Analog Haberleşme

Kaynak Mersin Üniversitesi Öğr. Gör. A. Turan ALPER Hazırlayan ve emeği geçen kişilere teşekkürler.ANALOG HABERLEŞME GİRİŞ KONULARI Haberleşme : Anlamlı bir bilginin değiş tokuş edilmesine haberleşme denir. (Exchanging Information). Günümüzde internet haberleşmesinin ve elektronik medyanın gelişmesi iletişim kavramına küresel (global) bir anlam katmış ve iletişim “küresel bilgi değiş-tokuşu “ anlamını kazanmıştır . ( Global Exchanging Information) İletişimin teknik,ekonomik ,sosyal ve kültürel boyutu vardır. Tam , kesintisiz ve yüzde yüz iletişim için iletişim engellerinin aşılması gerekir.

İletişim engelleri:
• mesafe
• iletim ortamı zayıflatmaları
• teknolojiyi takip için yeterli para
• dil ve kültürel farklılıklardır

Uzun mesafeler üzerinden haberleşebilmek için gerekli teknik donanımın sağlanması telekomünikasyonun konusudur.

Dünya İletişim Günü (World Telecommunication Day) : Birleşmiş Milletler tarafından Mayısın 17’ si Dünya İletişim Günü olarak kabul edilmiştir.Dünya İletişim Gününün amaçları:

• Global bilgi toplumunda , sosyal ve ekonomik hayatta iletişimin öneminin tartışılması

• ITU (Intenational Telecom Union) Uluslar arası Telekom Birliğinin çalışmalarının altının çizilmesi ve dikkatlerin ITU’ya dolaylı olarak da Birleşmiş Milletler’e çekilmesidir.

ITU (Intenational Telecom Union)= Uluslararası Telekom Birliği Uluslar arası Telgraf Toplantısı ilk defa 17 Mayıs 1865 yılında Paris’te yapılmıştır. Bu toplantıda telgrafla ilgili ilk standartlar imza altına alınmıştır. Bu toplantı ITU’nun temelini oluşturmuştur. Birleşmiş Milletler Anayasası 1945 yılında kabul edilmiş ve 1947 yılında ITU Birleşmiş Milletler içerisinde bir ihtisas komisyonu olarak kurulmuştur.

Bu komisyonun amacı dünya çapında telekomünikasyon alanında işbirliğini sağlamak ve işletme kolaylıkları geliştirmektir.Teşkilat merkezi Cenevre’dedir. Şu anda 185 ülke ITU’ya üye durumundadır.

Şekil 1 Haberleşme Sisteminin Elemanları

Verici : Gönderilecek işareti ortamda iletilecek şekle sokan veya kodlayan elektronik devrelerdir. Telsiz vericileri 2W-600 W, radyo vericileri 1000 W-10KW, baz istasyonları 25W, cep telefonu 3W (beklemede 500 mw) çıkış gücüne sahiptirler.

İletim Ortamı : Verici tarafından kodlanan sinyali iletmeye yarar. İletim ortamları Kılavuzlu (guided- kablolu) veya kılavuzsuz (unguidedkablosuz olmak) olmak üzere ikiye ayrılır.

Kılavuzlu iletim ortamı: Bakır kablo , bükümlü kablo , koaksiyel kablo, fiberoptik kablo, mikrodalga kılavuzu gibi kablolu ortamları ifade etmek için kullanılır.

Kılavuzsuz iletim ortamı: Hava, su, boşluk gibi doğal ortamlardır.

İletim Ortamından Kaynaklanan bozulmalar ve gürültü : İşaret Zayıflaması (Attenuation): İletişim mesafesi arttıkça sinyal zayıflar ve alıcıya yeterli enerji ulaşmaz.

İşaret distorsiyonu : Ortam üzerinde ilerleyen sinyalin içerdiği farklı frekansların farklı zayıflamalarıla hedefe ulaşması

Gecikme distorsiyonu (dispersiyon) bozulması : Sinyali oluşturan farklı frekansların veya fiber optik kablo içindeki ışık ışınlarının farklı yollar takip etmesi sebebiyle hedefe farklı zamanlarda varmasının sonucu olrak işaret şeklinin değişmesi

Gürültü: İşareti bozan ve sisteme ne zaman gireceği belli olmayan herhangi bir enerjidir.Güneş ışığı,flouresan lamba,motor ateşleme sistemleri birer gürültü kaynağıdır.

Gürültü (bozucu etkiler) Çeşitleri: Interference:İstenmeyen sinyaller sistemimize girerek sinyalimizde bozucu etki meydana getirebilirler. İstenmeyen sinyallerin sisteme girerek sinyali bozmasına interference denir. Interference etkisinden kurtulmak için istenmeyen sinyal kaynakları sistem den uzaklaştırılır.

Termal (Isıl ) Gürültü: Devreyi oluşturan; direnç,transistör vb. elemanlarda bulunan serbest elektronlar ortam sıcaklığı nedeniyle gürültü oluşturabilirler. Bu çeşit gürültü; termal gürültü , beyaz gürültü ya da Johnson gürültüsü olarak isimlendirilirler. Gürültü tarafından oluşturulan güc Johnson güç formülü ile ifade edilir.

