Ponieważ żyjemy w erze komunikacji, w której możemy łatwo przesyłać dowolną formę informacji (wideo, audio i inne dane) w postaci sygnałów elektrycznych do dowolnego innego urządzenia lub wyznaczonego obszaru. Chociaż w naszym doświadczeniu percepcyjnym powszechne jest, że wysyłanie lub odbieranie sygnałów lub danych jest proste, ale obejmuje dość złożone procedury, możliwości i zaangażowane scenariusze w ramach systemy porozumiewania się . Tak więc, w zakresie systemów komunikacyjnych, gry modulacyjne ponoszą kluczową odpowiedzialność w systemie komunikacyjnym za cyfrowe kodowanie informacji w świecie analogowym. Bardzo ważne jest, aby modulować sygnały przed wysłaniem ich do sekcji odbiorczej w celu transmisji na większą odległość, dokładnego przesyłania danych i cichego odbioru danych. Aby było jasne, zagłębmy się w szczegółową koncepcję wiedzy, czym jest modulacja, różne jej typy i jakie są rodzaje modulacja techniki stosowane w systemach komunikacyjnych.
Co to jest modulacja?
Modulacja to proces zmiany charakterystyki fali, która ma być transmitowana, poprzez nałożenie sygnału wiadomości na sygnał o wysokiej częstotliwości. W tym procesie sygnały wideo, głosowe i inne sygnały danych modyfikują sygnały o wysokiej częstotliwości - znane również jako fala nośna . Ta fala nośna może być prądem stałym, przemiennym lub łańcuchem impulsów, w zależności od używanej aplikacji. Zwykle jako sygnał fali nośnej używana jest fala sinusoidalna o wysokiej częstotliwości.
Te techniki modulacji są podzielone na dwa główne typy: analogowe i cyfrowe lub modulacja impulsowa . Przed dalszym omówieniem różnych typów technik modulacji, zrozumiemy, jak ważna jest modulacja.
Dlaczego modulacja jest używana w komunikacji?
- W technice modulacji częstotliwość sygnału wiadomości jest podnoszona do zakresu, dzięki czemu jest bardziej przydatna do transmisji. Poniższe punkty opisują znaczenie modulacji w systemie komunikacyjnym.
- W transmisja sygnału sygnały z różnych źródeł są przesyłane wspólnym kanałem jednocześnie za pomocą multiplekserów. Jeśli te sygnały są przesyłane jednocześnie z określoną szerokością pasma, powodują zakłócenia. Aby temu zaradzić, sygnały mowy są modulowane do różnych częstotliwości nośnych, aby odbiornik dostroił je do pożądanej, wybranej przez siebie szerokości pasma w zakresie transmisji.
- Innym powodem technicznym jest antena rozmiar rozmiar anteny jest odwrotnie proporcjonalny do częstotliwości emitowanego sygnału. Rząd wielkości apertury anteny to co najmniej jedna dziesiąta długości fali sygnału. Jego wielkość nie jest praktyczna, jeśli sygnał ma 5 kHz, dlatego podniesienie częstotliwości w procesie modulacji z pewnością zmniejszy wysokość anteny.
- Modulacja jest ważna przy przesyłaniu sygnałów na duże odległości, ponieważ nie jest możliwe wysyłanie sygnałów o niskiej częstotliwości na większe odległości.
- Podobnie, modulacja jest również ważna, aby przydzielić użytkownikom więcej kanałów i zwiększyć odporność na zakłócenia.
Aby zacząć poznawać szczegółowe informacje na temat technik modulacji, daj nam znać o rodzajach sygnały w procesie modulacji .
Sygnał modulujący
Ten sygnał jest również określany jako sygnał wiadomości. Przechowuje dane, które mają być przesłane, a więc jest to określane jako sygnał wiadomości. Jest uważany za sygnał pasma podstawowego, w którym przechodzi proces modulacji, aby zostać rozgłoszonym lub przesłanym. Z tego powodu jest to sygnał modulujący.
Sygnał nośny
Jest to wysoki zakres częstotliwości sygnału, który ma określoną amplitudę, częstotliwość i poziom fazy, ale nie zawiera żadnych danych. Jest więc określany jako sygnał nośny, ponieważ jest pusty. Jest to po prostu wykorzystywane do przesłania wiadomości do sekcji odbiorczej po procesie modulacji.
Sygnał modulowany
Wynikowy sygnał, który jest uzyskiwany po procedurze modulacji, nazywany jest sygnałem modulowanym. Jest to iloczyn zarówno nośnej, jak i sygnałów modulujących.
Różne rodzaje modulacji
Omówiono już dwa rodzaje modulacji: analogowe i cyfrowe techniki modulacji. W obu technikach informacje o paśmie podstawowym są konwertowane na sygnały o częstotliwości radiowej, ale w modulacji analogowej te Komunikacja radiowa sygnały są ciągłym zakresem wartości, podczas gdy w modulacji cyfrowej są to wstępnie ustalone stany dyskretne.
