İletişim İlkeleri - Hızlı Kılavuz

İletişim kelimesi, "paylaşmak" anlamına gelen Latince "commūnicāre" kelimesinden gelir. İletişim, bilgi alışverişi için temel adımdır.

Örneğin beşikteki bir bebek, annesine ihtiyaç duyduğu bir çığlıkla iletişim kurar. Bir inek tehlikede olduğunda yüksek sesle molar. Bir kişi bir dil yardımıyla iletişim kurar. İletişim, paylaşılacak köprüdür.

Communication iki veya daha fazla birey arasında kelimeler, eylemler, işaretler vb. yollarla bilgi alışverişi süreci olarak tanımlanabilir.

İletişim İhtiyacı

Herhangi bir canlı için, bir arada yaşarken, bazı bilgilerin değiş tokuş edilmesi gerekliliği ortaya çıkar. Ne zaman bir bilgi alışverişi ihtiyacı ortaya çıksa, bazı iletişim araçları mevcut olmalıdır. İletişim araçları jestler, işaretler, semboller veya bir dil gibi herhangi bir şey olabilir, ancak iletişim ihtiyacı kaçınılmazdır.

İnsan iletişiminde dil ve jestler önemli bir rol oynarken, sesler ve eylemler hayvan iletişimi için önemlidir. Bununla birlikte, bir mesajın iletilmesi gerektiğinde, bir iletişimin kurulması gerekir.

İletişim Sisteminin Parçaları

İletişimi sağlayan herhangi bir sistem, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi üç önemli ve temel bölümden oluşur.

• Sendermesaj gönderen kişidir. Sinyalin iletildiği bir verici istasyon olabilir.

• Channel hedefe ulaşmak için mesaj sinyallerinin geçtiği ortamdır.

• Receivermesajı alan kişidir. İletilen sinyalin alındığı bir alıcı istasyon olabilir.

Sinyal nedir?

Bir bilgiyi jestler, sesler, eylemler vb. Gibi bazı yollarla iletmek şu şekilde adlandırılabilir: signaling. Bu nedenle, bir sinyal birsource of energy which transmits some information. Bu sinyal, gönderen ve alıcı arasında iletişim kurulmasına yardımcı olur.

Bir mesajı iletmek için bir mesafe kat eden bir elektriksel dürtü veya bir elektromanyetik dalga, signal iletişim sistemlerinde.

Karakteristiklerine bağlı olarak, sinyaller esas olarak iki tipte sınıflandırılır: Analog ve Dijital. Analog ve Dijital sinyaller, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi ayrıca sınıflandırılır.

Analog Sinyal

Zamanla değişen bir miktarı temsil eden sürekli, zamanla değişen bir sinyal, Analog Signal. Bu sinyal, kendisini temsil eden miktarın anlık değerlerine göre zamana göre değişmeye devam eder.

Misal

100 litre kapasiteli bir tankı bir saatte (sabah 6'dan akşam 7'ye kadar) dolduran bir musluğu düşünelim. Depoyu doldurma kısmı, değişen zamana göre değişir. Yani, 15 dakika (6:15) sonra tankın çeyrek kısmı dolarken, sabah 6: 45'te tankın 3 / 4'ü dolar.

Depodaki değişen su bölümlerini değişen zamana göre grafiklendirmeye çalışırsanız aşağıdaki şekle benzeyecektir.

Bu görselde gösterilen sonuç zamana göre değiştiğinden (arttığından), bu time varying quantityAnalog miktar olarak anlaşılabilir. Şekilde eğimli bir çizgi ile bu durumu temsil eden sinyal,Analog Signal. Analog sinyaller ve analog değerlere dayalı iletişime,Analog Communication.

Dijital sinyal

Doğası gereği ayrık olan veya biçim olarak sürekli olmayan bir sinyal, bir sinyal olarak adlandırılabilir. Digital signal. Bu sinyalin, sanki belirli bir anda türetilmiş gibi, önceki değerlere dayanmayan ayrı ayrı gösterilen ayrı değerleri vardır.

Misal

20 öğrencisi olan bir sınıf düşünelim. Bir hafta içindeki katılımları planlanırsa aşağıdaki şekle benzeyecektir.

Bu şekilde değerler ayrı ayrı belirtilmiştir. Örneğin Çarşamba günü sınıfa katılım 20, Cumartesi ise 15'tir. Bu değerler tek tek ve ayrı ayrı düşünülebilir, dolayısıyla şöyle adlandırılırlar.discrete values.

Yalnızca 1'ler ve 0'lara sahip olan ikili rakamlar çoğunlukla şu şekilde adlandırılır: digital values. Bu nedenle, 1'leri ve 0ları temsil eden sinyaller aynı zamandadigital signals. Dijital sinyaller ve dijital değerlere dayalı iletişime,Digital Communication.

Periyodik Sinyal

Modelini belirli bir süre boyunca tekrarlayan herhangi bir analog veya dijital sinyale, Periodic Signal. Bu sinyalin deseni tekrar tekrar devam ettirilir ve varsayılması veya hesaplanması kolaydır.

Misal

Sanayide bir makineyi düşünürsek birbiri ardına gerçekleşen süreç sürekli ve tekrar eden bir işlemdir. Örneğin, hammaddeyi tedarik etmek ve sınıflandırmak, malzemeyi partiler halinde işlemek, bir yük ürünü birbiri ardına paketlemek vb. Belirli bir prosedürü tekrar tekrar uygulayın.

İster analog ister dijital olarak değerlendirilsin böyle bir işlem aşağıdaki gibi grafiksel olarak gösterilebilir.

Periyodik Sinyal

Modelini belirli bir süre boyunca tekrar etmeyen herhangi bir analog veya dijital sinyale, Aperiodic Signal. Bu sinyalin paterni devam ettirilir, ancak model tekrarlanmaz ve varsayılması veya hesaplanması o kadar kolay değildir.

Misal

Bir kişinin günlük rutini, göz önünde bulundurulduğunda, farklı işler için farklı zaman aralıkları alan birçok çalışma türünden oluşur. Zaman aralığı veya iş sürekli tekrar etmiyor. Örneğin, bir kişi sabahtan akşama kadar aynı zaman diliminde dişlerini sürekli fırçalamayacaktır.

İster analog ister dijital olarak değerlendirilsin böyle bir işlem aşağıdaki gibi grafiksel olarak gösterilebilir.

Genelde iletişim sistemlerinde kullanılan sinyaller, ihtiyaca göre analog olarak iletilen veya dijitale dönüştürülen ve daha sonra iletilen doğası gereği analogdur.

Ancak, bir sinyalin herhangi bir dış parazit veya gürültü ilavesinin etkisi olmadan ve solmadan bir mesafeye iletilmesi için, adı verilen bir işlemden geçmesi gerekir. Modulation, sonraki bölümde tartışılacak.

Sinyal, bağırdığınızda çıkan ses dalgası gibi herhangi bir şey olabilir. Bu haykırış ancak belli bir mesafeye kadar duyulabilir. Ancak aynı dalganın uzun bir mesafe kat etmesi için, orijinal sinyalin parametrelerini bozmadan bu sinyale güç katan bir tekniğe ihtiyacınız olacak.

Sinyal Modülasyonu nedir?

Bir mesaj taşıyan sinyalin belirli bir mesafeden iletilmesi gerekir ve güvenilir bir iletişim kurması için, mesaj sinyalinin orijinal özelliklerini etkilememesi gereken yüksek frekanslı bir sinyalden yardım alması gerekir.

Mesaj sinyalinin özellikleri, değiştirilirse, içerdiği mesaj da değişir. Bu nedenle mesaj sinyaline dikkat etmek bir zorunluluktur. Yüksek frekanslı bir sinyal, harici parazitlerden etkilenmeden daha uzun bir mesafeye kadar gidebilir. Bu kadar yüksek frekanslı sinyalin yardımını alıyoruz.carrier signalmesaj sinyalimizi iletmek için. Böyle bir süreç basitçe Modülasyon olarak adlandırılır.

Modulation modüle edici sinyalin anlık değerlerine göre taşıyıcı sinyalin parametrelerini değiştirme işlemidir.

Modülasyon İhtiyacı

Ana bant sinyalleri doğrudan iletim için uyumsuzdur. Böyle bir sinyal için, daha uzun mesafeler kat etmek için, modüle edici sinyalin parametrelerini etkilemeyen yüksek frekanslı bir taşıyıcı dalga ile modüle edilerek gücünün artırılması gerekir.

Modülasyonun Avantajları

Modülasyon uygulanmamışsa, iletim için kullanılan anten çok büyük olmalıydı. Dalga bozulmadan bir mesafeye gidemediğinden iletişim alanı sınırlanır.

Aşağıda, iletişim sistemlerinde modülasyonu uygulamanın avantajlarından bazıları verilmiştir.

• Anten boyutu küçülür.
• Sinyal karışımı oluşmaz.
• İletişim aralığı artar.
• Sinyallerin çoklanması meydana gelir.
• Bant genişliğinde ayarlamalara izin verilir.
• Alım kalitesi artar.

Modülasyon İşlemindeki Sinyaller

Aşağıda, modülasyon sürecindeki üç sinyal türü bulunmaktadır.

Mesaj veya Modülasyon Sinyali

İletilecek bir mesajı içeren sinyale, message signal. Bu, iletilmesi için modülasyon sürecinden geçmesi gereken bir temel bant sinyalidir. Bu nedenle, aynı zamandamodulating signal.

Taşıyıcı Sinyali

Belirli bir fazı, frekansı ve genliği olan ancak bilgi içermeyen yüksek frekanslı sinyale carrier signal. Bu boş bir sinyaldir. Sadece modülasyondan sonra sinyali alıcıya taşımak için kullanılır.

Modüle edilmiş Sinyal

Modülasyon işleminden sonra ortaya çıkan sinyale, modulated signal. Bu sinyal, modüle edici sinyal ve taşıyıcı sinyalin bir kombinasyonudur.

Modülasyon Türleri

Pek çok modülasyon türü vardır. Kullanılan modülasyon tekniklerine bağlı olarak, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi sınıflandırılırlar.

Modülasyon türleri genel olarak sürekli dalga modülasyonu ve darbe modülasyonu olarak sınıflandırılır.

Sürekli dalga Modülasyonu

Sürekli dalga modülasyonunda, taşıyıcı dalga olarak yüksek frekanslı bir sinüs dalgası kullanılır. Bu ayrıca genlik ve açı modülasyonuna bölünmüştür.

• Yüksek frekanslı taşıyıcı dalganın genliği, modüle edici sinyalin anlık genliğine göre değiştirilirse, böyle bir teknik denir. Amplitude Modulation.

• Taşıyıcı dalganın açısı modüle edici sinyalin anlık değerine göre değiştirilirse, böyle bir teknik denir. Angle Modulation.

  Açı modülasyonu ayrıca frekans ve faz modülasyonuna bölünmüştür.

  • Taşıyıcı dalganın frekansı, modüle edici sinyalin anlık değerine göre değiştirilirse, böyle bir teknik denir. Frequency Modulation.

  • Yüksek frekanslı taşıyıcı dalganın fazı, modülasyon sinyalinin anlık değerine göre değiştirilirse, böyle bir teknik denir. Phase Modulation.

Darbe Modülasyonu

Darbe modülasyonunda, bir taşıyıcı dalga olarak periyodik bir dikdörtgen darbeler dizisi kullanılır. Bu ayrıca analog ve dijital modülasyona bölünmüştür.

İçinde analog modulation teknikte, bir darbenin genliği, süresi veya konumu, temel bant modüle edici sinyalin anlık değerlerine göre değişirse, böyle bir teknik olarak adlandırılır. Pulse Amplitude Modulation (PAM) veya Pulse Duration/Width Modulation (PDM/PWM)veya Pulse Position Modulation (PPM).

İçinde digital modulationkullanılan modülasyon tekniği Pulse Code Modulation (PCM)analog sinyal 1'ler ve 0'lar dijital formuna dönüştürülür. Sonuç, kodlanmış bir darbe dizisi olduğundan, buna PCM denir. Bu daha da geliştirildiDelta Modulation (DM), sonraki bölümlerde tartışılacaktır. Dolayısıyla, PCM, analog sinyallerin dijital bir forma dönüştürüldüğü bir tekniktir.

Herhangi bir iletişim sisteminde, sinyalin iletimi sırasında veya sinyali alırken, bazı istenmeyen sinyaller iletişime girerek alıcı için rahatsız edici hale gelir ve iletişimin kalitesini sorgular. Böyle bir rahatsızlık denirNoise.

Gürültü nedir?

Gürültü bir unwanted signalorijinal mesaj sinyalini engelleyen ve mesaj sinyalinin parametrelerini bozan. İletişim sürecindeki bu değişiklik, mesajın değişmesine neden olur. Kanala veya alıcıya girilmesi daha olasıdır.

Gürültü sinyali, aşağıdaki örneğe bakılarak anlaşılabilir.

Bu nedenle, gürültünün modeli ve sabit frekansı veya genliği olmayan bir sinyal olduğu anlaşılmaktadır. Oldukça rastgele ve tahmin edilemez. Tamamen ortadan kaldırılamasa da, genellikle onu azaltmak için önlemler alınır.

