Kuna me elame kommunikatsiooni ajastul, kus me saame elektrisignaalidena hõlpsasti mis tahes vormis teavet (video-, heli- ja muid andmeid) edastada mis tahes muule seadmele või sihtotstarbelisele alale. Kuigi meie tajukogemuses on tavaline, et signaalide või andmete saatmine või vastuvõtmine on lihtne, kuid see hõlmab üsna keerukaid protseduure, võimalusi ja kaasatud stsenaariume sidesüsteemid . Nii et kommunikatsioonisüsteemide valdkonnas on modulatsioonil sidesüsteemis ülioluline vastutus teabe kodeerimise eest analoogmaailmas. Enne vastuvõtjaosasse saatmist on signaalide moduleerimine suurema kauguse, täpse andmeedastuse ja madala müratasemega andmete vastuvõtmiseks väga oluline. Selguse huvides uurigem üksikasjalikku mõistet, mis on teadmine, mis on modulatsioon, selle erinevad tüübid ja mis on modulatsioon sidesüsteemides kasutatavad tehnikad.
Mis on modulatsioon?
Modulatsioon on edastatava laine omaduste muutmise protsess, paigutades sõnumsignaali kõrgsageduslikule signaalile. Selles protsessis muudavad video-, kõne- ja muud andmesignaalid kõrgsageduslikke signaale - neid nimetatakse ka signaalideks kandelaine . See kandelaine võib olla alalis- või vahelduvvoolu või impulssahel sõltuvalt kasutatavast rakendusest. Tavaliselt kasutatakse kandelaine signaalina kõrgsageduslikku siinuslainet.
Need modulatsioonimeetodid liigitatakse kahte peamist tüüpi: analoog ja digitaalne või impulsi modulatsioon . Enne erinevat tüüpi modulatsioonitehnikate edasist arutamist mõistkem modulatsiooni tähtsust.
Miks suhtlemisel kasutatakse modulatsiooni?
- Modulatsioonitehnikas tõstetakse teatesignaali sagedus vahemikku, nii et see on edastamiseks kasulikum. Järgmised punktid kirjeldavad modulatsiooni tähtsust sidesüsteemis.
- Sisse signaali edastamine , edastatakse erinevatest allikatest pärit signaale ühiskasutatava kanali kaudu samaaegselt multiplekserite abil. Kui neid signaale edastatakse samaaegselt kindla ribalaiusega, põhjustavad need häireid. Selle ületamiseks moduleeritakse kõnesignaale erinevatele kandesagedustele, et vastuvõtja häälestaks need soovitud ribalaiusele tema enda valitud edastusvahemikus.
- Teine tehniline põhjus on antenn antenni suurus on pöördvõrdeline kiiratava signaali sagedusega. Antenni ava suurus on vähemalt üks kümnendik signaali lainepikkusest. Kui signaali sagedus on 5 kHz, ei ole selle suurus teostatav. Seetõttu vähendab sageduse tõstmine protsessi abil antenni kõrgust.
- Modulatsioon on oluline signaalide edastamiseks suurte vahemaade taha, kuna madalsageduslikke signaale pole võimalik saata pikema vahemaa tagant.
- Sarnaselt on modulatsioon oluline ka selleks, et eraldada kasutajatele rohkem kanaleid ja suurendada mürakindlust.
Modulatsioonitehnikate üksikasjaliku teabe tundmaõppimiseks andke meile teada nende tüüpide kohta signaale modulatsiooniprotsessis .
Moduleeriv signaal
Seda signaali nimetatakse ka sõnumisignaaliks. See sisaldab andmeid, mida tuleb edastada, ja seda nimetatakse sõnumisignaaliks. Seda peetakse põhiriba signaaliks, kus see edastamise või edastamise jaoks läbib modulatsiooniprotsessi. Seetõttu on see moduleeriv signaal.
Vedaja signaal
See on kõrge sagedussignaali vahemik, millel on spetsiifiline amplituudi, sageduse ja faaside tase, kuid see ei sisalda andmeid. Niisiis, seda nimetatakse kandesignaaliks, kuna see on tühi. Seda kasutatakse lihtsalt sõnumi edastamiseks vastuvõtjaosale pärast modulatsiooniprotsessi.
Moduleeritud signaal
Järgnevat signaali, mis saadakse pärast modulatsiooni protseduuri, nimetatakse moduleeritud signaaliks. See on nii kandja kui ka moduleerivate signaalide korrutis.
Erinevad modulatsiooni tüübid
Kaht tüüpi modulatsiooni: analoog- ja digitaalmodulatsiooni tehnikaid on juba arutatud. Mõlemas tehnikas teisendatakse põhiriba teave raadiosagedussignaalideks, kuid analoogmoduleerimisel need RF-side signaalid on pidev väärtuste vahemik, samas kui digitaalses modulatsioonis on need eelnevalt korraldatud diskreetsed olekud.
