Radyo Nedir Ve Çalışma Prensibi Hakkında her şey...

Radyo, elektromanyetik radyo dalgalarındaki ses modülasyonunu önce elektronik ortama sonra da sese çeviren elektronik alet. Türk Dili dergisinde Kırgız Türkçesinde radyo anlamında kullanılan үналгы /ünalgı/ sözünün Türkiye Türkçesinde kullanılması da gündeme getirilmiştir. Radyoyu Guglielmo Marconi icat etmiştir.

Radyoyu icat eden adamın, hayatı ve çalışmaları hakkında her şeyi detaylı bir şekilde buradan ulaşabilirsiniz.!

RADYO ALICILARI

Radyolar (radyo alıcıları) elektromanyetik tayfın belli bir aralığını dinlemek üzere tasarlanır. Radyonun seçicilik ve hassaslık faktörlerine göre kalitesini değerlendirmek mümkündür - Q faktörü.

Popüler radyolar iki tür modülasyonu almak üzere dizayn edilmişlerdir: AM (Genlik Modülasyonu) ve FM (Frekans modülasyonu)

Genlik modülasyonunun; taşıyıcılı yayın, SSB (Single side bant- Tek bantlı yayın) ve CW (Continuous Wave- Daimi dalga) olmak üzere alt bölümleri vardır.

Normal bir radyo alıcısında Orta Dalga (MW- Mid Wave) ve FM, bazen de uzun dalga (LW- Long wave) bulunmaktadır.

PILOT marka, 1938 ABD yapımı radyo. 22 cm x 53 cm x 30 cm

Kısa dalga (SW- Short Wave) radyoları kalitesine ve çeşidine göre alış tayfi değişmektedir. Aşağıdaki bantlar uluslararası yayın yapan kurumlara ayrılmıştır. Bu istasyonlar genelde AM (genlik modülasyonu) (Amplitude Modulation) ile yayın yapmaktadır. Bu tür yayınları dinleyenlere SWL (Short Wave Listener - Kısa Dalga dinleyicisi) denmektedir.

Radyo dalgalarının bir başka belirleyici özelliği de genliğidir. Genlik, radyo dalgasının salınım sırasında ulaştığı en yüksek salınım şiddetidir. Radyo kanallarının şifrelenmesinde genelde frekans ve genlik değerleri kullanılır. AM radyolarda genlik değeri değiştirilerek, FM (Frequency Modulation - Frekans Modülasyonu) radyolarda da kendilerine verilen frekans aralığında dalganın frekansı değiştirilerek şifreleme yapılır.

Radyo antenleri yalnızca belirli frekanstaki yayınları almak üzere ayarlandığı için geri kalan radyo dalgalarını algılamaz. Radyo dalgaları içine gizlenmiş şifreler, alıcı tarafından çözülüp, hoparlörler üzerinden dinlenilen ses dalgalarına dönüşür.

Bu bantların arasında amatör radyoya, ticari gemilere ve askeriyeye ayrılmış bantlar bulunmaktadır. Genelde bu yayınlar SSB, CW, RTTY modülasyonlarını içermektedir. Bu tür yayınları almak için radyonun BFO (Beat Frequency Oscillator -Vuru Frekans Osilatörü) denilen ek bir devreye ihtiyacı vardır. Taşıyıcıyı suni olarak oluşturan bu devre ile gönderme sırasında bastırılan taşıyıcı tekrar ilâve edilerek, sinyallerin normal bir radyo alıcısı ile dinlenilebilmesi sağlanır. Bu tür radyolarda ses bandının genişliğini de değiştirmek mümkündür.

Yeni çıkan XM radyo türü de uydudan yüksek frekanslı sayısal yayınları almak üzere dizayn edilmiştir. Halen ABD'de ticarî olarak piyasaya sunulan bu radyo türünde ses kalitesi oldukça yüksektir. Halen aboneliğe dayalı ve belli bir ücret karşılığı tüm kıtaya kesintisiz ve reklamsız şifrelenmiş radyo yayını yapılmaktadır.

Teknolojinin son yıllarda hızla gelişmesine paralel olarak ve internet kullanımının yaygınlaşmasıyla beraber, internet üzerinden yayın yapan radyoların sayıları hızla artmaktadır.

Bir radyo cihazı

KISA DALGA RADYO

Kısa Dalga yayınları almak üzere tasarlanmış radyo

Elektromanyetik tayfin YF "yüksek frekans" (HF- High frequency) (3Mhz- 30Mhz arası) yayınlarını alan alıcı.

TV, telefon, internet yaygınlaşmadan önce oldukça popüler olan bu tür radyolar özellikle uluslararası yayınları da alabildiklerinden zamanında oldukça değerli bir bilgi kaynağı olmuşlardır.

