Modülasyon

İletişim teknolojisinde (yayıncılıkta) kullanılan bir yöntem. Yöntem başlarda anten yoluyla yapılan yayınlar için öngörülmüş ise de, günümüzde kablolu, kablosuz her tür iletişimde kullanılmaktadır.

Modülasyon gereği

Yayıncılıkta ilke ses, görüntü veya data gibi bir bilginin bir anten yardımıyla elektromanyetik dalga olarak çevreye yayınlanmasıdır. Mikrofon yardımıyla ses, kamera yardımıyla da görüntü elektrik sinyalleri haline getirilir. Fakat, bu sinyallerin olduğu gibi anten yardımıyla yayınlanması aşağıda belirtilen üç sebepten ötürü olanaksızdır.

a. Antenin fiziki boyutu yayınlanmak istenen sinyalin dalga boyu ile karşılaştırılabilir olmalıdır. Mesela, yansıtıcı yüzey üzerine monteli monopol antenin boyu dalga boyunun yaklaşık olarak dörtte biri olmalıdır. Oysa, ses sinyalinin dalgaboyu 10 000 km ile 20 km arasında değişir. Bu kadar uzun dalga boyları doğal olarak anten yoluyla iletişimin önünde engeldir. (Örnek ses için verilmiştir. Ama durum görüntü sinyali için de böyledir.)

b. Yukarıda verilen 10 000 ve 20 km değerlerinden ilki kalın, ikincisi ince seslerin sınır değeridir. Bu sebepten, yayın sırasında anten boyunun program içeriğine göre durmadan değiştirilmesi gerekir. Çok kısa süre içinde, anten boyutunun durmadan değiştirilmesi teknolojik olanakların çok ötesindedir.

c. Öte yandan, çok sayıda alıcının izlenebildiği bir bölgede alıcının birbirine karıştırmadan bütün yayınları izlemesi gerekir. Oysa bütün yayıncıların yayınladıkları elektromanyetik sinyaller aynı alıcıya ulaşarak, yayını izlenemeyecek kadar karıştırırlar.

Çözüm için, modülasyon tekniği geliştirilmiştir. Modülasyonda ses veya görüntü sinyali yayınlanmaz. Radyo frekans (RF, yayın frekansı) denilen bir başka elektromanyetik dalga yayınlanır. Bu sinyal yüksek frekanslıdır .

Şayet f ile frekans, c ile ışık hızı sabiti ve λ ile dalga boyu gösterilirse,

$\mathbf {\lambda } ={\frac {c}{f}}$

Dalga boyu frekans ile ters orantılı olduğundan RF sinyalinin dalgaboyu ve dolayısıyla anten boyutu nispeten kısadır. Ayrıca, radyo frekans sinyalinin frekansındaki değişim frekansın kendine göre düşük olduğundan ( < % 10 ) anten fiziki boyutunu değiştirmeğe gerek kalmaz. Üstelik, her yayıncı farklı bir RF sinyali kullandığı için, alıcılar farklı RF sinyallerine ayarlanabilir ve farklı yayınlar karışma olmaksızın izlenebilir.

Doğal olarak, RF sinyalinin ses veya görüntü sinyali yerine kullanılması demek, RF sinyalinin ses veya görüntüye ilişkin bilgileri de taşıması demektir. İşte modülasyon ses veya görüntü bilgisinin RF sinyali tarafından taşınmasını sağlayan teknik düzenlemeye verilen isimdir. Bu düzenlemede, RF sinyalinin kimi özellikleri ses veya görüntü sinyali tarafından değiştirilir ki buna modülasyon denilir. Buna bir tür kodlama ya da kipleme de denilebilir.

Modülasyon türleri

Modülasyon için iki temel yöntem vardır.

1.Analog yöntem

2.Sayısal (digital) yöntem

Halen sayısal yöntemler başta bilişim teknolojisi olmak üzere geniş bir uygulama alanına sahiptir (PSK, FSK, ASK, QSK gibi yöntemler). (Ancak, burada karasal yayıncılıkta kullanılan analog yöntemler söz konusu edilmektedir.)