En yaygın gürültü örnekleri şunlardır:

• Hiss radyo alıcılarında ses

• Buzz telefon görüşmelerinin ortasında ses

• Flicker televizyon alıcılarında vb.

Gürültünün Etkileri

Gürültü, sistem performansını etkileyen uygunsuz bir özelliktir. Gürültünün etkileri aşağıdadır.

Gürültü, sistemlerin çalışma aralığını sınırlar

Gürültü dolaylı olarak en zayıf sinyale bir amplifikatör tarafından yükseltilebilecek bir sınır koyar. Karıştırıcı devresindeki osilatör, gürültü nedeniyle frekansını sınırlayabilir. Bir sistemin çalışması, devrelerinin çalışmasına bağlıdır. Gürültü, bir alıcının işleyebileceği en küçük sinyali sınırlar.

Gürültü alıcıların hassasiyetini etkiler

Hassasiyet, belirtilen kaliteli çıktıyı elde etmek için gerekli minimum giriş sinyali miktarıdır. Gürültü, bir alıcı sistemin hassasiyetini etkiler ve sonuçta çıktıyı etkiler.

Gürültü Türleri

Gürültünün sınıflandırılması, kaynağın türüne, gösterdiği etkiye veya alıcıyla olan ilişkisine vb. Göre yapılır.

Gürültünün üretilmesinin iki ana yolu vardır. Biri bazılarının içindenexternal source diğeri ise bir internal source, alıcı bölümünde.

Dış kaynak

Bu gürültü, genellikle iletişim ortamında veya kanalında meydana gelebilecek dış kaynaklar tarafından üretilir. Bu gürültü tamamen ortadan kaldırılamaz. En iyi yol, gürültünün sinyali etkilemesini önlemektir.

Örnekler

Bu tür gürültünün en yaygın örnekleri şunlardır:

• Atmosferik gürültü (atmosferdeki düzensizlikler nedeniyle).

• Güneş gürültüsü ve kozmik gürültü gibi dünya dışı gürültü.

• Endüstriyel gürültü.

Dahili Kaynak

Bu gürültü, çalışırken alıcı bileşenleri tarafından üretilir. Sürekli çalışma nedeniyle devrelerdeki bileşenler az sayıda gürültü üretebilir. Bu gürültü ölçülebilir. Uygun bir alıcı tasarımı, bu dahili gürültünün etkisini azaltabilir.

Örnekler

Bu tür gürültünün en yaygın örnekleri şunlardır:

• Termal ajitasyon gürültüsü (Johnson gürültüsü veya Elektrik gürültüsü).

• Atış gürültüsü (elektronların ve deliklerin rastgele hareketinden dolayı).

• Geçiş süresi gürültüsü (geçiş sırasında).

• Çeşitli gürültü, titreme, direnç etkisi ve karıştırıcı tarafından oluşturulan gürültü vb. İçeren başka bir gürültü türüdür.

Sinyal gürültü oranı

Signal-to-Noise Ratio (SNR) ... ratio of the signal power to the noise power. SNR değeri ne kadar yüksekse, alınan çıktının kalitesi de o kadar büyük olacaktır.

Farklı noktalardaki sinyal-gürültü oranı aşağıdaki formüller kullanılarak hesaplanabilir -

$$ Giriş \: SNR = (SNR) _I = \ frac {Ortalama \: güç \: / \: modülasyon \: sinyal} {Ortalama \: güç \: / \: gürültü \: \: giriş} $$

$$ Çıkış \: SNR = (SNR) _O = \ frac {Ortalama \: güç \: arasında \: demodüle edilmiş \: sinyal} {Ortalama \: güç \: / \: gürültü \: \: çıkışta} $$

Liyakat Figürü

Oranı output SNR to the input SNR olarak adlandırılabilir Figure of merit (F). İle gösterilirF. Bir cihazın performansını açıklar.

$$ F = \ frac {(SNR) _O} {(SNR) _I} $$

Bir alıcının liyakat rakamı -

$$ F = \ frac {(SNR) _O} {(SNR) _C} $$

Bu böyledir çünkü bir alıcı için kanal giriştir.

Bir sinyali analiz etmek için temsil edilmesi gerekir. İletişim sistemlerindeki bu temsil iki türdendir -

• Frekans alanı gösterimi ve
• Zaman alanı gösterimi.

1 kHz ve 2 kHz frekanslı iki sinyal düşünün. Her ikisi de aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi zaman ve frekans alanında temsil edilir.

Zaman alanı analizi, belirli bir zaman dilimi boyunca sinyal davranışını verir. Frekans alanında sinyal, frekansa göre matematiksel bir fonksiyon olarak analiz edilir.

Filtreleme, yükseltme ve karıştırma gibi sinyal işlemenin yapıldığı yerlerde frekans alanı gösterimi gereklidir.

Örneğin aşağıdaki gibi bir sinyal düşünüldüğünde içinde gürültünün olduğu anlaşılır.

Orijinal sinyalin frekansı 1 kHz olabilir, ancak bu sinyali bozan belirli bir frekansın gürültüsü bilinmemektedir. Bununla birlikte, aynı sinyal, bir spektrum analizörü kullanılarak frekans alanında temsil edildiğinde, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi çizilir.

Burada, orijinal sinyale eklenen gürültüyü temsil eden birkaç harmonik gözlemleyebiliriz. Bu nedenle, sinyal gösterimi sinyallerin analiz edilmesine yardımcı olur.

Frekans alanı analizi, istenen dalga modellerinin oluşturulmasına yardımcı olur. Örneğin, bir bilgisayardaki ikili bit desenleri, bir CRO'daki Lissajous desenleri, vb. Zaman alanı analizi, bu tür bit desenlerini anlamaya yardımcı olur.

Modülasyon teknikleri türleri arasında ana sınıflandırma Sürekli dalga Modülasyonu ve Darbe Modülasyonudur. Sürekli dalga modülasyon teknikleri ayrıca ikiye ayrılırAmplitude Modulation ve Angle Modulation.

Sürekli bir dalga, herhangi bir aralık olmaksızın sürekli olarak devam eder ve bilgiyi içeren temel bant mesaj sinyalidir. Bu dalganın modüle edilmesi gerekiyor.

Standart tanıma göre, "Taşıyıcı sinyalin genliği, modüle edici sinyalin anlık genliğine göre değişir." Yani bilgi içermeyen taşıyıcı sinyalin genliği, bilgi içeren her anda sinyalin genliğine göre değişir. Bu, aşağıdaki şekillerle iyi bir şekilde açıklanabilir.

İlk gösterilen modüle edici dalga mesaj sinyalidir. Bir sonraki, sadece yüksek frekanslı bir sinyal olan ve hiçbir bilgi içermeyen taşıyıcı dalgadır. Sonuncusu, sonuçta oluşan modüle edilmiş dalga iken.

Taşıyıcı dalganın pozitif ve negatif zirvelerinin hayali bir çizgi ile birbirine bağlı olduğu gözlemlenebilir. Bu çizgi, modülasyon sinyalinin tam şeklini yeniden oluşturmaya yardımcı olur. Taşıyıcı dalga üzerindeki bu hayali çizgiyeEnvelope. Mesaj sinyali ile aynıdır.

Matematiksel İfade

Aşağıda bu dalgalar için matematiksel ifade verilmiştir.

Dalgaların Zaman Alan Temsili

Modüle edici sinyalin -

$$ m (t) = A_mcos (2 \ pi f_mt) $$

Taşıyıcı sinyali -

$$ c (t) = A_ccos (2 \ pi f_ct) $$

Nerede A_m = modüle edici sinyalin maksimum genliği

A_c = taşıyıcı sinyalin maksimum genliği

Genlik Modülasyonlu dalganın standart formu şu şekilde tanımlanır:

$$ S (t) = A_c [1 + K_am (t)] cos (2 \ pi f_ct) $$

$$ S (t) = A_c [1+ \ mu cos (2 \ pi f_mt)] cos (2 \ pi f_ct) $$

$$ Nerede, \ mu = K_aA_m $$

Modülasyon endeksi

Bir taşıyıcı dalga, modüle edildikten sonra, modüle edilmiş seviye hesaplanırsa, böyle bir girişim olarak adlandırılır. Modulation Index veya Modulation Depth. Bir taşıyıcı dalganın maruz kaldığı modülasyon seviyesini belirtir.

Modüle edilmiş dalganın zarfının maksimum ve minimum değerleri sırasıyla A _max ve A _min ile temsil edilmektedir .

Modülasyon İndeksi için bir denklem geliştirmeye çalışalım.

$$ A_ {max} = A_c (1+ \ mu) $$

A _max'da cos θ değeri 1 olduğundan

$$ A_ {min} = A_c (1- \ mu) $$

Bu yana, A, en _dakika çünkü θ değeri -1

$$ \ frac {A_ {max}} {A_ {min}} = \ frac {1+ \ mu} {1- \ mu} $$

$$ A_ {max} - \ mu A_ {max} = A_ {min} + \ mu A_ {min} $$

$$ - \ mu (A_ {max} + A_ {min}) = A_ {min} -A_ {max} $$

$$ \ mu = \ frac {A_ {max} -A_ {min}} {A_ {max} + A_ {min}} $$

Dolayısıyla, Modülasyon İndeksi denklemi elde edilir. µmodülasyon indeksini veya modülasyon derinliğini belirtir. Bu genellikle yüzdelik olarak adlandırılırPercentage Modulation. Yüzde olarak gösterilen modülasyonun kapsamıdır ve şu şekilde gösterilir:m.

Mükemmel bir modülasyon için, modülasyon indeksinin değeri 1 olmalıdır, bu da modülasyon derinliğinin% 100 olması gerektiği anlamına gelir.

Örneğin, bu değer 1'den küçükse, yani modülasyon indeksi 0.5 ise, o zaman modüle edilmiş çıktı aşağıdaki şekle benzeyecektir. Düşük modülasyon olarak adlandırılır. Böyle bir dalgaya birunder-modulated wave.

Modülasyon indeksinin değeri 1'den büyükse, yani 1.5 veya daha fazla ise, dalga bir over-modulated wave. Aşağıdaki şekle benzeyecektir.

Modülasyon indeksinin değeri arttıkça, taşıyıcı 180 ° 'lik bir faz dönüşü yaşar, bu da ilave yan bantlara neden olur ve dolayısıyla dalga bozulur. Bu tür aşırı modüle edilmiş dalga, ortadan kaldırılamayan girişime neden olur.

Genlik Modülasyonunun Bant Genişliği

Bant genişliği, sinyalin en düşük ve en yüksek frekansları arasındaki farktır.

Genlik modülasyonlu dalga için, bant genişliği şu şekilde verilir:

$$ BW = f_ {USB} -f_ {LSB} $$

$$ (f_c + f_m) - (f_c-f_m) $$

$$ = 2f_m = 2W $$

Nerede W mesaj bant genişliği

Dolayısıyla, genlik modülasyonlu dalga için gereken bant genişliğinin modüle edici sinyalin frekansının iki katı olduğunu bilmeliyiz.

Genlik Modülasyonu veya Faz Modülasyonu sürecinde, modüle edilmiş dalga, taşıyıcı dalga ve iki yan banttan oluşur. Modüle edilmiş sinyal, taşıyıcı frekansı haricinde tüm bantta bilgiye sahiptir.

Yan bant

Bir Sidebandtaşıyıcı frekansın düşük ve yüksek frekansları olan gücü içeren bir frekanslar grubudur. Her iki yan bant da aynı bilgileri içerir. Frekans alanındaki genlik modülasyonlu dalganın temsili aşağıdaki şekilde gösterildiği gibidir.

Görüntüdeki her iki yan bant da aynı bilgileri içerir. İki yan bant ile birlikte bir taşıyıcı içeren böyle bir sinyalin iletimi şu şekilde adlandırılabilir:Double Sideband Full Carrier sistem veya basitçe DSB-FC. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi çizilmiştir.

Ancak böyle bir iletim verimsizdir. Gücün üçte ikisi hiçbir bilgi taşımayan taşıyıcıda boşa harcanıyor.

Bu taşıyıcı bastırılırsa ve tasarruf edilen güç iki yan banda dağıtılırsa, böyle bir işlem şöyle adlandırılır Double Sideband Suppressed Carrier sistem veya basitçe DSBSC. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi çizilmiştir.

Şimdi, iki yan bant aynı bilgiyi iki kez taşıdığından, neden bir yan bandı bastıramıyoruz diye bir fikir edindik. Evet, bu mümkün.

Taşıyıcı ile birlikte yan bantlardan birinin bastırılması ve tek bir yan bandın iletilmesi işlemine denir. Single Sideband Suppressed Carrier sistem veya basitçe SSB-SC veya SSB. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi çizilmiştir.

Tek bir yan bandı ileten bu SSB-SC veya SSB sistemi, hem taşıyıcı hem de diğer yan bant için ayrılan güç bunu iletmek için kullanıldığından, yüksek güce sahiptir. Single Sideband (SSB).

Bu nedenle, bu SSB tekniği kullanılarak yapılan modülasyona SSB Modulation.

Yan Bant Modülasyonu - Avantajlar

SSB modülasyonunun avantajları şunlardır:

• Kaplanan bant genişliği veya spektrum alanı AM ve DSB sinyallerinden daha azdır.