Rodzaje modulacji
Modulacja analogowa
W tej modulacji stale zmieniająca się fala sinusoidalna jest wykorzystywana jako fala nośna, która moduluje sygnał wiadomości lub sygnał danych. Ogólną funkcję fali sinusoidalnej pokazano na poniższym rysunku, na którym można zmienić trzy parametry w celu uzyskania modulacji - są to głównie amplituda, częstotliwość i faza, więc rodzaje modulacji analogowej są:
- Modulacja amplitudy (AM)
- Modulacja częstotliwości (FM)
- Modulacja fazy (PM)
W modulacja amplitudy amplituda fali nośnej zmienia się proporcjonalnie do sygnału wiadomości, a inne czynniki, takie jak częstotliwość i faza, pozostają stałe. Modulowany sygnał pokazano na poniższym rysunku, a jego widmo składa się z dolnego pasma częstotliwości, górnego pasma częstotliwości i składowych częstotliwości nośnej. Ten rodzaj modulacji wymaga większej przepustowości, większej mocy. W tej modulacji filtrowanie jest bardzo trudne.
Rodzaje modulacji analogowej
Modulacja częstotliwości (FM) zmienia częstotliwość nośnej proporcjonalnie do wiadomości lub sygnału danych, zachowując jednocześnie inne parametry. Zaletą FM nad AM jest większe tłumienie szumów kosztem szerokości pasma FM. Jest używany w zastosowaniach takich jak radio, radar, telemetria, badania sejsmiczne i tak dalej. Wydajność i szerokości pasma zależą od indeksu modulacji i maksymalnej częstotliwości modulacji.
W modulacja fazy , faza nośnej zmienia się zgodnie z sygnałem danych. W tego typu modulacji zmiana fazy wpływa również na częstotliwość, więc ta modulacja również podlega modulacji częstotliwości.
Modulacja analogowa (AM, FM i PM) jest bardziej wrażliwa na szum. Jeśli szum dostanie się do systemu, utrzymuje się i jest przenoszony do końcowego odbiornika. Dlatego tę wadę można przezwyciężyć dzięki technice modulacji cyfrowej.
JESTEM
Modulacja cyfrowa
Aby zapewnić lepszą jakość i wydajną komunikację, zastosowano technikę modulacji cyfrowej. Główne zalety modulacji cyfrowej w porównaniu z modulacją analogową obejmują dopuszczalną moc, dostępną szerokość pasma i wysoką odporność na zakłócenia. W modulacji cyfrowej sygnał wiadomości jest konwertowany z komunikatu analogowego na cyfrowy, a następnie modulowany za pomocą fali nośnej.
Fala nośna jest kluczowana lub włączana i wyłączana w celu wytworzenia impulsów, które powodują modulację sygnału. Podobnie jak w przypadku analogu, tutaj parametry takie jak amplituda, częstotliwość i zmiana fazy fali nośnej decydują o rodzaju modulacji cyfrowej.
Plik rodzaje modulacji cyfrowej są oparte na typie sygnału i używanej aplikacji, takiej jak kluczowanie z przesunięciem amplitudy, kluczowanie z przesunięciem częstotliwości, kluczowanie z przesunięciem fazy, kluczowanie z przesunięciem fazy, kluczowanie z przesunięciem kwadraturowym, kluczowanie z przesunięciem minimalnym, kluczowanie z przesunięciem minimalnym gaussa, multipleksowanie z podziałem częstotliwości ortogonalnej itp. , jak pokazano na rysunku.
Kluczowanie z przesunięciem amplitudy zmienia amplitudę fali nośnej na podstawie sygnału pasma podstawowego lub sygnału komunikatu, który jest w formacie cyfrowym. Jest używany do wymagań niskiego pasma i jest wrażliwy na hałas.
W kluczowaniu z przesunięciem częstotliwości częstotliwość fali nośnej zmienia się dla każdego symbolu w danych cyfrowych. Wymaga większych przepustowości, jak pokazano na rysunku. Podobnie, kluczowanie z przesunięciem fazowym zmienia fazę nośnej dla każdego symbolu i jest mniej wrażliwe na szum.
Modulacja częstotliwości
Aby wytworzyć falę o modulowanej częstotliwości, częstotliwość fali radiowej zmienia się zgodnie z amplitudą sygnału wejściowego.
Modulacja częstotliwości
Kiedy fala dźwiękowa jest modulowana z sygnałem nośnej częstotliwości radiowej, to generowany sygnał częstotliwości zmieni swój poziom częstotliwości. Należy odnotować zmianę, z jaką fala porusza się w górę iw dół. Nazywa się to odchyleniem i jest ogólnie przedstawiane jako odchylenie kHz.
