekansları meydana gelir. Bu alt ve üst kenar frekanslarının frekans spektrumu üzerinde kapladığı alana ALT KENAR veya ÜST KENAR BAND adı verilir. Taşıyıcı frekansının üstündeki frekansların oluşturduğu banda "üst kenar band", taşıyıcı frekansının altında oluşan frekansların meydana getirdiği banda ise "alt kenar band" adı da verilir.

Genlik modülasyonu sonucunda meydana gelen alt ve üst kenar bandları ile taşıyıcının frekans spektrumu içerisinde kapladığı alana KANAL veya BAND GENİŞLİĞİ (BW) denir ve en yüksek frekanslı modüle eden (bilgi) sinyalin iki katına eşittir.

BW = 2.fm

Modülasyon Zarfı ve Modülasyon Faktörü

Taşıyıcı RF sinyali, alt ve üst kenar bandları ile birlikte modüle edilmiş taşıyıcı sinyalini oluşturur. Buna MÜDÜLELİ DALGA ZARFI, MODÜLASYON ZARFI veya MODÜLASYON TRAPEZİ adı verilir. Şekil 4.3 ‘te modülasyon zarfının şekli gösterilmiştir. Burada bilgi sinyali tepe değerlerinin seviyesini belirlemiştir. Bilgi sinyali olmasaydı AKB ve ÜKB oluşmazdı. Dolayısıyla, bilgi sinyali taşıyıcı, AKB ve ÜKB arasında saklıdır. Dolayısıyla bilgi sinyali, A-M sinyalin band genişliğini belirler.

Modülasyon zarfının genliği ve genlik değişme oranı bilgi sinyalinin frekans ve genliğine bağlı olarak değişir. Modüle eden sinyalin (bilgi) genliği, taşıyıcı sinyal genliğindeki değişme miktarını, bilgi sinyalin frekansı ise taşıyıcı sinyal genliğindeki değişme hızını tayin eder.

Bilgi sinyal genliğinin (Em), taşıyıcı sinyal genliğine (EC) oranına MODÜLASYON FAKTÖRÜ veya İNDEKSİ denir, m ile gösterilir. Birimi yoktur. (Volt/Volt = l)

m = (Em / EC)

Dikkat edilmesi gereken nokta bilgi sinyal genliği hangi birimden (tepeden tepeye, etkin, tepe) alınıyorsa, taşıyıcı sinyal genliği de aynı birimden alınmalıdır.

Modülasyon Yüzdesi ve Modülasyon Yüzdesine Göre Genlik Modülasyonlarının Sınıflandırılması

Modülasyon faktörünün 100 ile çarpımına eşittir. % m ile gösterilir. Modülasyon derinliği, modülasyon derecesi
% m = (Em / EC).100 olarakta bilinir.

Aslında modülasyon yüzdesi; bilgi sinyalinin, taşıyıcının yüzde kaçının modüle edebildiğinin ifadesidir.
Örneğin; modülasyon faktörü 0,8 ise modülasyon yüzdesi % 80 ‘dir. Yani, bilgi sinyali taşıcının % 80 ‘ini modüle edebilmiştir. Geriye kalan % 20 ‘sini modüle edememiştir. Eğer; bilgi sinyali, taşıyıcının tamamını modüle etmişse
% m = % 100 ‘dür.

* A-M ‘de modülasyon yüzdesinin artması, o sinyalin anlaşılırlığını, iyilik derecesini arttırır.

Modülasyon yüzdesi başka yollardan da bulunur:

Emax = EC + Em
Emax (p-p) = 2.Emax
Emin = EC – Em
Emin (p-p) = 2.Emin

olduğuna göre;

m = (Emax – EC) / EC m = (EC – Emin) / EC
m = (Emax – Emin) / (Emax + Emin)
m = [Emax (p-p) – Emin (p-p)] / [Emax (p-p) + Emin (p-p)]

formülünden modülasyon faktörü bulunur.

* Modülasyon yüzdesi ile yukarıdaki formüllerin 100 ile çarpımına eşittir.

Bu yazı Uncategorised kategorisine gönderilmiş. Kalıcı bağlantıyı yer imlerinize ekleyin.

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir