Tā kā mēs dzīvojam komunikācijas laikmetā, kurā mēs varam viegli pārsūtīt jebkāda veida informāciju (video, audio un citus datus) elektrisko signālu veidā uz jebkuru citu ierīci vai paredzētu apgabalu. Lai gan mūsu uztveres pieredzē ir izplatīts, ka signālu vai datu sūtīšana vai saņemšana ir vienkārša, taču tas ietver diezgan sarežģītas procedūras, iespējas un iesaistītos scenārijus sakaru sistēmas . Tātad sakaru sistēmu darbības jomā modulācijai ir izšķiroša atbildība komunikācijas sistēmā par informācijas digitālu kodēšanu analogajā pasaulē. Ir ļoti svarīgi modulēt signālus, pirms tos nosūtīt uz uztvērēja sadaļu, lai veiktu lielāku attāluma pārsūtīšanu, precīzu datu pārsūtīšanu un zemu trokšņu datu uztveršanu. Lai būtu skaidrs, ļaujiet mums iedziļināties detalizētajā koncepcijā, lai zinātu, kas ir modulācija, dažādi veidi tajā un kādi ir moduļu veidi. modulācija paņēmieni, ko izmanto sakaru sistēmās.
Kas ir modulācija?
Modulācija ir pārraida viļņa raksturlielumu maiņas process, uzliekot ziņu signālu uz augstfrekvences signālu. Šajā procesā video, balss un citi datu signāli modificē augstas frekvences signālus - tos sauc arī par nesēja vilnis . Šis nesējvilnis var būt līdzstrāvas vai maiņstrāvas vai impulsu ķēde atkarībā no izmantotā lietojuma. Parasti kā nesēja viļņa signālu tiek izmantots augstfrekvences sinusoidāls.
Šīs modulācijas metodes tiek iedalītas divos galvenajos veidos: analogā un digitālā vai impulsa modulācija . Pirms turpmākas dažādu modulācijas metožu apspriešanas ļaujiet mums saprast modulācijas nozīmi.
Kāpēc modulācija tiek izmantota komunikācijā?
- Modulācijas tehnikā ziņojuma signāla frekvence tiek paaugstināta līdz diapazonam, lai tas būtu noderīgāks pārraidei. Turpmāk aprakstīta modulācijas nozīme komunikācijas sistēmā.
- In signāla pārraide , signālus no dažādiem avotiem vienlaikus pārraida pa kopēju kanālu, izmantojot multiplekserus. Ja šie signāli tiek pārraidīti vienlaikus ar noteiktu joslas platumu, tie rada traucējumus. Lai to pārvarētu, runas signāli tiek modulēti dažādās nesējfrekvencēs, lai uztvērējs tos noregulētu vēlamajam joslas platumam pēc viņa izvēles pārraides diapazonā.
- Vēl viens tehnisks iemesls ir antena lielums antenas izmērs ir apgriezti proporcionāls izstarotā signāla frekvencei. Antenas apertūras lieluma secība ir vismaz viena desmitā daļa no signāla viļņa garuma. Ja signāls ir 5 kHz, tā lielums nav praktisks, tāpēc, palielinot frekvenci, modulējot procesu, noteikti samazināsies antenas augstums.
- Modulācija ir svarīga signālu pārsūtīšanai lielos attālumos, jo zemākas frekvences signālus nav iespējams nosūtīt lielākos attālumos.
- Tāpat modulācija ir svarīga, lai lietotājiem piešķirtu vairāk kanālu un palielinātu trokšņa imunitāti.
Lai sāktu uzzināt par detalizētu informāciju par modulācijas paņēmieniem, informējiet mūs par to veidiem signāli modulācijas procesā .
Modulējošais signāls
Šis signāls tiek saukts arī par ziņojuma signālu. Tajā glabājas pārsūtāmie dati, tāpēc to sauc par ziņojuma signālu. Tas tiek uzskatīts par pamatjoslas signālu, kur tam tiek veikts modulācijas process, lai saņemtu apraidi vai paziņotu. Tāpēc tas ir modulējošais signāls.
Pārvadātāja signāls
Tas ir augsts frekvences signāla diapazons, kuram ir noteikta amplitūda, frekvence un fāzes līmenis, taču tajā nav datu. Tātad, to sauc par nesēju signālu, jo tas ir tukšs. To vienkārši izmanto, lai pēc modulācijas procesa nosūtītu ziņojumu uztvērēja sekcijai.
Modulēts signāls
Sekojošo signālu, kas tiek iegūts pēc modulācijas procedūras, sauc par modulētu signālu. Tas ir gan nesēja, gan modulējošo signālu produkts.
Dažādi modulācijas veidi
Divi modulācijas veidi: analogās un digitālās modulācijas metodes jau ir apspriestas. Abos paņēmienos pamatjoslas informācija tiek pārveidota par radiofrekvences signāliem, bet analogajā modulācijā šie RF komunikācija signāli ir nepārtraukts vērtību diapazons, savukārt digitālajā modulācijā tie ir iepriekš sakārtoti diskrēti stāvokļi.
