W obliczu nowych koncepcji w życiu codziennym, wielu próbuje znaleźć odpowiedzi na swoje pytania. Do tego konieczne jest opisywanie wszelkich zjawisk. Jednym z nich jest coś takiego jak modulacja. Zostanie to omówione dalej.
Opis ogólny
Modulacja to proces zmiany jednego lub całego zestawu parametrów oscylacji o wysokiej częstotliwości zgodnie z prawem komunikatu informacyjnego o niskiej częstotliwości. Wynikiem tego jest przeniesienie widma sygnału sterującego do obszaru wysokich częstotliwości, ponieważ skuteczne nadawanie w przestrzeń wymaga, aby wszystkie nadajniki-odbiorniki działały na różnych częstotliwościach bez wzajemnego przerywania. Dzięki temu procesowi oscylacje informacyjne są umieszczane na znanym a priori nośniku. Sygnał sterujący zawiera przesyłane informacje. Oscylacja o wysokiej częstotliwości przyjmuje rolę nośnika informacji, dzięki czemu uzyskuje status nośnika. Sygnał sterujący zawiera przesyłane dane. Istnieją różne rodzaje modulacji, które zależą od używanego przebiegu: prostokątne, trójkątne lub inne. Za pomocą dyskretnego sygnału zwykle mówi się o manipulacji. Więc,modulacja to proces, który obejmuje oscylacje, więc może to być częstotliwość, amplituda, faza itp.
Odmiany
Teraz możemy zastanowić się, jakie rodzaje tego zjawiska istnieją. W istocie modulacja to proces, w którym fala o niskiej częstotliwości jest przenoszona przez falę o wysokiej częstotliwości. Najczęściej używane są następujące typy: częstotliwość, amplituda i faza. Przy modulacji częstotliwości następuje zmiana częstotliwości, przy modulacji amplitudy amplitudy, a przy modulacji fazy fazy. Istnieją również gatunki mieszane. Modulacja i modyfikacja impulsów to odrębne typy. W tym przypadku parametry oscylacji wysokiej częstotliwości zmieniają się dyskretnie.
Modulacja amplitudy
W systemach z tego typu zmianą amplituda fali nośnej zmienia się z dużą częstotliwością za pomocą fali modulującej. Podczas analizy częstotliwości na wyjściu ujawniane są nie tylko częstotliwości wejściowe, ale także ich suma i różnica. W tym przypadku, jeśli modulacja jest falą złożoną, taką jak sygnały mowy składające się z wielu częstotliwości, to suma i różnica częstotliwości będą wymagały dwóch pasm, jednego poniżej nośnej i jednego powyżej. Nazywane są bocznymi: górnymi i dolnymi. Pierwszy to kopia oryginalnego sygnału audio przesunięta o określoną częstotliwość. Dolne pasmo jest kopią oryginalnego sygnału, który został odwrócony, to znaczy, że oryginalne wysokie częstotliwości to niższe częstotliwości w dolnej części.
Dolna wstęga boczna jest lustrzanym odbiciem górnej wstęgi bocznej w stosunku do częstotliwości nośnej. System wykorzystujący modulację amplitudy,przesyłanie nośnika i obu stron nazywa się dwukierunkowym. Nośnik nie zawiera przydatnych informacji, więc można go usunąć, ale w każdym przypadku przepustowość sygnału będzie dwukrotnie większa niż oryginalna. Zwężenie pasma uzyskuje się poprzez wymianę nie tylko nośnika, ale również jednego z bocznych, ponieważ zawierają one jedną informację. Ten typ jest znany jako modulacja SSB z tłumioną nośną.
Demodulacja
Ten proces wymaga zmiksowania zmodulowanego sygnału z nośnikiem o tej samej częstotliwości, co emitowany przez modulator. Następnie oryginalny sygnał jest uzyskiwany jako oddzielna częstotliwość lub pasmo częstotliwości, a następnie odfiltrowywany z innych sygnałów. Czasami generowanie nośnej do demodulacji odbywa się in situ i nie zawsze pokrywa się z częstotliwością nośną na samym modulatorze. Ze względu na niewielką różnicę między częstotliwościami pojawiają się niedopasowania, co jest typowe dla obwodów telefonicznych.
Modulacja impulsów
Wykorzystuje to cyfrowy sygnał pasma podstawowego, co oznacza, że pozwala na zakodowanie więcej niż jednego bitu na bod poprzez zakodowanie sygnału danych binarnych na sygnał wielopoziomowy. Bity sygnałów binarnych są czasami dzielone na pary. W przypadku pary bitów można zastosować cztery kombinacje, przy czym każda para jest reprezentowana przez jeden z czterech poziomów amplitudy. Tak zakodowany sygnał charakteryzuje się tym, że prędkość modulacji jest o połowę mniejsza niż w oryginalnym sygnale danych, dzięki czemu można go wykorzystać domodulacja amplitudy w zwykły sposób. Znalazła swoje zastosowanie w komunikacji radiowej.
Modulacja częstotliwości
Systemy z tą modulacją zakładają, że częstotliwość nośnej zmieni się zgodnie z kształtem sygnału modulującego. Ten typ jest lepszy od typu amplitudy pod względem odporności na pewne wpływy dostępne w sieci telefonicznej, dlatego powinien być używany przy niskich prędkościach, gdzie nie ma potrzeby przyciągania dużego pasma częstotliwości.
Modulacja faza-amplituda
Aby zwiększyć liczbę bitów na bod, można połączyć modulację fazy i amplitudy.
