20 Temmuz 2012 Cuma

Frekans Modülasyonu (FM)

Elektronik Mühendisinin Günlüğü - 21.07.2012


Merhabalar.Bugün analog modülasyon tekniklerinden bir diğeri olan frekans modülasyonu(frequency modulation- FM) konusunu inceleyeceğiz.FM nedir? Hangi teknikle uygulanır? Avantajları nelerdir? Ve genlik modülasyonundan hangi konularda ayrılar? sorularına cevap arayacağız.

Bir önceki yazımda modülasyonu tanımlayıp,genlik modülasyonu üzerinde durmuştuk.Orada da bahsettiğim gibi modülasyon için iki sinyal gerekiyordu:


1-Bilgi sinyali (aktarılmak istenen veri)
2-Taşıyıcı sinyal (bilgi sinyalini üzerine kodladığımız yüksek frekanslı sinyal)

Genlik modülasyonunda taşıyıcı sinyalin genliğini bilgi sinyali doğrultusunda değiştiriyor ve frekansını sabit tutup modüle ediyorduk.Frekans modülasyonunda ise işler biraz terse dönüyor.

Frekans modülasyonunda,taşıyıcı sinyalin frekansını bilgi sinyalinin frekansına göre değiştiriyor ve genliğini sabit tutuyoruz.Bu şekilde sinyali modüle ettikten sonra alıcıya gönderiyoruz ve bilindiği üzere alıcıda da bir de modülasyon işlemi yapılıp orijinal sinyale ulaşılıyor.
Şekil:Genlik ve Frekans modülasyonları
Genlik modülasyonunda önemli olan,sinyali olabilecek en uzak mesafeye taşımaktı.Burada sinyalin kalitesi çok önemli olmuyordu.Fakat FM yayıncılıkta sinyalin kalitesi yüksektir.Radyolarda halen FM yayıncılığın kullanılmasının en önemli sebeplerinden biri de sesin kaliteli bir şekilde karşı tarafa taşınmasıdır.Radyo yayıncıları geniş bant genişliğine rağmen FM'i tercih ederler.
FM hakkında bilmemiz gereken bir diğer noktada sinyalin genliğinin modülasyona etkisi.Bilgi sinyalinin genliği ne kadar fazla olursa modülasyona uğramış sinyalin frekans değişimi de o kadar fazladır.Bu bilgi sayesinde,FM sırasında,bilgi sinyalinin genliği hakkında da yorum yapılabilir.

 FM'i AM'den ayıran en önemli özelliklerden biri de bant genişliğidir.AM'de iki tane yan bant oluşurken FM'de bu sayı çok fazladır ve hatta teorik olarak sonsuzdur.Bundan dolayıdır ki FM'de bant genişliği hesaplamak AM kadar kolay olmuyor.Bunun için değişik yöntemler var ve Bessel fonksiyonları da bu yöntemlerden biri.

SNR konusunu daha önceki yazılarımda işlemiştim.FM'de SNR önemli bir sorundur.Radyo yayınını FM ile yapmak istediğinizde karşınıza ciddi manada SNR sorunu çıkar.Sesin ana ve harmonik bileşenleri vardır.Ana frekansta sorun olmaz çünkü ana frekansın genliği gürültünün genliğinden çok yüksektir.Asıl sorun harmonik bileşenlerdedir çünkü harmonik bileşenlerin frekansları yüksek olsa da genlikleri küçüktür.Bu sorunu çözmek için alıcı ve verici de yapılan yöntemler vardır:

*Önvurgu (preemphasis) >> Verici
*Artvurgu (deemphasis) >> Alıcı

SNR(S/N) sorunun çözmek için,düşük genlikli harmonik bileşenleri vericide güçlendiriyor ve genliklerini artırıyoruz.Böylece sinyal gürültüye göre güçlendiği için SNR büyüyor (Gürültü sabit). Bu işleme önvurgu(preemphasis) denir.Tabi ki bu işlemle sinyalin karakteristiğini değiştirdiğimiz için,başka bir işlemle tekrar sinyali eski karakterine çevirmemiz gerekiyor.İşte bu işleme artvurgu(deemphasis) denir ve alıcı kısmında olur.Genlikleri yükseltilmiş harmonik bileşenlerin genlikleri düşürülür.

Frekans modülasyonu hakkında şimdilik söyleyeceklerim bu kadar.Bir  dahaki yazımda 'Faz Modülasyonu' konusuna değinip,modülasyon bahsini şimdilik kapatacağım. Görüşmek üzere.