Pn=4kTB

Intermodulations Sinyaller harmonik ferkanslarının toplamından oluşur . 1 kHz lik bir kare dalga ;1KHz, 3KHz, 5KHz, 7KHz,…gibi sonsuz sayıda sinüzoidal tek harmonik frekanslarının toplamından oluşur. İki tane farklı kare dalga birlikte yükseltildiklerinde bu frekansların
harmonikleri de beraber yükseltilirler. Bu harmonikler içinde yer alan 2 harmonik frekansının birbirine karışması intermodülasyon gürültüsü meydana getirir.

Crosstalk (Çapraz konuşma) Aynı kılıf içerisinde yan yana bulunan kablolardaki sinyallerin birbirine tesir etmeleridir.Crosstalk etkisinden kurtulmak için kablolar bükümlü yapılır. Shot gürültüsü Shot gürültüsüne transistör gürültüsü de denir. Bir diyot içindeki darbe gürültüsü aşağıdaki formül ile gösterilir.

Darbe Gürültüsü: Çalışma şartlarına bağlı olarak ortaya çıkan etkilerdir.Elektrik motorlarlarının, ateşleme sistemlerinin ,elektromekanik rölelerin ürettikleri gürültüler iletilen data üzerinde bozucu tesir edebilirler

Bell ve Decibell : Sinyaller iletim hattı üzerinde giderken zayıflarlar. Zayıflayan bu sinyaller
tekrarlayıcılar vasıtasıyla yeniden kuvvetlendirilerek hatta verilirler. Zayıflamanın ya da kuvvetlendirmenin logaritmik ölçüsü Bell labaratuvarı tarafından Amerika’lı Alexander Graham Bell’ in hatırasına Bell olarak isimlendirilmiştir. Bell ; bağıl güç ya da voltaj düzeyini logaritmik olarak ifade etmekte kullanılır.

GENLİK MODÜLASYONU

Çift Yan Bant Genlik Modülasyonu Tanımı : Taşıyıcı işaretin genliği bilgi işaretine göre değiştirilirse genlik modülasyonu elde edilir.

Çift Yan Bant Genlik Modülasyonu Elde Edilmesi : Genlik modülasyonu üretmekte kullanılan devreye modülatör denir

Şekil 3.1 Çift Yan Bant Genlik Modülasyonlu verici blok şeması

RADYO ALICILARI

Süperheterodin Alıcı : Radyo alıcıları ortamdaki elektromanyetik sinyali alır kuvvetlendirir ve hoparlöre iletir. Radyo alıcılarında iki özellik bulunur, bunlar 1) Duyarlılık 2) Seçicilik Duyarlılık; radyo alıcılarının ortamdaki zayıf sinyalleri yakalayıp kuvvetlendirebilme özelliğidir.

Kuvvetlendirme devreleriyle ilgilidir. Seçicilik; ortamdaki farklı sinyaller içerisinden istediğimizi çekip alabilme özelliğidir. Filtre devreleriyle ilgilidir Radyo alıcısı tasarlarken ilk önce filtre devreleri tasarlanır

Şekil 4.1. Genlik Modüleli süperheterodin radyo alıcısının blok şeması

Elektronik Tuner : Rf yükselteç ,mixer ve lokal osilatör üçlüsünden meydana gelen devreye tuner katı denir. Tuner katının görevi ; sinyali seçip almak, yükseltmek, ve ara frekansı elde etmektir. Farklı frekansları seçmek için tuner katında varikap diyot kullanılıyorsa bu tip tunere elektronik tuner denir.

FREKANS MODÜLASYONU

Frekans Modülasyon İhtiyacı : Yüksek güçlü vericiler yapıldığında sinyal/gürültü oranının iyi olması istenir.Genlik modülasyonlu vericilerde yüksek güçlerde sinyal/gürültü oranı problem olarak karşımıza çıkar.Bu problemden kurtulmak için frekans modülasyonu geliştirilmiştir.GM devrelerine göre FM devrelerinde farklı olarak limiter devreleri, PLL sentezör devreleri ve vurgu (emphasis) devreleri kullanılır. Frekans modülasyonunda taşıyıcı işaretin frekansı, bilgi işaretinin genliğine göre değişir.

Avantajları:
1. Sinyal üzerine binen gürültü seviyesi kesilebildiği için ses kalitesi yüksektir

2. Frekans modülasyonunun gürültü bağışıklığı genlik modülasyonundan daha iyidir.

3. FM in yakalama etkisi vardır. Bu etkiden dolayı istenmeyen sinyalleri kolaylıkla yok edebilir. ( Yakalama etkisi (Capture) :Aynı frekanstaki iki sinyalden hangisinin çıkış gücü fazla ise o sinyal alıcı tarafından alınır.

4. PLL sentezör devreleri kullanır

Dezavantajları
1. FM çok büyük bant genişliği kullanır
2. FM devreleri daha pahalıdır.