Analog yöntemler şu şekilde sınıflandırılabilir:

1.Sürekli dalga modülasyonu: RF taşıyıcısı sinüs sinyali olan yöntemler:

a. Genlik Modülasyonu (GM, Batı dillerinde AM)

b. Faz Modülasyonu (PM)

c. Frekans Modülasyonu (FM)

2.Darbe modülasyonu: Kısa darbelerle örnekleme alan yöntemler:

a. Darbe genlik modülasyonu (PAM)

b. Darbe genişlik modülasyonu (PWM, PDM)

c. Darbe konum modülasyonu (PPM)

d. Darbe kod modülasyonu (PCM)

Sürekli dalga modülasyonu

RF taşıyıcı sinyal bir sinüs sinyalidir. Bir sinüs sinyali genel olarak şu şekilde gösterilir:

$\mathbf {y(t)} =A\cdot sin(\omega \cdot t+\Phi )$

Burada A genlik, ω= 2•л•f açısal frekans ve Φ faz açısıdır. Sürekli dalga modülasyonunda bu üç parametre de bilgiye bağlı olarak kodlanabilir.

Birinci şekilde modüle eden bilgi sinyali dalga şekli gösterilmiştir. İkinci şekilde genlik modüleli sinyalin, üçüncü şekilde ise frekans modüleli sinyalin dalga şekli gösterilmiştir.

En eski ve köklü modülasyon türü genlik modülasyonudur. Radyolarda uzun, orta ve kısa dalga bantlarında kullanılan modülasyon türü de budur.

Frekans modülasyonu, VHF2 bandından yapılan radyo yayınları ile televizyon ses yayınlarında kullanılır. Faz modülasyonu ise frekans modülasyonu yapan kimi devrelerde bir ara işlem olarak kullanılır.

Ayrıca yukardaki sınıflandırma daha da detaylandırılabilir. Genlik modülasyonunun çift yan bant modülasyonu (DSB), tek yan bant modülasyonu (SSB) ve artık yan bant modülasyonu (VSB) gibi alt türleri vardır. Genlik modülasyonu ile faz modülasyonunun aynı anda kullanılması ise Karesel Genlik Modülasyonu (QUAM) olarak bilinir.

Gerek genlik gerekse frekans modülasyonunda farklı yayınların birbiri ile karışması, farklı RF taşıyıcı frekansları kullanmak suretiyle önlenir. Buna frekans paylaşımı (frequency multiplexing) denir.

GENLİK MODÜLASYONU

Bilgi sinyalinin frekans ve genliğine bağlı olarak, taşıyıcı sinyalinin sadece genliği değiştirilir.Uzak mesafelere gönderilmek istenen düşük frekanslı bilgiler önce elektrik enerjisine çevrilir. Sonra taşıyıcı sinyaller üzerine bindirilerek,elektromanyetik dalgalar şeklinde uzak mesafelere ulaştırılır.

FREKANS MODÜLASYONU

Bir taşıyıcı işaretinin frekansının bilgi işaretinin genliğine bağlı olarak değişmesidir. frekans modülasyonlu dalganın frekansı merkez frekansının üstüne ve altına çıkar. Bir FM 'li dalganın frekansı, modüle eden sinyal genliğinin değişimine bağlı olarak merkez frekansının altında ve üstünde değerler alır. İşte taşıyıcı frekansının, modüle eden sinyalin (+) ve (-) tepe değerlerinin sebep olduğu frekans değişme miktarına “frekans sapması (değişme miktarı, deviasyonu)” denir. Modüle eden sinyalin genliği ne kadar büyük ise frekans modülasyonlu sinyalin, frekans değişme miktarı da o kadar fazladır.

Darbe modülasyonu

Darbe modülasyonunda bilgi sinyalinden kısa örnekler alınır. Örnek alma temposu, bilgi sinyalinin değişim temposundan çok daha yüksek olduğundan bu örnekler bilgi sinyalini ifade ederler. Şayet alınan örnekler genlik olarak kalırsa, bu modülasyon darbe genlik modülasyonudur. Ancak örnekler, genlik bilgisi darbe genliği sabit tutularak, darbe genişliği ile de iletilebilir. Bu tür modülasyon darbe genişlik modülasyonudur. Darbe konum modülasyonunda, darbelerin genliği ve genişliği aynıdır. Fakat bilgi sinyaline bağlı olarak, zaman eksenindeki yerleri kaydırılmıştır.

Yarı yarıya sayısal bir sistem sayılabilecek olan darbe kod modülasyonunda ise genlik bilgisi sayısal olarak kodlanmıştır.

Darbe modülasyonunda örnekler kısa süre içinde alınmaktadır. Bu sebeple örnekleme zamanı, birbiri ile karışmaması gereken bir kaç iletişim hattına birden tahsis edilebilir. Karışma, örneklerin farklı zamanlarda alınması suretiyle önlenebilmektedir. Bu tür paylaşıma zaman paylaşımı (time multiplexing) denilir.

Ayrıca bakınız

• Genlik Modülasyonu
• Frekans Modülasyonu
• Mikser (Elektronik)
• Karesel Genlik Modülasyonu