• Daha fazla sayıda sinyalin iletilmesine izin verilir.

• Güç tasarrufu sağlanır.

• Yüksek güç sinyali iletilebilir.

• Daha az gürültü var.

• Sinyal solmasının meydana gelmesi daha az olasıdır.

Yan Bant Modülasyonu - Dezavantajları

SSB modülasyonunun dezavantajları şunlardır:

• SSB sinyalinin üretimi ve tespiti karmaşık bir süreçtir.

• SSB vericisi ve alıcısı mükemmel bir frekans kararlılığına sahip olmadıkça sinyalin kalitesi etkilenir.

Yan Bant Modülasyonu - Uygulamalar

SSB modülasyonunun uygulamaları şunlardır:

• Güç tasarrufu gereksinimleri ve düşük bant genişliği gereksinimleri için.

• Kara, hava ve denizcilik mobil iletişiminde.

• Noktadan noktaya iletişimde.

• Radyo iletişiminde.

• Televizyonda, telemetri ve radar iletişiminde.

• Amatör radyo vb. Askeri iletişimde.

SSB modülasyonu durumunda, filtrelerden bir yan bant geçtiğinde, bant geçiş filtresi pratikte mükemmel çalışmayabilir. Bunun sonucunda bazı bilgiler kaybolabilir.

Bu nedenle, bu kaybı önlemek için, aralarında bir uzlaşma olan bir teknik seçilir. DSB-SC ve SSB, Olarak adlandırılan Vestigial Sideband (VSB)tekniği. İsmin türetildiği "bir parça" anlamına gelen vestige kelimesi.

Artık Yan Bant

Atık olduğu için her iki yan bant iletim için gerekli değildir. Ancak tek bir bant iletilirse bilgi kaybına yol açar. Dolayısıyla bu teknik gelişti.

Vestigial Sideband Modulation veya VSB Modulation sinyalin bir kısmının adı verilen süreçtir vestigebir yan bant ile birlikte modüle edilir. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi bir VSB sinyali çizilebilir.

Bu teknikte üst yan bandın yanı sıra alt yan bandın bir kısmı da iletilmektedir. Parazitleri önlemek için VSB'nin her iki tarafına çok küçük genişlikte bir koruma bandı döşenmiştir. VSB modülasyonu çoğunlukla televizyon yayınlarında kullanılır.

İletim Bant Genişliği

VSB ile modüle edilmiş dalganın iletim bant genişliği şu şekilde temsil edilir:

$$ B = (f_ {m} + f_ {v}) Hz $$

Nerede,

f_m = Mesaj bant genişliği

f_v = Artık yan bandın genişliği

VSB Modülasyonu - Avantajlar

VSB'nin avantajları aşağıdadır -

• Yüksek verimli.

• Bant genişliğinde azalma.

• Yüksek doğruluk gerekmediğinden filtre tasarımı kolaydır.

• Düşük frekanslı bileşenlerin iletimi güçlük çekmeden mümkündür.

• İyi faz özelliklerine sahiptir.

VSB Modülasyonu - Dezavantajlar

VSB'nin dezavantajları aşağıdadır -

• SSB ile karşılaştırıldığında bant genişliği daha fazladır.

• Demodülasyon karmaşıktır.

VSB Modülasyonu - Uygulama

VSB'nin en göze çarpan ve standart uygulaması, television signals. Ayrıca, bant genişliği kullanımı düşünüldüğünde bu en uygun ve verimli tekniktir.

Sürekli dalga modülasyonundaki diğer modülasyon türü, Angle Modulation. Açı Modülasyonu, taşıyıcının frekansının veya fazının mesaj sinyaline göre değiştiği işlemdir. Bu ayrıca frekans ve faz modülasyonuna bölünmüştür.

• Frekans Modülasyonu, taşıyıcı sinyalin frekansını mesaj sinyali ile doğrusal olarak değiştirme işlemidir.

• Faz Modülasyonu, taşıyıcı sinyalin fazını mesaj sinyali ile doğrusal olarak değiştirme işlemidir.

Şimdi bu konuları daha detaylı tartışalım.

Frekans modülasyonu

Genlik modülasyonunda, taşıyıcının genliği değişir. Ancak Frekans Modülasyonunda (FM), taşıyıcı sinyalin frekansı, modüle edici sinyalin anlık genliğine göre değişir.

Taşıyıcı sinyalin genliği ve fazı sabit kalırken taşıyıcının frekansı değişir. Aşağıdaki şekillere bakılarak bu daha iyi anlaşılabilir.

Modüle edilmiş dalganın frekansı, mesaj sinyali sıfırda olduğunda taşıyıcı dalga frekansı olarak sabit kalır. Mesaj sinyali maksimum büyüklüğüne ulaştığında frekans artar.

Bu, modüle edici veya mesaj sinyalinin genliğindeki artışla birlikte, taşıyıcı frekansı arttığı anlamına gelir. Benzer şekilde, modüle edici sinyalin genliğindeki azalma ile frekans da azalır.

Matematiksel Gösterim

Taşıyıcı frekansı olsun f_c

Mesaj sinyalinin maksimum genliğindeki frekans = f_c + Δf

Mesaj sinyalinin minimum genliğindeki frekans = f_c - Δf

FM modülasyonlu frekans ile normal frekans arasındaki fark şu şekilde adlandırılır: Frequency Deviation ve ile gösterilir Δf.

Taşıyıcı sinyalin frekansının yüksekten düşüğe veya düşükten yükseğe sapması şu şekilde adlandırılabilir: Carrier Swing.

Carrier Swing = 2 × frekans sapması

= 2 × Δf

FM WAVE Denklemi

FM dalgasının denklemi -

$$ s (t) = A_ccos [W_ct + 2 \ pi k_fm (t)] $$

Nerede,

A_c = taşıyıcının genliği

w_c = taşıyıcının açısal frekansı = 2πf_c

m(t) = mesaj sinyali

FM ayrılabilir Narrowband FM ve Wideband FM.

Dar bant FM

Dar Bant FM'in özellikleri aşağıdaki gibidir -

• Bu frekans modülasyonunun küçük bir bant genişliği vardır.

• Modülasyon indeksi küçüktür.

• Yelpazesi taşıyıcı, USB ve LSB'den oluşur.

• Bu, polis telsizi, ambulanslar, taksiler vb. Gibi mobil iletişimlerde kullanılır.

Geniş bant FM

Geniş Bant FM'in özellikleri aşağıdaki gibidir -

• Bu frekans modülasyonunun sonsuz bant genişliği vardır.

• Modülasyon indeksi büyük, yani daha yüksek 1.

• Spektrumu, bir taşıyıcı ve etrafına yerleştirilmiş sonsuz sayıda yan banttan oluşur.

• Bu, FM radyo, TV vb. Eğlence yayını uygulamalarında kullanılır.

Faz Modülasyonu

Frekans modülasyonunda, taşıyıcının frekansı değişir. Ama içindePhase Modulation (PM)taşıyıcı sinyalin fazı, modüle edici sinyalin anlık genliğine göre değişir.

Taşıyıcı sinyalin genliği ve frekansı sabit kalırken, taşıyıcının fazı değişir. Aşağıdaki şekillere bakılarak bu daha iyi anlaşılabilir.

Modüle edilmiş dalganın fazı, bir dalgadaki faz kaymasının gerçekleşebileceği sonsuz noktalara sahiptir. Modüle edici sinyalin anlık genliği, taşıyıcının fazını değiştirir. Genlik pozitif olduğunda, faz bir yönde değişir ve genlik negatif ise faz ters yönde değişir.

PM ve FM arasındaki ilişki

Faz değişimi, modüle edilmiş dalganın frekansını değiştirir. Dalganın frekansı da dalganın fazını değiştirir. İlişkili olmalarına rağmen, ilişkileri doğrusal değildir. Faz modülasyonu, FM üretmenin dolaylı bir yöntemidir. Bir faz modülatörü tarafından üretilen frekans kayması miktarı, modülasyon frekansı ile artar. Bunu telafi etmek için bir ses ekolayzır kullanılır.

PM Dalgası için Denklem

PM dalgasının denklemi -

$$ s (t) = A_ccos [W_ct + k_pm (t)] $$

Nerede,

A_c = taşıyıcının genliği

w_c = taşıyıcının açısal frekansı = 2πf_c

m(t) = mesaj sinyali

Faz modülasyonu mobil iletişim sistemlerinde kullanılırken, frekans modülasyonu esas olarak FM yayını için kullanılır.

Multiplexing birden fazla sinyali ortak bir ortam üzerinden tek bir sinyalde birleştirme işlemidir.

• Süreç şöyle adlandırılır analog multiplexing bu sinyaller doğası gereği analog ise.

• Dijital sinyaller çoklanmışsa, buna digital multiplexing.

Çoğullama ilk olarak telefonda geliştirildi. Tek bir kablo üzerinden göndermek için bir dizi sinyal birleştirildi. Çoklama işlemi, bir iletişim kanalını birkaç mantıksal kanala böler, her birini farklı bir mesaj sinyali veya aktarılacak bir veri akışı için tahsis eder. Çoklama yapan cihaz, birMUX.

Alıcıda yapılan ters işlem, yani birden fazla kanalın çıkarılması işlemine demultiplexing. Demultiplexing yapan cihazaDEMUX.

Aşağıdaki şekiller MUX ve DEMUX konseptini göstermektedir. Birincil kullanımları iletişim alanındadır.

Çoklayıcı Türleri

Analog ve dijital olmak üzere başlıca iki tür çoklayıcı vardır. Ayrıca FDM, WDM ve TDM olarak ayrılırlar. Aşağıdaki şekil bu sınıflandırma hakkında ayrıntılı bir fikir vermektedir.

Pek çok tür çoğullama tekniği vardır. Hepsinden, yukarıdaki şekilde belirtilen genel sınıflandırmaya sahip ana türlere sahibiz. Onlara ayrı ayrı bakalım.

Analog Çoklama

Analog çoklama teknikleri, doğası gereği analog olan sinyalleri içerir. Analog sinyaller, frekanslarına (FDM) veya dalga boylarına (WDM) göre çoklanır.

Frekans Bölmeli Çoğullama

Analog çoklamada en çok kullanılan teknik Frequency Division Multiplexing (FDM). Bu teknik, veri akışlarını tek bir sinyal olarak bir iletişim ortamında göndermek üzere birleştirmek için çeşitli frekanslar kullanır.

Example - Bir dizi kanalı tek bir kabloyla gönderen geleneksel bir televizyon vericisi FDM kullanır.

Dalgaboyu Bölmeli Çoğullama

Dalgaboyu Bölmeli çoğullama (WDM), ışık spektrumunda farklı dalga boylarındaki birçok veri akışının iletildiği analog bir tekniktir. Dalgaboyu artarsa, sinyalin frekansı azalır. MUX çıkışında ve DEMUX girişinde farklı dalga boylarını tek bir hatta dönüştürebilen bir prizma kullanılabilir.

Example - Optik fiber İletişim, farklı dalga boylarını iletişim için tek bir ışıkta birleştirmek için WDM tekniğini kullanır.

Dijital Çoklama

Dijital terimi, ayrık bilgi bitlerini temsil eder. Dolayısıyla, mevcut veriler, ayrık çerçeveler veya paketler şeklindedir.

Zaman Bölmeli Çoğullama (TDM)

TDM'de, zaman çerçevesi aralıklara bölünmüştür. Bu teknik, her mesaj için bir dilim tahsis ederek tek bir iletişim kanalı üzerinden bir sinyal iletmek için kullanılır.

Tüm TDM türlerinden ana olanlar Senkron ve Asenkron TDM'dir.

Senkron TDM

Senkron TDM'de, giriş bir çerçeveye bağlanır. "N" sayıda bağlantı varsa, çerçeve "n" zaman dilimlerine bölünür. Her giriş satırı için bir yuva tahsis edilmiştir.

Bu teknikte, örnekleme oranı tüm sinyaller için ortaktır ve dolayısıyla aynı saat girişi verilir. MUX,same slot her zaman her cihaza.

Eşzamansız TDM

Eşzamansız TDM'de, örnekleme hızı her sinyal için farklıdır ve ortak bir saat gerekli değildir. Tahsis edilen cihaz, bir zaman aralığı için hiçbir şey iletmiyorsa ve boşta duruyorsa, o zaman bu yuvaallotted to another cihaz, senkrondan farklı olarak.

Bu tür TDM, Eşzamansız aktarım modu ağlarında kullanılır.

Çoğullama çözücü

Çoğullama çözücüler, tek bir kaynağı birden çok hedefe bağlamak için kullanılır. Bu süreç, çoğullamanın tersidir. Daha önce de belirtildiği gibi, daha çok alıcılarda kullanılmaktadır. DEMUX'un birçok uygulaması vardır. Haberleşme sistemlerinde alıcılarda kullanılır. Bilgisayarlarda aritmetik ve mantıksal birimde güç sağlamak ve iletişimi iletmek vb. İçin kullanılır.

Çoğullama çözücüler, seri-paralel dönüştürücüler olarak kullanılır. Seri veriler, düzenli aralıklarla DEMUX'a girdi olarak verilir ve çoğullama çözücünün çıkışını kontrol etmek için ona bir sayaç eklenir.