Modulatsiooni tüübid
Analoogmodulatsioon
Selles modulatsioonis kasutatakse pidevalt varieeruvat siinuslainet kandejõuna, mis moduleerib sõnumisignaali või andmesignaali. Sinusoidlaine üldfunktsioon on näidatud alloleval joonisel, kus modulatsiooni saamiseks saab muuta kolme parameetrit - need on peamiselt amplituud, sagedus ja faas, nii et analoogmodulatsiooni tüübid on:
- Amplituudi modulatsioon (AM)
- Sageduse modulatsioon (FM)
- Faasimodulatsioon (PM)
Sisse amplituudmodulatsioon , varieerub kandelaine amplituud proportsionaalselt teatesignaaliga ning muud tegurid, nagu sagedus ja faas, jäävad konstantseks. Moduleeritud signaal on näidatud alloleval joonisel ja selle spekter koosneb madalamast sagedusribast, ülemisest sagedusribast ja kandesageduse komponentidest. Seda tüüpi modulatsioon nõuab suuremat ribalaiust, rohkem energiat. Filtreerimine on selles modulatsioonis väga keeruline.
Analoogmodulatsiooni tüübid
Sageduse modulatsioon (FM) muudab kandja sagedust proportsionaalselt teate või andmesignaaliga, hoides muud parameetrid konstantsena. FM-i eeliseks AM-i ees on müra suurem summutamine FM-i ribalaiuse arvelt. Seda kasutatakse sellistes rakendustes nagu raadio, radar, telemeetria seismiline uuring ja nii edasi. Efektiivsus ja ribalaiused sõltuvad modulatsiooni indeksist ja maksimaalsest moduleerimissagedusest.
Sisse faasmodulatsioon , varieerub kandefaas vastavalt andmesignaalile. Seda tüüpi modulatsioonis mõjutab faasi muutmisel ka sagedust, nii et see modulatsioon kuulub ka sagedusmodulatsiooni alla.
Analoogmodulatsioon (AM, FM ja PM) on müra suhtes tundlikum. Kui müra siseneb süsteemi, siis see püsib ja kandub kuni vastuvõtjani. Seetõttu saab selle puuduse digitaalse modulatsiooni tehnikaga ületada.
OLEN
Digitaalne modulatsioon
Parema kvaliteedi ja tõhusa suhtluse jaoks kasutatakse digitaalset modulatsiooni tehnikat. Digitaalse modulatsiooni peamised eelised analoogmodulatsiooni ees hõlmavad lubatud võimsust, saadaolevat ribalaiust ja suurt müratakistust. Digitaalses modulatsioonis teisendatakse sõnumsignaal analoogsõnumist digitaalsõnumiks ja moduleeritakse seejärel kandelaine abil.
Signaali moduleerimiseks impulsside loomiseks sisestatakse kandelaine võtmega või sisse ja välja. Sarnaselt analoogile otsustavad digitaalse modulatsiooni tüübi siin parameetrid, nagu kandelaine amplituud, sagedus ja faaside variatsioon.
The digitaalse modulatsiooni tüübid põhinevad kasutatava signaali tüübil ja rakendusel, näiteks amplituudi nihkega sisestamine, sageduse nihkega sisestamine, faaside nihkega sisestamine, diferentsiaalse faasi nihkega klahvimine, kvadratuurfaasi nihkega klahvimine, minimaalse nihkega klahvimine, Gaussi minimaalne nihkega klahvimine, ortogonaalse sagedusjaotuse multipleksimine jne. , nagu on näidatud joonisel.
Amplituudi nihkega sisestamine muudab kandelaine amplituudi põhiribasignaali või sõnumisignaali põhjal, mis on digitaalses formaadis. Seda kasutatakse madala sagedusribaga nõuete täitmiseks ja see on müratundlik.
Sagedusnihkega sisestamisel varieeritakse kandjalaine sagedust digitaalsetes andmetes iga sümboli jaoks. See vajab suuremat ribalaiust, nagu joonisel näidatud. Samamoodi muudab faasinihke sisestamine iga sümboli kanduri faasi ja see on müra suhtes vähem tundlik.
Sageduse modulatsioon
Sagedusmoduleeritud laine loomiseks varieeritakse raadiolaine sagedust vastavalt sisendsignaali amplituudile.
Sageduse modulatsioon
Kui helilaine moduleeritakse raadiosageduskandja signaali omaga, muudab genereeritud sagedussignaal oma sagedustaset. Tuleb märkida variatsiooni, mille võrra laine liigub üles ja alla. Seda nimetatakse hälbeks ja tavaliselt kujutatakse kHz hälbena.
Näiteks kui signaali kõrvalekalle on kas + või - 3kHz, siis tähistatakse seda kui ± 3kHz. See tähendab, et kandesignaali kõrvalekalle üles ja alla on 3 kHz.