Modulācijas veidi
Analogā modulācija
Šajā modulācijā nepārtraukti mainīgais sinusoidālais vilnis tiek izmantots kā nesējvilnis, kas modulē ziņojuma signālu vai datu signālu. Sinusoidālā viļņa vispārējā funkcija ir parādīta zemāk redzamajā attēlā, kurā trīs parametrus var mainīt, lai iegūtu modulāciju - tie galvenokārt ir amplitūda, frekvence un fāze, tāpēc analogās modulācijas veidi ir:
- Amplitūdas modulācija (AM)
- Frekvenču modulācija (FM)
- Fāzes modulācija (PM)
In amplitūdas modulācija , nesēja viļņa amplitūda tiek mainīta proporcionāli ziņojuma signālam, un citi faktori, piemēram, frekvence un fāze, paliek nemainīgi. Modulētais signāls ir parādīts zemāk redzamajā attēlā, un tā spektrs sastāv no zemākas frekvences joslas, augšējās frekvences joslas un nesējfrekvences komponentiem. Šāda veida modulācijai nepieciešams lielāks joslas platums, lielāka jauda. Filtrēšana šajā modulācijā ir ļoti sarežģīta.
Analogās modulācijas veidi
Frekvences modulācija (FM) maina nesēja frekvenci proporcionāli ziņojumam vai datu signālam, vienlaikus saglabājot citus parametrus nemainīgus. FM priekšrocība salīdzinājumā ar AM ir lielāka trokšņu slāpēšana uz FM joslas platuma rēķina. To lieto tādās lietojumprogrammās kā radio, radari, telemetrijas seismiskā izpēte utt. Efektivitāte un joslas platums ir atkarīgs no modulācijas indeksa un maksimālās modulācijas frekvences.
In fāzes modulācija , nesēja fāze tiek mainīta atbilstoši datu signālam. Šāda veida modulācijā, mainot fāzi, tas ietekmē arī frekvenci, tāpēc arī šī modulācija ietilpst frekvences modulācijā.
Analogā modulācija (AM, FM un PM) ir jutīgāka pret troksni. Ja troksnis iekļūst sistēmā, tas saglabājas un tiek nēsāts līdz gala uztvērējam. Tādēļ šo trūkumu var novērst ar digitālās modulācijas tehniku.
AM
Digitālā modulācija
Lai nodrošinātu kvalitatīvāku un efektīvāku komunikāciju, tiek izmantota digitālās modulācijas tehnika. Galvenās digitālās modulācijas priekšrocības salīdzinājumā ar analogo modulāciju ir pieļaujamā jauda, pieejamais joslas platums un augsta trokšņa imunitāte. Digitālajā modulācijā ziņojuma signāls tiek pārveidots no analogā uz ciparu ziņojumu un pēc tam modulēts, izmantojot nesējvilni.
Pārnēsātāja vilnis tiek taustiņslēgts vai ieslēgts un izslēgts, lai radītu impulsus tā, lai signāls tiktu modulēts. Līdzīgi analogam, šeit parametri, piemēram, nesēja viļņa amplitūda, frekvence un fāzes variācija, izlemj digitālās modulācijas veidu.
The digitālās modulācijas veidi ir balstīti uz izmantotā signāla veidu un lietojumprogrammām, piemēram, amplitūdas maiņas taustiņu ievadīšana, frekvences maiņas taustiņu ievadīšana, fāzes nobīdes taustiņu ievadīšana, diferenciālās fāzes nobīdes taustiņu ievadīšana, kvadratu fāžu nobīdes taustiņu ievadīšana, minimālās nobīdes taustiņu ievadīšana, minimālā maiņas taustiņu pārslēgšana, ortogonālā frekvenču sadalījuma multipleksēšana utt. , kā parādīts attēlā.
Amplitūdas nobīdes taustiņš maina nesēja viļņa amplitūdu, pamatojoties uz pamatjoslas signālu vai ziņojumu signālu, kas ir digitālā formātā. To lieto zemas joslas prasībām un ir jutīgs pret troksni.
Taustiņu frekvences maiņas gadījumā nesēja viļņa frekvence katram ciparam tiek mainīta ciparos. Tam nepieciešami lielāki joslas platumi, kā parādīts attēlā. Līdzīgi, ar fāzes nobīdes taustiņu palīdzību katram simbolam tiek mainīta nesēja fāze, un tas ir mazāk jutīgs pret troksni.
Frekvences modulācija
Lai izveidotu frekvenču modulētu viļņu, radioviļņu frekvence tiek mainīta atbilstoši ievades signāla amplitūdai.
Frekvences modulācija
Kad audio viļņu modulē ar radiofrekvenču nesēja signāla signālu, ģenerētais frekvences signāls mainīs tā frekvences līmeni. Jāatzīmē variācijas, ar kādām vilnis virzās uz augšu un uz leju. To sauc par novirzi un parasti attēlo kā kHz novirzi.