Hem çoklayıcılar hem de çoğullayıcılar iletişim sistemlerinde hem verici hem de alıcı bölümlerinde önemli bir rol oynar.

Radyo ve televizyon alıcılarında frekans bölmeli çoğullama kullanılır. FM'in ana kullanımı radyo iletişimi içindir. FM vericisi ve FM alıcısının yapısına blok diyagramları ve çalışmaları ile birlikte bir göz atalım.

FM Verici

FM vericisi, ses sinyalini bir giriş olarak alan ve FM modülasyonlu dalgaları, iletilecek bir çıkış olarak antene ileten bütün birimdir. FM verici 6 ana aşamadan oluşur. Aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.

FM vericinin çalışması şu şekilde açıklanabilir.

• Mikrofonun çıkışından gelen ses sinyali, modüle edici sinyalin seviyesini artıran ön amplifikatöre verilir.

• Bu sinyal daha sonra gürültüyü filtrelemek ve sinyal-gürültü oranını iyileştirmek için bir ön vurgu ağı görevi gören yüksek geçiş filtresine geçirilir.

• Bu sinyal ayrıca FM modülatör devresine aktarılır.

• Osilatör devresi, modüle edici sinyal ile birlikte modülatöre verilen yüksek frekanslı bir taşıyıcı üretir.

• Çalışma frekansını artırmak için birkaç frekans çarpanı aşaması kullanılır. O zaman bile, sinyalin gücü iletmek için yeterli değildir. Bu nedenle, modüle edilmiş sinyalin gücünü artırmak için sonunda bir RF güç amplifikatörü kullanılır. Bu FM modülasyonlu çıktı, iletilmek üzere nihayet antene aktarılır.

Alıcının Gereksinimleri

Hem AM bandı hem de FM bandı sinyallerini almak için bir radyo alıcısı kullanılır. TespitiAM olarak adlandırılan yöntemle yapılır Envelope Detection ve tespiti FM olarak adlandırılan yöntemle yapılır Frequency Discrimination.

Böyle bir radyo alıcısı aşağıdaki gereksinimlere sahiptir.

• Maliyet etkin olmalıdır.

• Hem AM hem de FM sinyallerini almalıdır.

• Alıcı, istenen istasyonu ayarlayabilmeli ve yükseltebilmelidir.

• İstenmeyen istasyonları reddetme yeteneğine sahip olmalıdır.

• Taşıyıcı frekansı ne olursa olsun, tüm istasyon sinyallerine demodülasyon yapılmalıdır.

Bu gereksinimlerin karşılanması için tuner devresi ve mikser devresi çok etkili olmalıdır. RF karıştırma prosedürü ilginç bir olgudur.

RF Karıştırma

RF karıştırma ünitesi bir Intermediate Frequency (IF) sinyali etkili bir şekilde işlemek için alınan herhangi bir sinyalin dönüştürüldüğü.

RF Mikser, alıcıda önemli bir aşamadır. Ortaya çıkan karışık çıktıyı üretmek için, bir sinyal seviyesinin diğer sinyalin seviyesini etkilediği yerde farklı frekanslarda iki sinyal alınır. Giriş sinyalleri ve elde edilen mikser çıkışı aşağıdaki şekillerde gösterilmektedir.

RF mikserine iki sinyal girdiğinde,

• İlk sinyal frekansı = F₁

• İkinci sinyal frekansı = F₂

Daha sonra ortaya çıkan sinyal frekansları = (F₁ + F₂) ve (F₁ - F₂)

Çıkışta farklı frekanslarda iki sinyalden oluşan bir mikser üretilir.

Bu frekans alanında gözlenirse, model aşağıdaki şekle benzer.

Bir RF mikserinin sembolü aşağıdaki şekle benzer.

İki sinyal, bir sinyalin etkisinin diğer sinyali etkilediği ve her ikisinin de daha önce görüldüğü gibi farklı bir model ürettiği bir sonuç sinyali üretmek için karıştırılır.

FM Alıcı

FM alıcısı, modüle edilmiş sinyali giriş olarak alan ve orijinal ses sinyalini bir çıkış olarak üreten bütün birimdir. Radyo amatörleri ilk radyo alıcılarıdır. Ancak, zayıf duyarlılık ve seçicilik gibi dezavantajları vardır.

Selectivity diğerlerini reddederken belirli bir sinyalin seçilmesidir. Sensitivity en düşük güç seviyesindeyken bir RF sinyalini algılama ve demodüle etme kapasitesidir.

Bu dezavantajların üstesinden gelmek için, super heterodynealıcı icat edildi. Bu FM alıcısı 5 ana aşamadan oluşur. Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibidirler.

RF Tuner Bölümü

Anten tarafından alınan modüle edilmiş sinyal ilk önce tuner circuitbir transformatör aracılığıyla. Tuner devresi, aynı zamanda bir LC devresinden başka bir şey değildir.resonant veya tank circuit. Radyo alıcısının istediği frekansı seçer. Aynı zamanda yerel osilatör ve RF filtresini de ayarlar.

RF Mikser

Tuner çıkışından gelen sinyal, RF-IF converter, karıştırıcı görevi görür. Sabit bir frekans üreten yerel bir osilatöre sahiptir. Burada karıştırma işlemi, alınan sinyalin bir giriş ve yerel osilatör frekansının diğer giriş olmasıyla yapılır. Ortaya çıkan çıktı, karıştırıcı tarafından üretilen iki frekansın [(f ₁ + f ₂ ), (f ₁ - f ₂ )] bir karışımıdır.Intermediate Frequency (IF).

IF üretimi, herhangi bir taşıyıcı frekansa sahip herhangi bir istasyon sinyalinin demodülasyonuna yardımcı olur. Bu nedenle, tüm sinyaller yeterli seçicilik için sabit bir taşıyıcı frekansa çevrilir.

IF Filtresi

Ara frekans filtresi, istenen frekansı geçen bir bant geçiren filtredir. İçinde bulunan istenmeyen yüksek frekanslı bileşenleri ve gürültüyü ortadan kaldırır. IF filtresi,Signal to Noise Ratio (SNR).

Demodülatör

Alınan modüle edilmiş sinyal artık verici tarafında kullanılan işlemle demodüle edilir. Frekans ayrımı genellikle FM tespiti için kullanılır.

Ses amplifikatörü

Bu, algılanan ses sinyalini yükseltmek için kullanılan güç amplifikatörü aşamasıdır. İşlenen sinyale etkili olması için güç verilir. Bu sinyal, orijinal ses sinyalini almak için hoparlöre iletilir.

Bu süper heterodin alıcı, daha iyi SNR, duyarlılık ve seçicilik gibi avantajları nedeniyle iyi kullanılmaktadır.

FM'de gürültü

Gürültünün varlığı FM'de de bir sorundur. İstenilen sinyale daha yakın frekansta güçlü bir girişim sinyali geldiğinde, alıcı bu girişim sinyalini kilitler. Böyle bir fenomen,Capture effect.

SNR'yi daha yüksek modülasyon frekanslarında artırmak için, yüksek geçiş devresi adı verilir. preemphasis, vericide kullanılır. Başka bir devre aradıde-emphasisDüşük geçiş devresi olan alıcıda ters ön vurgu işlemi kullanılır. Ön vurgu ve vurguyu azaltma devreleri, SNR çıkışını etkili bir şekilde artırmak için FM vericide ve alıcıda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Şimdiye kadar sürekli dalga modülasyonu hakkında tartıştık. Şimdi ayrık sinyallerin zamanı. Pulse modulationteknikler, ayrık sinyallerle ilgilenir. Kesintisiz bir sinyali nasıl ayrık olana dönüştürebileceğimizi görelim. Örnekleme adı verilen süreç bize bu konuda yardımcı oluyor.

Örnekleme

Sürekli zaman sinyallerini eşdeğer ayrık zaman sinyallerine dönüştürme işlemi şu şekilde adlandırılabilir: Sampling. Örnekleme sürecinde belirli bir anlık veri sürekli olarak örneklenir.

Aşağıdaki şekil sürekli zaman sinyalini gösterir x(t) ve örneklenmiş bir sinyal x_s(t). Ne zamanx(t) periyodik bir dürtü katarı ile çarpılır, örneklenmiş sinyal x_s(t) elde edildi.

Bir sampling signal periyodik bir bakliyat dizisidir. unit amplitude, eşit zaman aralıklarında örneklenmiş T_solarak adlandırılan Sampling time. Bu veriler anlarda iletilirT_s ve taşıyıcı sinyal kalan zamanda iletilir.

Örnekleme oranı

Sinyalleri ayırmak için örnekler arasındaki boşluk sabitlenmelidir. Bu boşluk şu şekilde adlandırılabilir:sampling period T_s.

$$ Örnekleme \: Sıklık = \ frac {1} {T_s} = f_s $$

Nerede,

T_s = örnekleme zamanı

f_s = örnekleme frekansı veya örnekleme oranı

Örnekleme Teoremi

Örnekleme oranı dikkate alınırken, oranın ne kadar olması gerektiğine dair önemli bir nokta dikkate alınmalıdır. rate of sampling mesaj sinyalindeki veriler kaybolmayacak veya üst üste binmeyecek şekilde olmalıdır.

sampling theorem "bir sinyal hızına göre örneklenirse tam olarak yeniden üretilebilir" diyor f_s maksimum frekansın W iki katına eşit veya daha büyüktür. "

Daha basit kelimelerle ifade etmek gerekirse, orijinal sinyalin etkili bir şekilde yeniden üretimi için, örnekleme oranı en yüksek frekansın iki katı olmalıdır.

Bunun anlamı,

$$ f_s \ geq 2W $$

Nerede,

f_s = örnekleme frekansı

W en yüksek frekans

Bu örnekleme oranına Nyquist rate.

Örnekleme teoremi olarak da adlandırılır Nyquist theorem, bantlı işlevler sınıfı için bant genişliği açısından yeterli örnekleme oranı teorisini sunar.

Sürekli zaman sinyali için x(t)frekans alanındaki bant sınırlı sinyal, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi temsil edilebilir.

Sinyal Nyquist oranının üzerinde örneklenirse, orijinal sinyal geri kazanılabilir. Aşağıdaki şekil, frekans alanında 2w'den daha yüksek bir oranda örneklendiğinde bir sinyali açıklar.

Aynı sinyal 2w'den daha düşük bir oranda örneklenirse, örneklenen sinyal aşağıdaki şekle benzeyecektir.

Yukarıdaki modelden, bilginin üst üste binmesinin yapıldığını ve bunun da bilgi kaybına ve karıştırmaya yol açtığını gözlemleyebiliriz. Bu istenmeyen üst üste binme fenomenineAliasing.

Takma ad, "örneklenmiş versiyonunun spektrumundaki daha düşük frekanslı bir bileşenin kimliğini alan bir sinyalin spektrumundaki yüksek frekanslı bir bileşen fenomeni" olarak adlandırılabilir.

Bu nedenle, örnekleme teoreminde belirtildiği gibi, sinyalin örneklenmesi Nyquist hızında olacak şekilde seçilir. Örnekleme oranı en yüksek frekansın (2W) iki katına eşitse.

Bunun anlamı,

$$ f_s = 2W $$

Nerede,

f_s = örnekleme frekansı

W en yüksek frekans

Sonuç, yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi olacaktır. Bilgiler herhangi bir kayıp olmaksızın değiştirilir. Dolayısıyla, bu iyi bir örnekleme oranıdır.

Sürekli dalga modülasyonundan sonra, sonraki bölüm Darbe modülasyonudur. Darbe modülasyonu ayrıca analog ve dijital modülasyona bölünmüştür. Analog modülasyon teknikleri temel olarak Darbe Genlik Modülasyonu, Darbe Süresi Modülasyonu / Darbe Genişliği Modülasyonu ve Darbe Konum Modülasyonu olarak sınıflandırılır.

Darbe Genlik Modülasyonu

Pulse Amplitude Modulation (PAM) darbe taşıyıcısının genliğinin, mesaj sinyalinin anlık genliği ile orantılı olarak değiştiği bir analog modülasyon şemasıdır.

Darbe genliği modüle edilmiş sinyal, sinyal tüm dalganın yolunu izlediği için orijinal sinyalin genliğini takip edecektir. Doğal PAM'de, Nyquist hızında örneklenen bir sinyal, verimli bir şekilde geçirilerek yeniden oluşturulur.Low Pass Frequency (LPF) kesin kesim frekansı ile

Aşağıdaki şekiller Darbe Genlik Modülasyonunu açıklamaktadır.

PAM sinyali bir LPF'den geçmesine rağmen, distorsiyon olmadan sinyali kurtaramaz. Bu nedenle, bu gürültüyü önlemek için, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi düz tepeden örnekleme yapılır.

Flat-top samplingörneklenen sinyalin, örneklenecek analog sinyale göre sinyal genliğinin değiştirilemediği darbelerde temsil edilebildiği süreçtir. Genliğin tepeleri düz kalır. Bu süreç devre tasarımını basitleştirir.