Ringhäälingujaamad, mis vajavad sagedusspektris väga suurt sagedusala (vahemikus 88,5–108 MHz), vajavad nad kindlasti suurt kõrvalekallet, mis on peaaegu ± 75 kHz. Seda nimetatakse lairiba sageduse modulatsiooniks. Selles vahemikus olevad signaalid võimaldavad edastada edastuste kõrget kvaliteeti, samas kui need vajavad ka suuremat ribalaiust. Üldiselt on 200 WHz lubatud iga WBFM-i jaoks. Ja kitsa ribalaiusega FM jaoks piisab kõrvalekaldest ± 3 kHz.
FM-laine rakendamise ajal on kasulikum teada modulatsiooni efektiivsuse vahemikku. See on parameeter selliste tegurite esitamisel, nagu signaali tüübi teadmine, kas lairiba või kitsariba FM-signaal. Samuti aitab see tagada, et terved süsteemis olevad vastuvõtjad või saatjad on programmeeritud kohanduma standarditud modulatsioonivahemikuga, kuna see näitab mõju sellistele teguritele nagu kanalivahe, vastuvõtja ribalaius ja teised.
Nii et modulatsioonitaseme tähistamiseks tuleb määrata modulatsiooni indeks ja hälbe suhte parameetrid.
Erinevat sageduse modulatsiooni tüübid sisaldama järgmist.
Kitsaribaline FM
- Seda nimetatakse sageduse modulatsiooni tüübiks, kus modulatsiooni indeksi väärtus on liiga väike.
- Kui modulatsiooni indeksi väärtus on<0.3, then there will be an only carrier and corresponding sidebands having bandwidth as twice the modulating signal. So, β ≤ 0.3 is called narrow band frequency modulation.
- Moduleeriva sageduse maksimaalne vahemik on 3 kHz
- Maksimaalne sagedushälbe väärtus on 75 kHz
Lairiba FM
- Seda nimetatakse sageduse modulatsiooni tüübiks, kus modulatsiooni indeksi väärtus on suur.
- Kui modulatsioonindeksi väärtus on> 0,3, on rohkem kui kaks külgriba, mille ribalaius on kahekordne moduleeriva signaali ribalaius. Kui modulatsiooni indeksi väärtus suureneb, suureneb külgribade arv. Niisiis, β> 0,3 nimetatakse kitsa riba sageduse modulatsiooniks.
- Moduleerivate sageduste maksimaalne vahemik on vahemikus 30 Hz - 15 kHz
- Maksimaalne sagedushälbe väärtus on 75 kHz
- See sageduse modulatsioon vajab suuremat ribalaiuse vahemikku, mis on kitsa ribalaiusega modulatsioonist peaaegu 15 korda ees.
Sidesüsteemis kasutatavad muud tüüpi modulatsioonitehnikad on:
- Binaarne faasinihete sisestamine
- Diferentsiaalne faasinihke sisestamine
- Diferentsiaalkvadratuuri faasinihete sisestamine
- Nihutage kvadratuuri faasinihete sisestamine
- Heli FSK
- Mitmekordne FSK
- Kahetooniline FSK
- Minimaalne vahetuse sisestamine
- Gaussi minimaalse vahetuse sisestamine
- Võre kodeeritud tüüpi modulatsioon
Eri tüüpi modulatsiooni eelised
Edastamise eesmärgil: antenn peab olema väga suur, enne kui modulatsioonitehnikat ei pakutud. Side tase on piiratud, kuna ei toimu kaugsuhtlust, mille moonutused oleksid nullid.
Seega on modulatsiooni arendamisel selle kasutamisel palju eeliseid sidesüsteemid . Ja modulatsiooni eelised on:
- Antenni suurust saab vähendada
- Ei juhtu mingit signaali konsolideerimist
- Suhtlusulatus on laiendatud
- Seal on multipleksimise võimalus
- Ribalaiust saab vastavalt nõuetele kohandada
- Vastuvõtukvaliteet suureneb
- Parem jõudlus ja efektiivsus
Erinevat tüüpi modulatsiooni rakendused
Seal on lai valik erinevaid modulatsioonitehnikaid ja need on:
- Rakendatud muusika segamise ja magnetlintide salvestamise süsteemides
- Vastsündinud laste EEG jälgimise jälgimiseks
- Kasutatakse telemeetrias
- Kasutatakse radar
- FM-ringhäälingutehnika
Selle artikli keerukaks muutmise vältimiseks on sellest vabastatud mõned matemaatilised võrrandid ja põhjalik teave digitaalsete sidesüsteemide kohta. Kuid selle artikli väljatöötamiseks tehtud jõupingutused tagavad põhiteabe erinevate teemade kohta sidesüsteemi modulatsiooni tüübid . Samuti on olulisem selge ettekujutus sellest, mis on