STEREO VERİCİ VE ALICILAR

Stereo Sinyal Kodlama/Kod Çözme Teknikleri : “Stereo” kelimesi, yunanca ‘da “üç boyutlu” anlamına gelen bir kelimeden gelmektedir. Modern anlamda stereoda ise üç boyut etkisi, dinleyiciden belli bir mesafe uzaklıkta bulunan iki-kaynaklı bir ses sistemiyle sağlanır. Stereo sistemde alıcı, iki-kaynaklı bir sinyali ayırabilecek, verici de iki kaynaklı program yaratacak şekilde dizayn edilmiştir. Stereo yayın için sadece FM kullanılır.

Diğer modülasyon çeşitleri AM, DSB, SSB gibi FM’in sağladığı kaliteyi sağlayamazlar. Stereo kodlama, FM vericisinin akustik bölümü olarak kabul edilir ve ses devresiyle modülatör arasına yerleştirilir.

Stereo kod çözücü, dedektör ve akustik bölümü arasındaki bir FM alıcısıdır. Şekil 1’deki iki ses kaynağı mikrofon olarak belirtiliyor; fakat herhangi bir çift-program kaynağı olabilirdi. Sol kanal için “L” (left), sağ kanal için se “R” (right) kullanılmıştır. Her kanal, bağımsız bir ön amplifikatöre sahiptir ve her kanalın çıkış seviyelerini dengelemek için genel bir kazanç kontrolü vardır. Genel kullanıma sunulan yeni bir sistem genellikle mevcut sistem ile uyumludur. Stereo yayıncılık, ancak FM-mono iyi bir şekilde kurulup milyonlarca FM-mono alıcısı kullanılmaya başladıktan sonra geliştirilmiştir.

Stereo kodlama prosedürü standartlaştırılırken, mevcut sistem ile uyumlu olmasına dikkat edilmiştir. Yani tek-kanal alıcısının iki ses kanalının, kalite kaybı olmadan bir hoparlörden alabilmesi için iki ses kaynağı birleştirilmiştir. İki kanal alıcısı kullanan dinleyici aynı programı, iki ses kaynağı tarafından kullanılan iki hoparlörden, aynı anda duyacaktır.

Bu işin ilk kısmını gerçekleştirmek için, sol ve sağ kanal sesleri mono-akustik (teksesli) bir program oluşturmak amacıyla 50 Hz ile 15 kHz arasında bir frekansla basitçe birbirine eklenir. Bu sinyal “L+R” olarak adlandırılır. Bu, Şekil 1’de iki kare dalgasının toplamı olarak; Şekil 2’de de 50 Hz ve 15 kHz arası banttaki frekansların, herhangi bir kombinasyonu olarak gösterilmiştir. (burada kare dalgalar devre performansını anlamayı kolaylaştırmak için kullanılmıştır; gerçek hayatta programlamanın sinüzoidal olacağı açıktır).

İkinci kısımda fazladan birkaç adım daha vardır. Ön amplifikatörden sonra, sağ kanal (R) sinyali, sol kanal (L) sesine göre ters çevrilir. (180° faz kaydırması). Herhangi bir genel verici amplifikatör veya ters çevirici op-amp (işlem amplifikatörü) devresi bunu sağlar. Daha sonra ters çevrilen R sinyali (-R), L sinyaline L – R elde etmek için eklenir. Bu ikinci kümedeki sinyaller aynı frekans aralığında olacaktır, 50 Hz ile 15 kHz arasında, fakat sinyaller ilk kümeye direk olarak eklenmez. Bunun yerine ilk olarak L-R sinyalinin, dengelenmiş modülatördeki 38 KHz taşıyıcı üzerine genlik
modülasyonu yapılır. Bu modülatör, taşıyıcı frekanstaki voltajı durdurur.

Böylece oluşturulan yan band lar, Şekil 2’de gösterildiği gibi, 38 KHz ‘in 15 kHz altından(yani
23 kHz) 38 KHz ‘in 15 kHz üstüne (yani 53 kHZ) frekans bandında yer alır. L-R sinyalinin (dengelenmiş) modülasyonlu yan bağları, iki küme arasında karışma imkanı tanımadan modüle olmamış L+R sinyaline eklenebilir çünkü frekans ayrımı vardır ve de biri modüle olmuş diğeri olmamıştır.

Bilgi İşareti
Taşıyıcı İşaret
Modüleli İşaret
Modüleli İşaretin Analizi
Modüleli İşaret Zarfı
Genlik Modülasyonunun Matematiksel İfadesi
Çift Yan Bant Genlik Modülasyonun Matematiksel İfadesi
Modülasyon İndisi
Trapezoidal Dalga Şekilleri
ÇYB (DSB) Genlik Modüleli Şekillerin Anlamı
Genlik Modülasyonunun Osiloskop İle Bulunması
ÇYB (DSB) Genlik Modülasyonunda Güç Hesabı
Tek Yan Bant Modülasyon
TekYan Bant Modülasyonunun Elde Edilmesi
SSB (Tek Yan Bant Modülasyonu) Elde Etme Metodları
İki filtre kullanan SSB Verici
İki kristal kullanan SSB Verici

yukarıda özetler verilmiştir