Darbe Genişliği Modülasyonu

Pulse Width Modulation (PWM) veya Pulse Duration Modulation (PDM) veya Pulse Time Modulation (PTM) darbe taşıyıcısının süresi, genişliği veya zamanının mesaj sinyalinin anlık genliği ile orantılı olarak değiştiği bir analog modülasyon şemasıdır.

Darbenin genişliği bu yöntemde değişir, ancak sinyalin genliği sabit kalır. Genlik sınırlayıcılar, sinyalin genliğini sabit yapmak için kullanılır. Bu devreler genliği istenen bir seviyeye düşürür ve dolayısıyla gürültü sınırlanır.

Aşağıdaki şekiller Darbe Genişliği Modülasyonlarının türlerini açıklamaktadır.

PWM'nin üç çeşidi vardır. Onlar -

• Darbenin ön kenarı sabittir, arka kenar mesaj sinyaline göre değişir.

• Darbenin arka kenarı sabittir, ön kenar mesaj sinyaline göre değişir.

• Darbenin merkezi sabittir, ön kenar ve arka kenar mesaj sinyaline göre değişir.

Bu üç tip, yukarıda verilen şekilde zamanlama aralıklarıyla gösterilmiştir.

Darbe Konum Modülasyonu

Pulse Position Modulation (PPM) darbelerin genliğinin ve genişliğinin sabit tutulduğu, bir referans darbenin konumuna göre her darbenin konumunun mesaj sinyalinin anlık örneklenen değerine göre değiştiği analog modülasyon şemasıdır.

Verici ve alıcıyı eşzamanlı tutmak için vericinin eşzamanlı darbeler göndermesi (veya basitçe eşzamanlı darbeler) gerekir. Bu eşzamanlı darbeler, darbelerin konumunun korunmasına yardımcı olur. Aşağıdaki şekiller Darbe Konum Modülasyonunu açıklamaktadır.

Darbe pozisyon modülasyonu, darbe genişliği modülasyonlu sinyale göre yapılır. Darbe genişliği modüle edilmiş sinyalin her bir sonundaki PPM sinyalindeki darbeler için başlangıç ​​noktası olur. Bu nedenle, bu darbelerin konumu, PWM darbelerinin genişliği ile orantılıdır.

Avantaj

Genlik ve genişlik sabit olduğundan, işlenen güç de sabittir.

Dezavantaj

Verici ve alıcı arasındaki senkronizasyon bir zorunluluktur.

PAM, PWM ve PPM arasında karşılaştırma

Yukarıdaki modülasyon süreçleri arasındaki karşılaştırma tek bir tabloda sunulmaktadır.

PAM	PWM	PPM
Genlik çeşitlidir	Genişlik değişkendir	Pozisyon çeşitlidir
Bant genişliği darbenin genişliğine bağlıdır	Bant genişliği nabzın yükselme süresine bağlıdır	Bant genişliği nabzın yükselme süresine bağlıdır
Anlık verici gücü, darbelerin genliğine göre değişir	Anlık verici gücü, darbelerin genliği ve genişliğine göre değişir	Anlık verici gücü darbelerin genişliği ile sabit kalır
Sistem karmaşıklığı yüksek	Sistem karmaşıklığı düşük	Sistem karmaşıklığı düşük
Gürültü paraziti yüksek	Gürültü paraziti düşük	Gürültü paraziti düşük
Genlik modülasyonuna benzer	Frekans modülasyonuna benzer	Faz modülasyonuna benzer

Şimdiye kadar farklı modülasyon tekniklerinden geçtik. Kalandigital modulation, darbe modülasyonu sınıflandırmasına girer. Dijital modülasyon, ana sınıflandırma olarak Darbe Kodu Modülasyonuna (PCM) sahiptir. Ayrıca delta modülasyonuna ve ADM'ye işlenir.

Darbe Kodu Modülasyonu

Bir sinyal, analog bilgisini ikili bir diziye, yani 1'ler ve 0'lara dönüştürmek için Darbe Kodu modüle edilir. Bir çıktısıPulse Code Modulation (PCM)ikili bir diziye benzeyecektir. Aşağıdaki şekil, belirli bir sinüs dalgasının anlık değerlerine göre bir PCM çıkışı örneğini göstermektedir.

Bir darbe dizisi yerine, PCM bir dizi sayı veya rakam üretir ve bu nedenle bu işleme dijital denir. Bu rakamların her biri, ikili kodda olsa da, o andaki sinyal örneğinin yaklaşık genliğini temsil eder.

Darbe Kodu Modülasyonunda, mesaj sinyali bir dizi kodlanmış darbe ile temsil edilir. Bu mesaj sinyali, sinyali hem zaman hem de genlikte ayrı formda temsil ederek elde edilir.

PCM'nin Temel Öğeleri

Darbe Kod Modülatör devresinin verici bölümü şunlardan oluşur: Sampling, Quantizing ve Encoding, gerçekleştirilen analog-to-digital converterBölüm. Örneklemeden önceki düşük geçiş filtresi, mesaj sinyalinin örtüşmesini önler.

Alıcı bölümündeki temel işlemler regeneration of impaired signals, decoding, ve reconstructionkuantize edilmiş darbe katarı. Aşağıdaki şekil, hem verici hem de alıcı bölümlerinin temel öğelerini temsil eden PCM'nin blok diyagramıdır.

Düşük Geçişli Filtre (LPF)

Bu filtre, mesaj sinyalinin örtüşmesini önlemek için, giriş analog sinyalinde bulunan, mesaj sinyalinin en yüksek frekansından daha büyük olan yüksek frekans bileşenlerini ortadan kaldırır.

Örnekleyici

Bu, orijinal sinyali yeniden oluşturmak için örnek verilerin mesaj sinyalinin anlık değerlerinde toplanmasına yardımcı olan tekniği kullanan devredir. Örnekleme oranı, en yüksek frekans bileşeninin iki katından daha büyük olmalıdırW örnekleme teoremine göre mesaj sinyalinin

Quantizer

Niceleme, aşırı bitleri azaltma ve verileri sınırlama işlemidir. Quantizer'e verildiğinde örneklenen çıktı, fazlalık bitleri azaltır ve değeri sıkıştırır.

Kodlayıcı

Analog sinyalin sayısallaştırılması, kodlayıcı tarafından yapılır. Her nicelenmiş seviyeyi bir ikili kodla belirtir. Burada yapılan örnekleme, örnekleme ve bekletme sürecidir. Bu üç bölüm, dijital dönüştürücüye analog olarak hareket edecektir. Kodlama, kullanılan bant genişliğini en aza indirir.

Rejeneratif Tekrarlayıcı

Kanalın çıkışı, sinyal kaybını telafi etmek ve sinyali yeniden oluşturmak için bir rejeneratif tekrarlayıcı devresine sahiptir. Ayrıca sinyalin gücünü artırır.

Kod çözücü

Kod çözücü devresi, orijinal sinyali yeniden üretmek için darbe kodlu dalga biçiminin kodunu çözer. Bu devre,demodulator.

Yeniden Yapılandırma Filtresi

Rejeneratif devre ve kod çözücü tarafından dijitalden analoğa dönüşüm yapıldıktan sonra, orijinal sinyali geri almak için yeniden yapılandırma filtresi olarak adlandırılan bir düşük geçiş filtresi kullanılır.

Bu nedenle, Darbe Kodu Modülatör devresi verilen analog sinyali sayısallaştırır, kodlar ve örnekler. Daha sonra analog biçimde iletir. Tüm bu süreç, orijinal sinyali elde etmek için ters bir modelde tekrarlanır.

Bir PCM sinyali oluşturmak için izlenen birkaç modülasyon tekniği vardır. Bu teknikler gibisampling, quantization, ve companding orijinal sinyali tam olarak yeniden üretebilen etkili bir PCM sinyali oluşturmaya yardımcı olur.

Niceleme

Analog sinyallerin sayısallaştırılması, analog değerlere yaklaşık olarak eşit olan değerlerin yuvarlanmasını içerir. Örnekleme yöntemi, analog sinyal üzerinde birkaç nokta seçer ve daha sonra bu noktalar, değeri neredeyse stabilize bir değere yuvarlamak için birleştirilir. Böyle bir süreç şöyle adlandırılırQuantization.

Bir analog sinyalin nicelendirilmesi, sinyalin birkaç niceleme seviyesi ile ayrıştırılmasıyla yapılır. Niceleme, amplitüdün örneklenmiş değerlerini sonlu bir seviye seti ile temsil etmektir, bu da bircontinuous-amplitude sample içine discrete-time signal.

Aşağıdaki şekil bir analog sinyalin nasıl nicelleştirildiğini gösterir. Mavi çizgi analog sinyali temsil ederken, kırmızı çizgi nicelenmiş sinyali temsil eder.

Hem örnekleme hem de niceleme bilgi kaybına neden olur. Bir Quantizer çıktısının kalitesi, kullanılan niceleme seviyelerinin sayısına bağlıdır. Nicelenmiş çıktının ayrık genlikleri şöyle adlandırılırrepresentation levels veya reconstruction levels. İki bitişik temsil seviyesi arasındaki boşluğa birquantum veya step-size.

PCM'de genişleme

Kelime Companding kombinasyonudur Compresleme ve ExpandingBu, her ikisini de yaptığı anlamına gelir. Bu, vericideki verileri sıkıştıran ve alıcıda aynı verileri genişleten PCM'de kullanılan doğrusal olmayan bir tekniktir. Bu teknik kullanılarak gürültü ve parazitin etkileri azaltılır.

İki tür Companding tekniği vardır.

A-kanunu Zorlama Tekniği

• Üniform niceleme elde edilir A = 1karakteristik eğrinin doğrusal olduğu ve sıkıştırmanın olmadığı yerlerde.

• A-kanunun başlangıç ​​noktasında orta yükselişi vardır. Dolayısıyla, sıfır olmayan bir değer içerir.

• PCM telefon sistemleri için A-kanunu kompanlaması kullanılır.

• A-law dünyanın birçok yerinde kullanılmaktadır.

µ-yasası Zorlama Tekniği

• Üniform niceleme elde edilir µ = 0karakteristik eğrinin doğrusal olduğu ve sıkıştırmanın olmadığı yerlerde.

• µ-kuralı başlangıçta orta dişe sahiptir. Dolayısıyla sıfır değeri içerir.

• µ-kuralı sıkıştırma, konuşma ve müzik sinyalleri için kullanılır.

• µ-law, Kuzey Amerika ve Japonya'da kullanılmaktadır.

Diferansiyel PCM

PCM tekniği ile kodlandıklarında, yüksek düzeyde korelasyonlu örnekler, geride gereksiz bilgiler bırakır. Bu fazlalık bilgiyi işlemek ve daha iyi bir çıktı elde etmek için, önceki çıktılarından varsayılan örneklenmiş değerleri tahmin etmek ve bunları nicelleştirilmiş değerlerle özetlemek akıllıca bir karardır.

Böyle bir süreç şöyle adlandırılır Differential PCM tekniği.

Daha iyi örnekleme elde etmek için bir sinyalin örnekleme oranı Nyquist oranından daha yüksek olmalıdır. Bir Diferansiyel PCM'deki (DPCM) bu örnekleme aralığı önemli ölçüde azalırsa, örnekten örneğe genlik farkı çok küçüktür, sanki fark1-bit quantization, adım boyutu çok küçüktür, yani Δ (delta).

Delta Modülasyonu nedir?

Örnekleme oranının çok daha yüksek olduğu ve nicelemeden sonraki adım boyutunun daha küçük olduğu modülasyon türü Δböyle bir modülasyon şu şekilde adlandırılır: delta modulation.

Delta Modülasyonunun Özellikleri

• Bir sinyal korelasyonundan tam olarak yararlanmak için aşırı örneklenmiş bir giriş alınır.

• Niceleme tasarımı basittir.

• Giriş dizisi Nyquist oranından çok daha yüksektir.

• Kalite ılımlı.

• Modülatörün ve demodülatörün tasarımı basittir.

• Çıkış dalga formunun merdiven durumu yaklaşımı.

• Adım boyutu çok küçük, yani Δ (delta).

• Bit hızına kullanıcı tarafından karar verilebilir.

• Daha basit uygulama gerektirir.

Delta Modülasyonu, 1 bitlik DPCM şeması olarak da görülen basitleştirilmiş bir DPCM tekniğidir. Örnekleme aralığı kısaldıkça, sinyal korelasyonu daha yüksek olacaktır.

Delta Modülatör

Delta Modulator1 bitlik bir niceleyici ve bir gecikme devresinin yanı sıra iki yaz devresinden oluşur. Aşağıda bir delta modülatörünün blok diyagramı verilmiştir.

Merdiven boşluğuna yaklaştırılmış bir dalga formu, delta modülatörünün adım boyutu delta (Δ). Dalga biçiminin çıktı kalitesi orta düzeydedir.

Delta Demodülatör

Delta demodülatör, bir alçak geçiren filtre, bir yaz ve bir gecikme devresinden oluşur. Öngörü devresi burada elimine edilir ve dolayısıyla demodülatöre varsayılan girdi verilmez.

Aşağıda, delta demodülatörünün blok şeması verilmiştir.