Bu frekans bandındaki radyo alıcıları kalite ve özelliklerine göre çok değişik modellere ayrılabilmektedir. Hassaslık ve seçicilik bu tür radyolarda kalite kıyaslama unsurudur (Q faktörü).

Tasarımlarına göre başlıca analog ve sayısal olmak üzere ikiye ayrılırlar. Prensip olarak iki alıcı da aynı temele dayansa da sayısal alıcılar genelde seçicilikte, analoglar da hassasiyette daha iyidir.

Kabaca antenden gelen sinyali geniş band dalga güçlendirici karşılar, çıkış belli bir ara frekans ile karıştırılır ve elde edilen frekans filtrelenip dinlemek istenen istasyona göre ayarlanmış bir osilatörün çıkışı tekrar karıştırılıp ses dalgasına çevrilir. İlk karıştıma bölümünde iki frekans kullanan alıcılar (süper hetorodin) hayal sinyalleri çok daha iyi baskılayabilmektedirler; piyasada 3 ara frekans kullanan modeller de bulunmaktadır.

Aşağıdaki bandlar uluslararası yayın yapan kurumlara ayrılmıştır. Bu istasyonlar genelde AM (genlik modülasyonu) ile yayın yapmaktadır. Bu tür yayınları dinleyenlere SWL (Short Wave Listener- Kısa Dalga dinleyici) denmektedir.

Bu bandların arasında amatör radyoya, ticari gemilere ve silahlı kuvvetlere ayrılmış bandlar bulunmaktadır. Genelde bu yayınlar SSB,CW, RTTY modülasyonlarını içermektedir. Bu tür yayınları almak için radyonun BFO (Beat Frequency Oscillatör -Vuru Frekans Osılatoru) neden ek bir devreye ihtiyacı vardır. Taşıyıcı suni olarak yaradan bu devre bazı üst model radyolarda senkronizasyon tuşu "Sync" olarak normal AM yayınlardaki alışı netleştirmektedir. Bu tür radyolarda ses bandının genişliğini de değiştirmek mümkündür.

RADYO DALGALARI

Radyo dalgaları, radyo frekansı ile gerçekleşen elektromıknatıssal dalgalardır. Tel gibi somut bağlantılar kullanmadan, atmosfer içerisinde veri taşınmasına olanak tanırlar. Radyo dalgalarını diğer elektromıknatıssal dalgalardan ayıran özellikleri nisbî olarak uzun dalgaboylarıdır.

Kızılötesi ışınların önemli kullanış yerleri son yıllarda yaygınlaşmıştır. Pek çok maddenin kimyasal analizi bu tür ışınların yardımıyla gerçekleştirilmektedir. Özellikle II. Dünya Savaşı'nda yansıyıp gelen kızılötesi ışınların görünür hâle getirilmesiyle karanlıktaki cisimler fark edilmiştir. Bu tür ışınların ısı etkisini kullanan fırınlar ve cilt hastalıkları tedavisinde kullanılan lambalar yapılmıştır. Geliştirilen yeni hassas filmlerle ışık vermeden sıcak cisimlerin fotoğrafını çekmek mümkün olmaktadır. Bu tür fotoğraflar gün ışığında olabildiği gibi karanlıkta da çekilebilir. Özellikle askerî sahada kullanılması, gün geçtikçe artmaktadır.

ELEKTROMANYETİK KUVVET

Elektromanyetik kuvvet, elektrik yüklü bir parçacığın manyetik alandan geçerken üzerine etki eden kuvvettir. Bir manyetik alan, bir sarmalın sarımlarında dolaşan elektron örneğinde olduğu gibi, elektrik yüklü parçacıklar hareket ettiğinde ortaya çıkar.

Elektromanyetik kuvvet ise elektrik kuvveti ve manyetik kuvvet birbirleri ile ilişkilidir. James Clerk Maxwell , 1873'te elektrik ve manyetik kuvvet alanlarının uyduğu eksiksiz denklemleri bulmayı başardı ve böylece günümüzde elektromanyetizma denilen kuralı elde etmiş oldu.

Elektromanyetik kuvvetin temel parçacıklara etki ederken gösterdiği özellikler şu şekilde sıralanabilir.

Kuvvet, elektrik yükü üzerine evrensel bir şekilde etkir.
Kuvvet, çok büyük bir menzile sahiptir (manyetik alanın yıldızlarası etkisi vardır).
Kuvvet oldukça zayıftır. Kuvvetin şiddeti, elektron yükünün karesinin 2hc (2 x Planck sabiti x ışık hızı)'na bölümüne eşittir. Bu oran yaklaşık 1/137,036 dır.
Bu kuvvetin taşıyıcısı, durgun kütlesi sıfır, spini 1 olan ve foton denilen bir parçacıktır. Fotonun kendisinin elektrik yükü yoktur.