Jedną z nowoczesnych metod modulacji amplitudy-fazy można nazwać tą, która opiera się na transmisji kilku nośnych. Na przykład w niektórych aplikacjach używanych jest 48 nośnych oddzielonych pasmem 45 Hz. Łącząc AM i PM, do każdej nośnej przydziela się do 32 dyskretnych stanów na indywidualny okres bodów, dzięki czemu można przenieść 5 bitów na bod. Okazuje się, że cały ten zestaw pozwala na przesyłanie 240 bitów na bod. Podczas pracy z szybkością 9600 bps szybkość modulacji wymaga tylko 40 bodów. Tak niska wartość jest dość tolerancyjna dla skoków amplitudy i fazy występujących w sieci telefonicznej.
PCM
Ten typ jest zwykle uważany za system do nadawania sygnałów analogowych, takich jak głos w formie cyfrowej. Ta technika modulacji nie jest stosowana w modemach. Oto bramkowanie sygnału analogowego za pomocąprzy dwukrotnie wyższej częstotliwości składowej sygnału analogowego. Podczas korzystania z takich systemów w sieciach telefonicznych stroboskop pojawia się 8000 razy na sekundę. Każda próbka to poziom napięcia zakodowany siedmiobitowym kodem. Aby najlepiej przedstawić język mówiony, stosuje się kodowanie logarytmiczne. Siedem bitów wraz z ósmym, wskazującym na obecność sygnału, tworzą oktet.
Modulacja i detekcja są wymagane do przywrócenia sygnału komunikatu, czyli procesu odwrotnego. W tym przypadku sygnał jest konwertowany w sposób nieliniowy. Elementy nieliniowe wzbogacają widmo sygnału wyjściowego o nowe składowe widma, a filtry służą do izolowania składowych o niskiej częstotliwości. Modulację i detekcję można przeprowadzić za pomocą diod próżniowych, tranzystorów, diod półprzewodnikowych jako elementów nieliniowych. Tradycyjnie stosuje się punktowe diody półprzewodnikowe, ponieważ planarna pojemność wejściowa jest zauważalnie większa.
Nowoczesne widoki
Modulacja cyfrowa zapewnia znacznie większą pojemność informacyjną i zapewnia kompatybilność z różnymi cyfrowymi usługami danych. Ponadto zwiększa bezpieczeństwo informacji, poprawia jakość systemów komunikacyjnych oraz przyspiesza dostęp do nich.
Istnieje szereg ograniczeń, z którymi borykają się projektanci dowolnych systemów: dopuszczalna moc i przepustowość, określony poziom szumów systemów komunikacyjnych. Liczba użytkowników rośnie z dnia na dzieńsystemy łączności, a zapotrzebowanie na nie również rośnie, co wymaga zwiększenia zasobu radiowego. Modulacja cyfrowa różni się znacznie od analogowej tym, że nośna w niej transmituje duże ilości informacji.
Trudność użytkowania
Twórcy systemów cyfrowej komunikacji radiowej stają przed tak głównym zadaniem - znalezieniem kompromisu między przepustowością transmisji danych a złożonością systemu pod względem technicznym. W tym celu należy zastosować różne metody modulacji, aby uzyskać pożądany rezultat. Komunikacja radiowa może być również zorganizowana przy użyciu najprostszych obwodów nadajnika i odbiornika, ale do takiej komunikacji zostanie wykorzystane widmo częstotliwości proporcjonalne do liczby użytkowników. Bardziej złożone odbiorniki i nadajniki wymagają mniejszej przepustowości do nadawania tej samej ilości informacji. Aby przejść na wydajne spektralnie metody transmisji, konieczne jest odpowiednie skomplikowanie sprzętu. Ten problem nie zależy od rodzaju komunikacji.
Opcje alternatywne
Modulacja szerokości impulsów charakteryzuje się tym, że jej sygnał nośny jest sekwencją impulsów, a częstotliwość impulsów jest stała. Zmiany dotyczą tylko czasu trwania każdego impulsu zgodnie z sygnałem modulującym.
Modulacja szerokości impulsu różni się od modulacji częstotliwościowo-fazowej. Ta ostatnia polega na modulacji sygnału w postaci sinusoidy. Charakteryzuje się stałą amplitudą i zmienną częstotliwością lub fazą. Sygnały impulsowe mogą być również modulowane częstotliwościowo. Może być czas trwaniaimpulsy są stałe, a ich częstotliwość ma pewną średnią wartość, ale ich wartość chwilowa będzie się różnić w zależności od sygnałów modulujących.
Wnioski
Można stosować proste modulacje, w których tylko jeden parametr zmienia się zgodnie z informacją o modulacji. Połączony schemat modulacji stosowany w nowoczesnym sprzęcie komunikacyjnym polega na jednoczesnej zmianie zarówno amplitudy, jak i fazy nośnej. W nowoczesnych systemach można zastosować kilka podnośnych, z których każdy wykorzystuje określony rodzaj modulacji. W tym przypadku mówimy o schematach modulacji sygnału. Termin ten jest również używany w przypadku złożonych widoków wielopoziomowych, gdy w celu uzyskania wyczerpujących informacji wymagany jest dodatkowy opis cech.
Nowoczesne systemy komunikacyjne wykorzystują najbardziej wydajne typy modulacji, aby zminimalizować przepustowość w celu zwolnienia przestrzeni częstotliwości dla innych rodzajów sygnałów. Jakość komunikacji na tym tylko zyskuje, ale złożoność sprzętu w tym przypadku jest bardzo wysoka. Docelowo częstotliwość modulacji daje wynik widoczny dla końcowego użytkownika jedynie pod względem łatwości użycia środków technicznych.