Alçak geçiren filtre birçok nedenden dolayı kullanılır, ancak en belirgin olanı bant dışı sinyaller için parazit gidermedir. Vericide meydana gelebilecek adım boyutu hatası denirgranular noise, burada elimine edilir. Gürültü yoksa, modülatör çıkışı demodülatör girişine eşittir.

DM'nin DPCM'ye Göre Avantajları

• 1 bitlik niceleyici
• Modülatör ve demodülatörün çok kolay tasarımı

Ancak, bazıları var noise in DM ve aşağıda gürültü türleri yer almaktadır.

• Eğim Aşırı yük bozulması (Δ küçük olduğunda)
• Granüler gürültü (Δ büyük olduğunda)

Uyarlanabilir Delta Modülasyonu

Dijital modülasyonda, çıkış dalgasının kalitesini etkileyen adım boyutunu belirlemede bazı problemlerle karşılaşıyoruz.

Daha büyük adım boyutu, modüle etme sinyalinin dik eğiminde gereklidir ve mesajın küçük bir eğime sahip olduğu durumlarda daha küçük bir adım boyutu gereklidir. Sonuç olarak, dakika ayrıntıları gözden kaçar. Bu nedenle, örneklemeyi istenen şekilde elde etmek için adım boyutunun ayarını ihtiyacımıza göre kontrol edebilirsek daha iyi olur. Bu kavramıAdaptive Delta Modulation (ADM).

Dijital Modülasyon, daha fazla bilgi kapasitesi, yüksek veri güvenliği, yüksek kaliteli iletişim ile daha hızlı sistem kullanılabilirliği sağlar. Bu nedenle, dijital modülasyon tekniklerinin analog olanlardan daha büyük miktarlarda veri taşıma kapasiteleri için daha büyük bir talebi vardır.

Pek çok dijital modülasyon tekniği vardır ve bu tekniklerin bir kombinasyonunu da kullanabiliriz. Bu bölümde, en öne çıkan dijital modülasyon tekniklerini tartışacağız.

Genlik kaydırmalı anahtarlama

Ortaya çıkan çıktının genliği, taşıyıcı frekansına bağlı olarak sıfır seviye mi yoksa pozitif ve negatif varyasyon mu olması gerektiğine ilişkin girdi verilerine bağlıdır.

Amplitude Shift Keying (ASK) bir sinyalin genliğindeki değişimler şeklinde ikili verileri temsil eden bir Genlik Modülasyonu türüdür.

Aşağıda, girişiyle birlikte ASK modülasyonlu dalga formu diyagramı verilmiştir.

Modüle edilmiş herhangi bir sinyalin yüksek frekanslı bir taşıyıcısı vardır. ASK modüle edildiğinde ikili sinyal, DÜŞÜK giriş için sıfır değer verir ve YÜKSEK giriş için taşıyıcı çıkış verir.

Frekans kaydırmalı anahtarlama

Çıkış sinyalinin frekansı, uygulanan giriş verilerine bağlı olarak yüksek veya düşük olacaktır.

Frequency Shift Keying (FSK)Taşıyıcı sinyalin frekansının ayrık dijital değişikliklere göre değiştiği dijital modülasyon tekniğidir. FSK, bir frekans modülasyon şemasıdır.

Aşağıda, girişiyle birlikte FSK modülasyonlu dalga formu diyagramı verilmiştir.

FSK modülasyonlu bir dalganın çıkışı, ikili YÜKSEK giriş için frekansı yüksek ve ikili DÜŞÜK giriş için frekansı düşüktür. İkili 1'ler ve 0'lar denirMark ve Space frequencies.

Faz Kaydırma Anahtarlama

Çıkış sinyalinin fazı, girişe bağlı olarak kaydırılır. Bunlar, faz kaymalarının sayısına göre temelde BPSK ve QPSK olmak üzere iki tiptedir. Diğeri ise önceki değere göre fazı değiştiren DPSK'dır.

Phase Shift Keying (PSK)belirli bir zamanda sinüs ve kosinüs girişlerini değiştirerek taşıyıcı sinyalin fazının değiştirildiği dijital modülasyon tekniğidir. PSK tekniği, kablosuz LAN'lar, biyo-metrik, temassız işlemler, RFID ve Bluetooth iletişimi ile birlikte yaygın olarak kullanılmaktadır.

PSK, sinyalin kaydırıldığı aşamalara bağlı olarak iki tiptedir. Onlar -

İkili Faz Kaydırma Anahtarlama (BPSK)

Bu aynı zamanda 2-phase PSK (veya) Phase Reversal Keying. Bu teknikte, sinüs dalgası taşıyıcısı, 0 ° ve 180 ° gibi iki faz tersini alır.

BPSK, mesajın dijital bilgi olması için temelde bir DSB-SC (Double Sideband Suppressed Carrier) modülasyon şemasıdır.

Aşağıda, girişi ile birlikte BPSK Modüle edilmiş çıkış dalgasının görüntüsü yer almaktadır.

Dörtlü Faz Kaydırma Anahtarlama (QPSK)

Bu, sinüs dalgası taşıyıcısının 0 °, 90 °, 180 ° ve 270 ° gibi dört faz ters çevirme yaptığı faz kaydırmalı anahtarlama tekniğidir.

Bu tür teknikler daha da genişletilirse, PSK, ihtiyaca bağlı olarak sekiz veya on altı değerde de yapılabilir. Aşağıdaki şekil, ikili girişlerin farklı örnekleri için modüle edilmiş sonucu gösteren iki bitlik giriş için QPSK dalga biçimini temsil etmektedir.

QPSK, BPSK'nın bir varyasyonudur ve aynı zamanda bir seferde iki bit dijital bilgi gönderen bir DSB-SC (Double Sideband Suppressed Carrier) modülasyon şemasıdır. bigits.

Dijital bitleri bir dizi dijital akışa dönüştürmek yerine, bunları bit çiftlerine dönüştürür. Bu, veri bit hızını yarıya düşürerek diğer kullanıcılar için alan sağlar.

Diferansiyel Faz Kayması Anahtarlama (DPSK)

DPSK'da (Diferansiyel Faz Kayması Anahtarlaması), modüle edilmiş sinyalin fazı, önceki sinyal elemanına göre kaydırılır. Burada hiçbir referans sinyali dikkate alınmaz. Sinyal aşaması, önceki elemanın yüksek veya düşük durumunu takip eder. Bu DPSK tekniğinin bir referans osilatöre ihtiyacı yoktur.

Aşağıdaki şekil DPSK'nın model dalga biçimini temsil etmektedir.

Yukarıdaki şekilden, eğer veri biti DÜŞÜK, yani 0 ise, sinyal fazının tersine çevrilmediği, olduğu gibi devam ettiği görülmektedir. Veriler YÜKSEK, yani 1 ise, sinyalin fazı, NRZI'de olduğu gibi tersine çevrilir, 1'de ters çevrilir (bir tür diferansiyel kodlama).

Yukarıdaki dalga biçimini gözlemlersek, YÜKSEK durumunun bir M modüle edici sinyalde ve DÜŞÜK durumda bir W modülasyon sinyalinde.

İkili kelime iki biti temsil eder. M basitçe, belirli sayıda ikili değişken için olası koşulların, seviyelerin veya kombinasyonların sayısına karşılık gelen bir rakamı temsil eder.

Bu, veri iletimi için kullanılan bir bit, iki veya iki bit yerine kullanılan dijital modülasyon tekniğidir. more bits are transmitted at a time. Çoklu bit aktarımı için tek bir sinyal kullanıldığından, kanal bant genişliği azaltılır.

M-ary Denklemi

Voltaj seviyeleri, frekanslar, fazlar ve genlik gibi dört koşul altında bir dijital sinyal verilirse, M = 4.

Belirli sayıda koşulu üretmek için gerekli bit sayısı matematiksel olarak şu şekilde ifade edilir:

$$ N = \ log_ {2} M $$

Nerede,

N gerekli bit sayısıdır.

M olası koşulların, düzeylerin veya kombinasyonların sayısıdır N bitler.

Yukarıdaki denklem şu şekilde yeniden düzenlenebilir:

$$ 2 ^ {N} = M $$

Örneğin, iki bit ile, 2² = 4 koşullar mümkündür.

M-ary Teknik Türleri

Genel olarak, (M-ary) çok seviyeli modülasyon teknikleri, vericinin girişinde izin verilen ikiden fazla modülasyon seviyesine sahip dijital girişler olarak dijital iletişimde kullanılır. Bu nedenle, bu teknikler bant genişliği açısından verimlidir.

Birçok farklı M-ary modülasyon tekniği vardır. Bu tekniklerden bazıları, genlik, faz ve frekans gibi taşıyıcı sinyalin bir parametresini modüle eder.

M-ary SOR

Bu denir M-ary Amplitude Shift Keying (M-ASK) veya M-ary Pulse Amplitude Modulation (PAM).

Taşıyıcı sinyalin genliği, M farklı seviyeler.

M-ary ASK'nın Temsili

$$ S_m (t) = A_mcos (2 \ pi f_ct) \: \: \: \: \: \: A_m \ epsilon {(2m-1-M) \ Delta, m = 1,2 .... M } \: \: \: ve \: \: \: 0 \ leq t \ leq T_s $$

Bu yöntem aynı zamanda PAM'da da kullanılmaktadır. Uygulaması basittir. Ancak, M-ary ASK gürültüye ve bozulmaya karşı hassastır.

M-ary FSK

Bu denir M-ary Frequency Shift Keying.

Taşıyıcı sinyalin frekansı, M farklı seviyeler.

M-ary FSK'nın temsili

$$ S_ {i} (t) = \ sqrt {\ frac {2E_ {s}} {T_ {S}}} \ cos \ lgroup \ frac {\ Pi} {T_ {s}} (n_ {c} + i) t \ rgrup \: \: \: \: 0 \ leq t \ leq T_ {s} \: \: \: ve \: \: \: i = 1,2 ..... M $$

$ f_ {c} = \ frac {n_ {c}} {2T_ {s}} $ bazı sabit tam sayılar için n.

Bu, ASK kadar gürültüye duyarlı değildir. İletilenMsinyal sayısı enerji ve süre bakımından eşittir. Sinyaller $ \ frac {1} {2T_s} $ ile ayrılırHz sinyalleri birbirine dik hale getirmek.

Dan beri Msinyaller ortogonaldir, sinyal alanında kalabalıklaşma yoktur. M-ary FSK'nın bant genişliği verimliliği, M'deki artışla birlikte azalır ve güç verimliliği artar.

M-ary PSK

Buna Çoklu Faz Kaydırma Anahtarlaması denir.

phase taşıyıcı sinyalin M farklı seviyeler.

M-ary PSK'nın temsili

$$ S_ {i} (t) = \ sqrt {\ frac {2E} {T}} \ cos (w_ {0} t + \ emptyset_ {i} t) \: \: \: \: 0 \ leq t \ leq T_ {s} \: \: \: ve \: \: \: i = 1,2 ..... M $$

$$ \ emptyset_ {i} t = \ frac {2 \ Pi i} {M} \: \: \: burada \: \: i = 1,2,3 ... \: ... M $$

Burada, zarf daha fazla faz olasılığı ile sabittir. Bu yöntem, uzay iletişiminin ilk günlerinde kullanıldı. ASK ve FSK'dan daha iyi performansa sahiptir. Alıcıda minimum faz tahmin hatası.

M-ary PSK'nın bant genişliği verimliliği artar ve güç verimliliği artar. M. Şimdiye kadar farklı modülasyon tekniklerini tartıştık. Tüm bu tekniklerin çıktısı, 1'ler ve 0'lar olarak gösterilen ikili bir dizidir. Bu ikili veya dijital bilginin, daha fazla tartışılacak birçok türü ve formu vardır.

Bilgi, ister analog ister dijital olsun, bir iletişim sisteminin kaynağıdır. Information theory bilginin nicelendirilmesi, depolanması ve iletişimi ile birlikte bilginin kodlanması çalışmasına matematiksel bir yaklaşımdır.

Olayların Oluşma Koşulları

Bir olayı ele alırsak, üç gerçekleşme koşulu vardır.

• Olay gerçekleşmediyse, bir durum vardır uncertainty.

• Olay yeni meydana gelmişse, şu koşul vardır: surprise.

• Olay meydana geldiyse, bir zaman geriye, bazılarına sahip olma koşulu vardır. information.

Dolayısıyla, bu üçü farklı zamanlarda ortaya çıkar. Bu koşullardaki fark, olayların gerçekleşme olasılıkları hakkında bilgi sahibi olmamıza yardımcı olur.

Entropi

Bir olayın meydana gelme olasılıklarını gözlemlediğimizde, ne kadar sürpriz ya da belirsiz olacağını gözlemlediğimizde, bu, olayın kaynağından gelen bilginin ortalama içeriği hakkında bir fikir sahibi olmaya çalıştığımız anlamına gelir.

Entropy kaynak sembolü başına ortalama bilgi içeriğinin bir ölçüsü olarak tanımlanabilir. Claude Shannon"Bilgi Teorisinin babası" bunun için bir formül vermiştir:

$$ H = - \ sum_ {i} p_i \ log_ {b} p_i $$

$ P_i $, karakter numarasının ortaya çıkma olasılığıdır ibelirli bir karakter akışından ve b kullanılan algoritmanın temelidir. Bu nedenle, bu aynı zamandaShannon’s Entropy.