Elektrik Manyetizma

Tarihçe
Tarihte elektrik ve manyetizmanın ilk etkileri Çinliler ve Yunanlar tarafından incelenmiştir. Yunanlar bir parça kehribarın sürtüldüğünde bazı nesneleri çektiğini gözlemlemiştir. (Elektron kelimesi kehribarın yunanca karşılığından türemiştir). Daha sonra Oersted, Coulomb, Ampere, Biot, Savart ve Gauss'un teorik ve deneysel çalışmalarıyla elektrik ve manyetizma ile ilgili gelişmeler sağlanmıştır. Deneysel açıdan elektrik ve manyetizmaya en büyük katkının Michael Faraday tarafından yapıldığı söylenebilir. Bütün bu bilim adamlarınca biriktirilen bilgiler James Clerk Maxwell tarafından dört denklem altında toplanmıştır. Bu denklemler Maxwell denklemleri olarak bilinir ve kuantum fiziği öncesi bilinen bütün elektrik ve manyetik görüngüleri açıklamaktadır.

MODÜLASYON

Modülasyon ya da kipleme, bir taşıyıcı sinyal ile bilgi sinyalini birleştirmekten ibaret olan ve iletişim teknolojisinde (yayıncılıkta) kullanılan bir yöntemdir. Yöntem başlarda anten yoluyla yapılan yayınlar için öngörülmüş ise de, günümüzde kablolu, kablosuz her tür iletişimde kullanılmaktadır. Çok alçak frekanslı sinyallerin (örneğin ses) çok uzak mesafelere gönderilmesi güçtür. Bu nedenle alçak frekanslı sinyalin, yüksek frekanslı taşıyıcı bir sinyal üzerine bindirilerek uzak mesafelere taşınması sağlanabilir. Bu olaya "kipleme" denir. Radyo ve televizyon yayınlarında sesin, radyo ve televizyon frekanslarıyla taşınmasına denir.

Kiplemenin tersine de kip çözümü denir. Kip çözümü kiplenmiş ses ve taşıyıcı frekansın ayrıştırılmasıdır.

İçindekiler:
1. Modülasyon gereği
2. Modülatör
2.1 Kullanılan Teknikler
3. Modülasyon türleri
4. Sürekli dalga modülasyonu
5. Darbe modülasyonu

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

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

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

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

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

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

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

Modülatör
Modülatör, taşıyıcı bir sinyali başka bir sinyalle modüle eden aygıttır. İletişim sistemlerinde kullanıldığı gibi radarlarda da bulunur. Genelde taşıyıcı sinyalin frekansı radyo frekansları bandındadir. (RF) Modern alıcı ve vericilerde hem modülasyon hem de demodülasyon işlemini gerçekleştiren versiyonuna modülator - demodülatör kelimelerinin ilk heceleri birleştirilerek modem denir.

Televizyon modülatörlerinde ses kartından başka resim kartı da bulunur. Genellikle radyo ve televizyon vericilerinde güç kartından önce bulunan sürücüdür. Mono veya stereo modelleri vardır.

Kullanılan Teknikler
Genlik modülasyonunu (Amplitude Modülation) - (AM) gerçekleştirmek için bir radio frequency RF yükseltecinin kazancını modüle etmek yeterlidir. Yani kazanç girişine modüle eden sinyal uygulanmalıdır. Bunun için kazanç girişinin bant genişliğinin modülasyon bant genişliğinden en az belli bir oranda büyük olması gerekir.

Frekans ve faz modülasyonlarını (FM ve PM) gerçekleştirmek için modüle eden sinyalin bir gerilim kontrollü osilatorün (VCO:Voltage controlled oscillator) kontrol girişine uygulanması gerekir. Osilatorün modülasyon bant genişliği modülasyon bant genişliğinden büyük olmalıdır.

Modern cep telefonlarında, GSM bantlarında bu iki tekniğin beraber kullanıldığı polar modülasyon tekniği kullanılmaktadır.

Modülasyon türleri
Modülasyon için iki temel yöntem vardır.

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

Analog yöntemler şu şekilde sınıflandırılabilir:

1. Sürekli dalga modülasyonu: RF taşıyıcısı sinüs sinyali olan yöntemler:
a. Genlik Modülasyonu (GM, Batı dillerinde AM)
b. Faz Modülasyonu (PM)
c. Frekans Modülasyonu (FM)

2. Darbe modülasyonu: Kısa darbelerle örnekleme alan yöntemler:
a. Darbe genlik modülasyonu (PAM)
b. Darbe genişlik modülasyonu (PWM, PDM)
c. Darbe konum modülasyonu (PPM)
d. Darbe kod modülasyonu (PCM)

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

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

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

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

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

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

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

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

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