Piemēram, ja signāla novirze ir vai nu +, vai - 3kHz, tad tas tiek attēlots kā ± 3kHz. Tas nozīmē, ka nesēja signālam ir 3kHz novirze uz augšu un uz leju.
Apraides stacijām, kurām nepieciešams ļoti augstas frekvences diapazons frekvenču spektrā (diapazonā no 88,5 līdz 108 MHz), tām noteikti ir vajadzīga liela novirze, kas ir gandrīz ± 75 kHz. To sauc par platjoslas frekvenču modulāciju. Šajā diapazonā esošie signāli var palīdzēt pārraides augstajai kvalitātei, turpretim tiem ir nepieciešams arī lielāks joslas platums. Parasti katram WBFM ir atļauts 200kHz. Šaurjoslas FM pietiek ar ± 3 kHz novirzi.
Īstenojot FM viļņu, ir izdevīgāk uzzināt modulācijas efektivitātes diapazonu. Tas ir parametrs, norādot tādus faktorus kā signāla veida zināšana, vai platjoslas vai šaurjoslas FM signāls. Tas arī palīdz pārliecināties, ka visi uztvērēji vai raidītāji, kas atrodas sistēmā, ir ieprogrammēti pielāgoties standartizētajam modulācijas diapazonam, jo tas parāda ietekmi uz tādiem faktoriem kā kanālu atstatums, uztvērēja joslas platums un citi.
Tātad, lai apzīmētu modulācijas līmeni, jānosaka modulācijas indekss un novirzes koeficienta parametri.
Atšķirīgais frekvences modulācijas veidi iekļaujiet sekojošo.
Šauras joslas FM
- To sauc par frekvences modulācijas veidu, kur modulācijas indeksa vērtība ir pārāk minimāla.
- Kad modulācijas indeksa vērtība ir<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.
- Maksimālais modulējošās frekvences diapazons ir 3 kHz
- Maksimālā frekvences novirzes vērtība ir 75 kHz
Platjoslas FM
- To sauc par frekvences modulācijas veidu, kur modulācijas indeksa vērtība ir liela.
- Kad modulācijas indeksa vērtība ir> 0,3, tad būs vairāk nekā divas sānjoslas, kuru joslas platums ir divreiz lielāks nekā modulējošais signāls. Kad modulācijas indeksa vērtība palielinās, sānjoslu skaits palielinās. Tātad, β> 0,3 sauc par šauras joslas frekvences modulāciju.
- Maksimālais modulējošo frekvenču diapazons ir no 30 Hz līdz 15 kHz
- Maksimālā frekvences novirzes vērtība ir 75 kHz
- Šai frekvenču modulācijai nepieciešams lielāks joslas platuma diapazons, kas gandrīz 15 reizes pārsniedz šauras joslas frekvences modulāciju.
Citi komunikācijas sistēmā izmantotie modulācijas paņēmienu veidi ir:
- Bināra fāzes nobīdes ievadīšana
- Diferenciālā fāzes nobīde
- Diferenciālas kvadratūras fāzes nobīdes taustiņu ievadīšana
- Offset kvadrātūras fāzes nobīdes ievadīšana
- Audio FSK
- Multi FSK
- Divu toņu FSK
- Minimālais maiņas taustiņš
- Gausa minimālās maiņas ievadīšana
- Režģa kodēts modulācijas veids
Dažādu modulācijas veidu priekšrocības
Pārraides vajadzībām lielums antena ir jābūt ļoti lielam, pirms netika piedāvāta modulācijas tehnika. Komunikācijas līmenis tiek ierobežots, jo nebūs tālsatiksmes sakaru ar nulles līmeņa traucējumiem.
Tātad, attīstoties modulācijai, izmantošanas priekšrocības ir daudzas sakaru sistēmas . Modulācijas priekšrocības ir:
- Antenas izmēru var samazināt
- Notiek nekāda veida signālu konsolidācija
- Komunikācijas diapazons ir uzlabots
- Būs multipleksēšanas iespēja
- Var pielāgot joslas platumu atbilstoši prasībām
- Uzņemšanas kvalitāte palielinās
- Labāka veiktspēja un efektivitāte
Dažādu modulācijas veidu pielietojums
Ir plašs dažādu modulācijas metožu klāsts, un tie ir:
- Ieviesta mūzikas miksēšanas un magnētisko lentu ierakstīšanas sistēmās
- Lai izsekotu EEG uzraudzību jaundzimušajiem bērniem
- Izmanto telemetrijā
- Izmanto radars
- FM apraides paņēmieni
Lai izvairītos no šī raksta sarežģīšanas, daži matemātiskie vienādojumi un padziļināta informācija par digitālajām sakaru sistēmām ir atbrīvota no tā. Tomēr centieni, kas veikti šī raksta izveidei, nodrošina pamatinformāciju par dažādiem modulācijas veidi sakaru sistēmā . Turklāt svarīgāk ir skaidri saprast, kādi ir