Kanal çıkışı gözlemlendikten sonra kanal girişi hakkında kalan belirsizlik miktarı, Conditional Entropy. $ H (x \ arrowvert y) $ ile gösterilir

Ayrık Belleksiz Kaynak

Verilerin birbirini takip eden aralıklarla gönderildiği ve önceki değerlerden bağımsız olan bir kaynak şu şekilde adlandırılabilir: discrete memoryless source.

Bu kaynak, sürekli bir zaman aralığı için değil, farklı zaman aralıkları için dikkate alındığı için ayrıktır. Bu kaynak, önceki değerler dikkate alınmaksızın her an taze olduğu için hafızasızdır.

Kaynak Kodlama

"$ H (\ delta) $ entropisinin ayrı bir belleksiz kaynağı verildiğinde, herhangi bir kaynak kodlaması için ortalama kod-kelime uzunluğu $ \ bar {L} $, $ \ bar {L} \ geq H olarak sınırlandırılır. (\ delta) $ ”.

Daha basit kelimelerde, kod-kelime (Örneğin: KUYRUK kelimesi için mors kodu -.- ..-. ..-.) Her zaman kaynak koddan daha büyük veya ona eşittir (örnekte KUYRU). Bu, kod kelimesindeki sembollerin kaynak koddaki alfabelerden büyük veya bunlara eşit olduğu anlamına gelir.

Kanal Kodlaması

Bir iletişim sistemindeki kanal kodlaması, sistemin güvenilirliğini artırmak için bir kontrol ile artıklık getirir. Kaynak kodlama, sistemin verimliliğini artırmak için fazlalığı azaltır.

Kanal kodlaması iki bölümden oluşur.

• Mapping bir kanal giriş sırasına gelen veri dizisi.

• Inverse mapping kanal çıktı dizisini bir çıktı veri dizisine dönüştürür.

Nihai hedef, kanal gürültüsünün genel etkisinin en aza indirilmesi gerektiğidir.

Haritalama, bir kodlayıcı yardımıyla verici tarafından yapılırken, ters eşleme alıcıda bir kod çözücü tarafından yapılır.

Güvenli bir iletişim sağlamak için bir sinyal iletmeden önce toplu bir sinyalizasyon teknikleri sınıfı kullanılır. Spread Spectrum Modulation. Yaygın spektrum iletişim tekniğinin temel avantajı, ister kasıtlı ister kasıtsız olsun, “paraziti” önlemektir.

Bu tekniklerle modüle edilen sinyallerin karışması zordur ve sıkıştırılamaz. Resmi erişimi olmayan bir saldırganın onları kırmasına asla izin verilmez. Dolayısıyla bu teknikler askeri amaçlarla kullanılmaktadır. Bu yayılmış spektrum sinyalleri, düşük güç yoğunluğunda iletilir ve geniş bir sinyal yayılımına sahiptir.

Sözde Gürültü Dizisi

Belirli oto-korelasyon özelliklerine sahip kodlanmış bir 1'ler ve 0'lar dizisi. PseudoNoise coding sequenceyaygın spektrum tekniklerinde kullanılır. Bir döngüsel kod türü olan maksimum uzunlukta bir dizidir.

Dar bant Sinyali

Dar bantlı sinyaller, aşağıdaki şekilde frekans spektrumunda gösterildiği gibi yoğunlaştırılmış sinyal gücüne sahiptir.

İşte dar bantlı sinyallerin özellikleri -

• Sinyal bandı dar frekans aralığını işgal eder.
• Güç yoğunluğu yüksektir.
• Enerji yayılımı düşük ve konsantredir.

Özellikler iyi olsa da, bu sinyaller parazite eğilimlidir.

Spread Spectrum Signals

Yaygın spektrum sinyalleri, aşağıdaki frekans spektrumu şeklinde gösterildiği gibi dağıtılmış sinyal gücüne sahiptir.

Yaygın spektrum sinyallerinin özellikleri şunlardır -

• Sinyal bandı geniş bir frekans aralığını işgal eder.
• Güç yoğunluğu çok düşük.
• Enerji yaygındır.

Bu özelliklerle, yayılmış spektrum sinyalleri girişime veya sıkışmaya karşı oldukça dirençlidir. Birden fazla kullanıcı, birbirine müdahale etmeden aynı yayılı spektrum bant genişliğini paylaşabildiğinden, bunlar şu şekilde adlandırılabilir:multiple access techniques.

Yayılı spektrum çoklu erişim teknikleri, büyüklüğü gerekli minimum RF bant genişliğinden daha büyük olan bir iletim bant genişliğine sahip sinyalleri kullanır.

Yayılmış spektrum sinyalleri iki kategoriye ayrılabilir -

• Frekans Atlamalı Yayılı spektrum (FHSS)
• Doğrudan Sıralı Yayılı spektrum (DSSS)

Frekans Atlamalı Yayılı Spektrum

Bu, kullanıcıların belirli bir zaman aralığında kullanım frekanslarını birinden diğerine değiştirmelerini sağlayan frekans atlamalı tekniktir, dolayısıyla frequency hopping.

Örneğin, belirli bir süre için gönderen 1'e bir frekans tahsis edildi. Şimdi, bir süre sonra gönderen 1 diğer frekansa atlar ve gönderen 2, daha önce gönderen1 tarafından kullanılan ilk frekansı kullanır. Bu denirfrequency reuse.

Verilerin frekansları, güvenli iletim sağlamak için birinden diğerine atlanır. Her frekans sıçraması için harcanan zaman miktarı şu şekilde adlandırılır:Dwell time.

Doğrudan Dizi Yayılma Spektrumu

Bir kullanıcı bu DSSS tekniğini kullanarak veri göndermek istediğinde, kullanıcı verilerinin her bir biti, yonga kodu olarak adlandırılan gizli bir kodla çarpılır. Buchipping codeorijinal mesajla çarpılan ve iletilen yayılma kodundan başka bir şey değildir. Alıcı, orijinal mesajı almak için aynı kodu kullanır.

Bu DSSS aynı zamanda Code Division Multiple Access (CDMA).

FHSS ve DSSS / CDMA arasında karşılaştırma

Her iki yayılı spektrum tekniği de özellikleri nedeniyle popülerdir. Net bir anlayışa sahip olmak için, karşılaştırmalarına bir göz atalım.

FHSS	DSSS / CDMA
Birden çok frekans kullanılır	Tek frekans kullanılır
Herhangi bir anda kullanıcının frekansını bulmak zor	Kullanıcı frekansı, bir kez tahsis edildiğinde her zaman aynıdır
Frekansın yeniden kullanımına izin verilir	Frekansın yeniden kullanımına izin verilmiyor
Gönderenin beklemesi gerekmez	Spektrum meşgulse gönderenin beklemesi gerekir
Sinyalin güç gücü yüksek	Sinyalin güç gücü düşük
Daha güçlüdür ve engelleri aşar	FHSS'ye göre daha zayıf
Parazitten asla etkilenmez	Girişimden etkilenebilir
O daha ucuz	Bu pahalı
Bu en çok kullanılan tekniktir	Bu teknik sık kullanılmamaktadır

Yayılmış Spektrumun Avantajları

Spread Spectrum'un avantajları aşağıdadır.

• Çapraz konuşmanın ortadan kaldırılması
• Veri bütünlüğü ile daha iyi çıktı
• Çok yollu solmanın azaltılmış etkisi
• Daha iyi güvenlik
• Gürültüde azalma
• Diğer sistemlerle birlikte yaşama
• Daha uzun operasyon mesafeleri
• Tespit etmesi zor
• Demodüle etmek / kodunu çözmek zor
• Sinyalleri karıştırmak daha zor

Yaygın spektrum teknikleri başlangıçta askeri kullanım için tasarlanmış olsa da, artık ticari amaçla yaygın olarak kullanılmaktadır.

Şimdiye kadar tartışılan dijital iletişim teknikleri, hem Optik hem de Uydu iletişim çalışmalarında ilerlemeye yol açmıştır. Onlara bir göz atalım.

Fiber optik

Bir optik fiber, optik frekanslarda çalışan bir dielektrik dalga kılavuzu olarak anlaşılabilir. Cihaz veya bir tüp, eğer bükülürse veya enerji yaymak üzere sonlandırılırsa,waveguide, Genel olarak. Aşağıdaki resimde bir grup fiber optik kablo gösterilmektedir.

Elektromanyetik enerji, ışık şeklinde onun içinden geçer. Bir dalga kılavuzu boyunca ışık yayılması, bir dizi kılavuzlu elektromanyetik dalga olarak tanımlanabilir.modes dalga kılavuzunun.

Çalışma prensibi

Fiber optiği incelerken birinin hakkında fikir sahibi olması gereken temel bir optik parametre Refractive index. Tanım gereği, "Bir boşluktaki ışık hızının maddenin hızına oranı kırılma indisidirnmalzemenin. " Şu şekilde temsil edilir -

$$ n = \ frac {c} {v} $$

Nerede,

c= boş alandaki ışık hızı = 3 × 10 ⁸ m / s

v = di-elektrik veya iletken olmayan malzemede ışık hızı

Genel olarak, hareketli bir ışık ışını için, reflectionn ₂ <n _{1 olduğunda gerçekleşir} . Arayüzdeki ışık ışınının bükülmesi, farklı kırılma indislerine sahip iki malzemedeki ışık hızındaki farkın sonucudur. Arayüzdeki bu açılar arasındaki ilişki şu şekilde adlandırılabilir:Snell’s law. Şu şekilde temsil edilir -

$$ n_1sin \ phi _1 = n_2sin \ phi _2 $$

Nerede,

$ \ phi _1 $ geliş açısıdır

$ \ phi _2 $ kırılan açıdır

n ₁ ve n ₂ iki malzemenin kırılma indisleridir

Optik olarak yoğun bir malzeme için, eğer yansıma aynı malzeme içinde gerçekleşirse, böyle bir fenomen olarak adlandırılır. internal reflection. Olay açısı ve kırılan açı aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.

$ \ Phi _1 $ geliş açısı çok daha büyükse, bir noktadaki $ \ phi _2 $ kırılan açısı Π / 2 olur. Bu noktanın ötesinde daha fazla kırılma mümkün değildir. Dolayısıyla böyle bir noktayaCritical angle $\phi _c$. $ \ Phi _1 $ olay açısı kritik açıdan daha büyük olduğunda, koşultotal internal reflection memnun.

Aşağıdaki şekil bu terimleri açıkça göstermektedir.

Bir ışık ışını, bu durumda bir cama geçirilirse, cam yüzeyinden ışık kaçmadan tamamen cama geri yansıtılır.

Bir Fiberin Parçaları

En yaygın olarak kullanılan optik fiber, single solid di-electric cylinder yarıçap ave kırılma indisi n ₁ . Aşağıdaki şekil bir optik fiberin parçalarını açıklamaktadır.

Bu silindir olarak bilinir Corelif. Çekirdeği çevreleyen katı bir di-elektrik malzemeCladding. Kaplama bir kırılma indisi n'ye sahip ₂ daha az n ₁ .

Kaplama yardımcı olur -

• Saçılma kayıplarını azaltmak.
• Fibere mekanik mukavemet katar.
• Çekirdeği istenmeyen yüzey kirleticilerinden korur.

Optik Elyaf Türleri

Çekirdeğin malzeme bileşimine bağlı olarak, yaygın olarak kullanılan iki tür lif vardır. Onlar -

• Step-index fiber - Çekirdeğin kırılma indisi baştan sona tekdüzedir ve kaplama sınırında ani bir değişikliğe (veya adıma) uğrar.

• Graded-index fiber - Çekirdek kırılma indisi, fiberin merkezinden radyal mesafenin bir fonksiyonu olarak değişecek şekilde yapılmıştır.

Bunların her ikisi de aşağıdakilere ayrılmıştır:

• Single-mode fiber - Bunlar lazerle heyecanlandırılır.

• Multi-mode fiber - Bunlar LED ile heyecanlandırıldı.

Optik Fiber İletişimi

Fiber optiğin iletişim sistemi, parçaları ve bölümleri incelenerek iyi anlaşılır. Bir fiber optik iletişim sisteminin ana unsurları aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.

Temel bileşenler ışık sinyali vericisi, optik fiber ve fotoğraf algılama alıcısıdır. İletişim sisteminin performansını artırmak için fiber ve kablo ekleyiciler ve konektörler, rejeneratörler, ışın ayırıcılar ve optik amplifikatörler gibi ek öğeler kullanılır.

Fonksiyonel Avantajlar

Optik fiberlerin işlevsel avantajları şunlardır:

• Fiber optik kabloların iletim bant genişliği metal kablolara göre daha yüksektir.

• Fiber optik kablolarda veri iletim miktarı daha fazladır.

• Güç kaybı çok düşüktür ve bu nedenle uzun mesafeli iletimlerde yardımcı olur.

• Fiber optik kablolar yüksek güvenlik sağlar ve bağlanamaz.

• Fiber optik kablolar, veri aktarımının en güvenli yoludur.

• Fiber optik kablolar elektromanyetik girişime karşı bağışıktır.

• Bunlar elektriksel gürültüden etkilenmez.