Na przykład, jeśli sygnał ma odchylenie wynoszące + lub - 3 kHz, to jest przedstawiane jako ± 3 kHz. Oznacza to, że sygnał nośnej ma odchylenie w górę iw dół o 3 kHz.
Stacje nadawcze, które potrzebują bardzo dużego zakresu częstotliwości w paśmie częstotliwości (w zakresie 88,5 - 108 MHz), z pewnością potrzebują dużej ilości odchylenia, która wynosi prawie ± 75 kHz. Nazywa się to szerokopasmową modulacją częstotliwości. Sygnały w tym zakresie mają zdolność wspomagania wysokiej jakości transmisji, ale wymagają również większej przepustowości. Ogólnie rzecz biorąc, 200 kHz jest dozwolone dla każdego WBFM. A dla wąskopasmowego FM wystarczy odchylenie ± 3 kHz.
Przy implementacji fali FM korzystniejsze jest poznanie zakresu efektywności modulacji. Stanowi to parametr określający czynniki, takie jak znajomość typu sygnału, czy to szerokopasmowy, czy wąskopasmowy sygnał FM. Pomaga również w upewnieniu się, że całe odbiorniki lub nadajniki w systemie są zaprogramowane tak, aby dostosowywały się do znormalizowanego zakresu modulacji, ponieważ pokazuje to wpływ na takie czynniki, jak odstępy między kanałami, szerokość pasma odbiornika i inne.
Tak więc, aby oznaczyć poziom modulacji, należy określić wskaźnik modulacji i parametry współczynnika odchylenia.
Inny rodzaje modulacji częstotliwości obejmują następujące elementy.
Wąskie pasmo FM
- Nazywa się to typem modulacji częstotliwości, w której wartość wskaźnika modulacji jest zbyt minimalna.
- Gdy wartość indeksu modulacji wynosi<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.
- Maksymalny zakres częstotliwości modulującej wynosi 3 kHz
- Maksymalna wartość odchylenia częstotliwości wynosi 75 kHz
Szerokopasmowe FM
- Nazywa się to typem modulacji częstotliwości, w której wartość wskaźnika modulacji jest duża.
- Gdy wartość wskaźnika modulacji jest> 0,3, wówczas będą więcej niż dwie wstęgi boczne o szerokości pasma dwukrotnie większej od sygnału modulującego. Wraz ze wzrostem wartości indeksu modulacji zwiększa się liczba wstęg bocznych. Zatem β> 0,3 nazywamy modulacją wąskopasmową.
- Maksymalny zakres częstotliwości modulujących zawiera się w przedziale 30 Hz - 15 kHz
- Maksymalna wartość odchylenia częstotliwości wynosi 75 kHz
- Ta modulacja częstotliwości wymaga wyższego zakresu szerokości pasma, który prawie 15 razy wyprzedza modulację wąskopasmową.
Inne rodzaje technik modulacji stosowanych w systemie komunikacyjnym to:
- Binarne kluczowanie z przesunięciem fazowym
- Kluczowanie różnicowe z przesunięciem fazowym
- Różnicowe kluczowanie z przesunięciem fazowym kwadraturowym
- Offsetowe kwadraturowe kluczowanie fazowe
- Audio FSK
- Multi FSK
- Dwutonowy FSK
- Minimalne klawisze Shift
- Kluczowanie Gaussa z minimalnym przesunięciem
- Typ modulacji kodowany kratowo
Zalety różnych typów modulacji
Na potrzeby transmisji rozmiar pliku antena musi być bardzo duży, zanim technika modulacji nie została zaproponowana. Poziom komunikacji zostanie ograniczony, ponieważ nie będzie komunikacji na duże odległości o zerowym poziomie zakłóceń.
Tak więc, wraz z rozwojem modulacji, korzystanie z niej ma wiele zalet systemy porozumiewania się . Zaletami modulacji są:
- Rozmiar anteny można zmniejszyć
- Nie ma żadnego rodzaju konsolidacji sygnału
- Zwiększa się zasięg komunikacji
- Będzie możliwość multipleksowania
- Można dostosować przepustowość zgodnie z wymaganiami
- Poprawia się jakość odbioru
- Lepsza wydajność i efektywność
Zastosowania różnych typów modulacji
Istnieje szeroki zakres różnych technik modulacji, a są to:
- Stosowany w miksowaniu muzyki i systemach nagrywania na taśmę magnetyczną
- Śledzenie monitorowania EEG dla nowo narodzonych dzieci
- Używany w telemetrii
- Wykorzystane w radar
- Techniki nadawania FM
Aby uniknąć komplikowania tego artykułu, niektóre równania matematyczne i szczegółowe informacje o systemach komunikacji cyfrowej zostały z niego wyłączone. Jednak wysiłki włożone w wydanie tego artykułu zapewniają podstawowe informacje na temat różnych rodzaje modulacji w systemie komunikacyjnym . Ważniejsze jest również, aby mieć jasny obraz tego, czym są pliki