Fiziksel Avantajlar

Fiber optik kabloların fiziksel avantajları şunlardır:

• Bu kabloların kapasitesi bakır telli kablolara göre çok daha yüksektir.

• Kapasite daha yüksek olmasına rağmen kablo boyutu bakır tel kablolama sisteminde olduğu gibi artmaz.

• Bu kabloların kapladığı alan çok daha azdır.

• Bu FOC kabloların ağırlığı, bakır olanlardan çok daha hafiftir.

• Bu kablolar di-elektrik olduğundan kıvılcım tehlikesi yoktur.

• Bu kablolar kolay büküldükleri ve esnek oldukları için bakır kablolara göre korozyona daha dayanıklıdır.

• Fiber optik kabloların üretimi için hammadde, bakırdan daha ucuz olan camdır.

• Fiber optik kablolar, bakır kablolardan daha uzun ömürlüdür.

Dezavantajları

Fiber optikler birçok avantaj sunsa da, aşağıdaki dezavantajlara sahiptirler:

• Fiber optik kablolar daha uzun süre dayanmasına rağmen kurulum maliyeti yüksektir.

• Tekrarlayıcıların sayısı mesafe arttıkça artırılacaktır.

• Plastik bir kılıf içine alınmazlarsa kırılgandırlar. Dolayısıyla bakırdan daha fazla korumaya ihtiyaç vardır.

Fiber Optik Uygulamaları

Optik fiberlerin birçok uygulaması vardır. Bunlardan bazıları aşağıdaki gibidir -

• Telefon sistemlerinde kullanılır

• Deniz altı kablo ağlarında kullanılır

• Bilgisayar ağları için veri bağlantısında kullanılır, CATV Sistemleri

• CCTV gözetim kameralarında kullanılır

• Yangın, polis ve diğer acil durum hizmetlerini bağlamak için kullanılır.

• Hastanelerde, okullarda ve trafik yönetim sistemlerinde kullanılır.

• Birçok endüstriyel kullanıma sahiptirler ve ayrıca ağır hizmet yapılarında kullanılırlar.

Bir satellite matematiksel olarak öngörülebilir bir yolda başka bir bedenin etrafında hareket eden bir cisimdir. Orbit. Bir iletişim uydusu, uzayda internet uygulamaları ile birlikte telekomünikasyon, radyo ve televizyonda yardımcı olan bir mikrodalga tekrarlayıcı istasyonundan başka bir şey değildir.

Bir repeateraldığı sinyalin gücünü artırıp tekrar ileten bir devredir. Ama burada bu tekrarlayıcı birtransponderiletilen sinyalin frekans bandını alınan sinyalden değiştiren.

Sinyalin boşluğa gönderildiği frekans denir. Uplink frequencyTransponder tarafından gönderildiği frekans ise Downlink frequency.

Aşağıdaki şekil bu kavramı açıkça göstermektedir.

Şimdi uydu haberleşmesinin avantajlarına, dezavantajlarına ve uygulamalarına bir göz atalım.

Uydu İletişimi - Avantajlar

Uydu iletişiminin birçok Avantajı vardır:

• Flexibility

• Yeni devrelerin kurulumunda kolaylık

• Mesafeler kolayca kapsanır ve maliyet önemli değildir

• Yayın olanakları

• Dünyanın her köşesi kaplıdır

• Kullanıcı ağı kontrol edebilir

Uydu İletişimi - Dezavantajları

Uydu iletişiminin aşağıdaki dezavantajları vardır -

• Segment ve lansman maliyetleri gibi ilk maliyetler çok yüksektir.

• Frekans tıkanıklığı

• Girişim ve yayılma

Uydu İletişimi - Uygulamalar

Uydu iletişimi uygulamalarını aşağıdaki alanlarda bulur -

• Radyo yayıncılığında.

• DTH gibi TV yayınlarında.

• Veri aktarımı için İnternet bağlantısı sağlama, GPS uygulamaları, İnternette gezinme vb. İnternet uygulamalarında.

• Sesli iletişim için.

• Araştırma ve geliştirme sektörü için birçok alanda.

• Askeri uygulamalarda ve seyrüseferlerde.

Uydunun yörüngesindeki yönü, Kepler'in yasaları olarak adlandırılan üç yasaya bağlıdır.

Kepler'in Kanunları

Astronomi bilimci Johannes Kepler (1571-1630), uyduların hareketine ilişkin 3 devrimci yasa verdi. Bir uydunun birincil (dünya) etrafında izlediği yol,ellipse. Ellipse'in iki odak noktası vardır -F1 ve F2Dünya onlardan biri.

Nesnenin merkezinden eliptik yolundaki bir noktaya olan uzaklık dikkate alınırsa, bir elipsin merkezden en uzak noktası olarak adlandırılır. apogee merkezden bir elipsin en kısa noktasına perigee.

Kepler'in 1 ^st Kanunu

Kepler'in 1 ^st hukuk devletleri, o “onun odakları biri olarak güneşle eliptik yörüngede güneşin etrafında her gezegen döner.” Bu nedenle uydu, odak noktalarından biri olan dünya ile eliptik bir yolda hareket eder.

Elipsin yarı büyük ekseni şu şekilde gösterilir:a've yarı küçük eksen olarak belirtilir b. Bu nedenle, bu sistemin eksantrikliği e şu şekilde yazılabilir:

$$ e = \ frac {\ sqrt {a ^ {2} -b ^ {2}}} {a} $$

• Eccentricity (e) - Bir çemberden ziyade elipsin şeklindeki farkı tanımlayan parametredir.

• Semi-major axis (a) - Her iki apojeye (bir elipsin merkezden en uzak noktaları) dokunan, merkez boyunca iki odağı birleştiren çizilen en uzun çaptır.

• Semi-minor axis (b) - Her iki çevreye (bir elipsin merkezden en kısa noktaları) temas eden merkezden çizilen en kısa çaptır.

Bunlar aşağıdaki şekilde iyi açıklanmıştır.

Eliptik bir yol için, eksantrikliğin 0 ile 1 arasında olması her zaman arzu edilir, yani 0 <e <1 çünkü eğer e sıfır olur, yol artık eliptik şekilde olmayacak, dairesel bir yola dönüştürülecektir.

Kepler'in ^2. Kanunu

Kepler'in ^2. yasası, "Eşit zaman aralıklarında, uydunun kapladığı alan dünyanın merkezine göre eşittir" diyor.

Aşağıdaki şekle bakılarak anlaşılabilir.

Uydunun p1 ve p2 mesafeler, aynı zaman aralığında, sonra alanlar B1 ve B2 her iki durumda da kapsanan, eşittir.

Kepler'in ^3. Kanunu

Kepler'in ^3. yasası, “yörüngenin periyodik zamanının karesi, iki cisim arasındaki ortalama mesafenin küpüyle orantılıdır” diyor.

Bu matematiksel olarak şöyle yazılabilir:

$$ T ^ {2} \: \ alpha \: \: a ^ {3} $$

Hangi ima

$$ T ^ {2} = \ frac {4 \ pi ^ {2}} {GM} a ^ {3} $$

$ \ Frac {4 \ pi ^ {2}} {GM} $ orantılı sabittir (Newton Mekaniğine göre)

$$ T ^ {2} = \ frac {4 \ pi ^ {2}} {\ mu} a ^ {3} $$

Μ = dünyanın yer merkezli yerçekimi sabiti, yani Μ = 3,986005 × 10 ¹⁴ m ³ / sn ²

$$ 1 = \ left (\ frac {2 \ pi} {T} \ right) ^ {2} \ frac {a ^ {3}} {\ mu} $$

$$ 1 = n ^ {2} \ frac {a ^ {3}} {\ mu} \: \: \: \ Rightarrow \: \: \: a ^ {3} = \ frac {\ mu} {n ^ {2}} $$

Nerede n = saniyede radyan cinsinden uydunun ortalama hareketi

Uyduların yörünge işleyişi, bu Kepler yasaları yardımıyla hesaplanır.

Bunların yanı sıra dikkat edilmesi gereken önemli bir husus var. Bir uydu, dünyanın etrafında döndüğünde, yerçekimi kuvveti olan dünyadan bir çekme kuvvetine maruz kalır. Ayrıca, güneşten ve aydan bir miktar çekme kuvveti yaşar. Dolayısıyla, ona etki eden iki kuvvet vardır. Onlar -

• Centripetal force - Bir yörünge yolunda hareket eden bir nesneyi kendine doğru çekme eğiliminde olan kuvvet, centripetal force.

• Centrifugal force - Yörünge yolunda hareket eden bir nesneyi konumundan uzağa itme eğiliminde olan kuvvete denir. centrifugal force.

Yani, bir uydunun kendisini yörüngesinde tutmak için bu iki kuvveti dengelemesi gerekir.

Dünya Yörüngeleri

Bir uydunun uzaya fırlatıldığında, erişilebilirliğini sürdürmesi ve bilimsel, askeri veya ticari amaçlarına hizmet etmesi için devrimi için belirli bir yol sağlamak üzere belirli bir yörüngeye yerleştirilmesi gerekir. Dünya ile ilgili olarak uydulara atanan bu tür yörüngeler,Earth Orbits. Bu yörüngelerdeki uydular Dünya'dırOrbit Satellites.

Önemli Dünya Yörüngeleri türleri:

• Geo Senkron Dünya Yörüngesi

• Orta Dünya Yörüngesi

• Alçak dünya yörüngesi

Jeosenkron Dünya Yörünge Uyduları

Bir Geo-Synchronous Earth Orbit (GEO)uydu, Dünya'dan 22.300 mil yükseklikte bulunan bir uydudur. Bu yörünge, birside real day(yani 23 saat 56 dakika). Bu yörüngehave inclination and eccentricity. Dairesel olmayabilir. Bu yörünge, dünyanın kutuplarına doğru eğilebilir. Ancak Dünya'dan bakıldığında hareketsiz görünüyor.

Aynı jeo-eşzamanlı yörünge, eğer daireselse ve ekvator düzlemindeyse, geo-stationary orbit. Bu uydular, Dünya'nın Ekvatorunun 35.900 km yukarısına (jeosenkron ile aynı) yerleştirilir ve dünyanın yönüne göre (batıdan doğuya) dönmeye devam ederler. Bu uydular dünyaya göre sabit kabul edilir ve bu nedenle adından da anlaşılır.

Jeo-Sabit Dünya Yörünge Uyduları, hava tahmini, uydu TV, uydu radyo ve diğer küresel iletişim türleri için kullanılır.

Aşağıdaki şekil, Jeo-senkron ve Jeo-sabit yörüngeler arasındaki farkı göstermektedir. Dönme ekseni, Dünya'nın hareketini gösterir.

Note- Her jeo-sabit yörünge, jeo-eşzamanlı bir yörüngedir. Ancak her coğrafi eşzamanlı yörünge bir Jeo-durağan yörünge DEĞİLDİR.

Orta Dünya Yörünge Uyduları

Medium Earth Orbit (MEO)uydu ağları, dünya yüzeyinden yaklaşık 8000 mil uzaklıkta yörüngede dönecek. Bir MEO uydusundan iletilen sinyaller daha kısa bir mesafeye gider. Bu, alıcı uçta gelişmiş sinyal gücü anlamına gelir. Bu, daha küçük, daha hafif alıcı terminallerin alıcı uçta kullanılabileceğini gösterir.

Sinyal, uyduya ve uydudan daha kısa bir mesafe kat ettiğinden, daha az iletim gecikmesi olur. Transmission delay bir sinyalin bir uyduya gidip bir alıcı istasyona geri dönmesi için geçen süre olarak tanımlanabilir.

Gerçek zamanlı iletişim için, iletim gecikmesi ne kadar kısa olursa, iletişim sistemi o kadar iyi olacaktır. Örnek olarak, bir GEO uydusu bir gidiş-dönüş için 0.25 saniyeye ihtiyaç duyuyorsa, MEO uydusunun aynı yolculuğu tamamlamak için 0.1 saniyeden daha kısa bir süreye ihtiyacı vardır. MEO'lar 2 GHz ve üzeri frekans aralığında çalışır.

Düşük Dünya Yörüngeli Uydular

Düşük Dünya Yörüngesi (LEO) uyduları temel olarak üç kategoriye ayrılır: küçük LEO'lar, büyük LEO'lar ve Mega-LEO'lar. LEO'lar, dünya yüzeyinin 500 ila 1000 mil üzerinde bir yörüngede dönecek.

Bu nispeten kısa mesafe, iletim gecikmesini yalnızca 0,05 saniyeye düşürür. Bu, hassas ve hacimli alıcı ekipman ihtiyacını daha da azaltır. Küçük LEO'lar 800 MHz (0.8 GHz) aralığında çalışacak. Büyük LEO'lar 2 GHz veya üzeri aralıkta çalışacak ve Mega-LEO'lar 20-30 GHz aralığında çalışacak.

İlişkili daha yüksek frekanslar Mega-LEOs daha fazla bilgi taşıma kapasitesi anlamına gelir ve gerçek zamanlı, düşük gecikmeli video aktarım şeması kapasitesine yol açar.

Aşağıdaki şekil LEO, MEO ve GEO'nun yollarını göstermektedir.