Kaj je modulacija in različne vrste

Preizkusite Naš Instrument Za Odpravo Težav





Ker živimo v dobi komunikacije, v kateri lahko katero koli obliko informacij (video, avdio in drugi podatki) v obliki električnih signalov enostavno prenesemo v katero koli drugo napravo ali namensko območje. Čeprav je v naši percepcijski izkušnji običajno, da je pošiljanje ali sprejemanje signalov ali podatkov preprosto, vendar vključuje precej zapletene postopke, možnosti in vključene scenarije znotraj komunikacijski sistemi . V obsegu komunikacijskih sistemov ima modulacija ključno odgovornost v komunikacijskem sistemu za digitalno kodiranje informacij v analognem svetu. Zelo pomembno je, da signale modulirate, preden jih pošljete v odsek sprejemnika, za prenos večje razdalje, natančen prenos podatkov in sprejem podatkov z nizko stopnjo šuma. Da bomo jasni, se poglobimo v podroben koncept, kako vedeti, kaj je modulacija, različne vrste v njej in kakšne so vrste modulacija tehnike, ki se uporabljajo v komunikacijskih sistemih.

Kaj je modulacija?

Modulacija je postopek spreminjanja značilnosti vala, ki se prenaša s prekrivanjem signalnega sporočila na visokofrekvenčni signal. V tem postopku video, glas in drugi podatkovni signali spreminjajo visokofrekvenčne signale - znane tudi kot nosilni val . Ta nosilni val je lahko enosmerni ali izmenični ali impulzni verigi, odvisno od uporabljene aplikacije. Običajno se kot signal nosilnega vala uporablja visokofrekvenčni sinusni val.




Te modulacijske tehnike so razvrščene v dve glavni vrsti: analogno in digitalno oz impulzna modulacija . Pred nadaljnjim razpravljanjem o različnih vrstah modulacijskih tehnik naj razumemo pomen modulacije.

Zakaj se modulacija uporablja v komunikaciji?

  • V modulacijski tehniki se frekvenca signalnega sporočila dvigne na obseg, tako da je bolj uporaben za prenos. Naslednje točke opisujejo pomen modulacije v komunikacijskem sistemu.
  • V prenos signala , signali iz različnih virov se istočasno prenašajo po skupnem kanalu z uporabo multiplekserjev. Če se ti signali prenašajo hkrati z določeno pasovno širino, povzročajo motnje. Da bi to premagali, se govorni signali modulirajo na različne nosilne frekvence, da jih sprejemnik prilagodi želeni pasovni širini po lastni izbiri v območju prenosa.
  • Drug tehnični razlog je antena velikost antene je obratno sorazmerna s frekvenco sevanega signala. Vrstni red odprtine antene je vsaj ena desetina valovne dolžine signala. Njegova velikost ni izvedljiva, če je signal 5 kHz, zato bo dvig frekvence z modulacijskim postopkom zagotovo zmanjšal višino antene.
  • Modulacija je pomembna za prenos signalov na velike razdalje, saj ni mogoče pošiljati nizkofrekvenčnih signalov na večje razdalje.
  • Podobno je tudi modulacija pomembna za dodeljevanje več kanalov za uporabnike in za povečanje odpornosti proti hrupu.

Če želite začeti vedeti podrobne informacije o modulacijskih tehnikah, nam sporočite glede vrst signalov v modulacijskem procesu .



Modulacijski signal

Ta signal se imenuje tudi signal sporočila. Vsebuje podatke, ki jih je treba poslati, kar se imenuje signal sporočila. Šteje se za osnovni pas, kjer je podvržen modulacijskemu postopku, da se predvaja ali komunicira. Zaradi tega je modulacijski signal.

Signal nosilca

To je visokofrekvenčni frekvenčni signal s specifično amplitudo, frekvenco in fazo, vendar ne vsebuje nobenih podatkov. Torej se imenuje nosilni signal, saj je prazen. To se preprosto uporabi za prenos sporočila v odsek sprejemnika po postopku modulacije.


Modulirani signal

Posledični signal, ki ga dobimo po postopku modulacije, imenujemo modulirani signal. To je produkt nosilnih in modulacijskih signalov.

Različne vrste modulacije

O dveh vrstah modulacije: analogni in digitalni modulacijski tehniki smo že govorili. Pri obeh tehnikah se informacije o osnovnem pasu pretvorijo v radiofrekvenčne signale, v analogni modulaciji pa te RF komunikacija signali so neprekinjeno območje vrednosti, medtem ko so pri digitalni modulaciji to vnaprej določena diskretna stanja.

Vrste modulacije

Vrste modulacije

Analogna modulacija

Pri tej modulaciji se nenehno spreminjajoči se sinusni val uporablja kot nosilni val, ki modulira sporočilni signal ali podatkovni signal. Splošna funkcija sinusoidnega vala je prikazana na spodnji sliki, na kateri je mogoče spremeniti tri parametre, da dobimo modulacijo - to so predvsem amplituda, frekvenca in faza, zato vrste analogne modulacije so:

  • Amplitudna modulacija (AM)
  • Frekvenčna modulacija (FM)
  • Fazna modulacija (PM)

V amplitudna modulacija , amplituda nosilnega vala se spreminja sorazmerno s signalom sporočila, drugi dejavniki, kot sta frekvenca in faza, pa ostajajo nespremenjeni. Modulirani signal je prikazan na spodnji sliki, njegov spekter pa je sestavljen iz spodnjega frekvenčnega pasu, zgornjega frekvenčnega pasu in nosilnih frekvenčnih komponent. Ta vrsta modulacije zahteva večjo pasovno širino in večjo moč. Pri tej modulaciji je filtriranje zelo težko.

Vrste analogne modulacije

Vrste analogne modulacije

Frekvenčna modulacija (FM) spreminja frekvenco nosilca sorazmerno s sporočilom ali podatkovnim signalom, hkrati pa ohranja konstanto drugih parametrov. Prednost FM pred AM je večje zatiranje hrupa na račun pasovne širine v FM. Uporablja se v aplikacijah, kot so radio, radar, telemetrična potresna raziskovanja itd. Učinkovitost in pasovne širine so odvisne od modulacijskega indeksa in največje modulacijske frekvence.

V fazna modulacija , nosilna faza se spreminja v skladu s podatkovnim signalom. Pri tej vrsti modulacije sprememba faze vpliva tudi na frekvenco, zato tudi ta modulacija spada pod frekvenčno modulacijo.

Analogna modulacija (AM, FM in PM) je bolj občutljiva na šum. Če v sistem vstopi šum, traja in se prenaša do končnega sprejemnika. Zato je to pomanjkljivost mogoče odpraviti s tehniko digitalne modulacije.

AM

AM

Digitalna modulacija

Za boljšo kakovost in učinkovito komunikacijo se uporablja tehnika digitalne modulacije. Glavne prednosti digitalne modulacije pred analogno modulacijo vključujejo dovoljeno moč, razpoložljivo pasovno širino in visoko odpornost proti hrupu. Pri digitalni modulaciji se signal sporočila pretvori iz analognega v digitalno sporočilo in nato modulira z uporabo nosilnega vala.

Nosilni val se vklopi ali vklopi in izklopi, da se ustvarijo impulzi, ki omogočajo modulacijo signala. Podobno kot analogni tudi tukaj parametri, kot so amplituda, frekvenca in fazna variacija nosilnega vala, določajo vrsto digitalne modulacije.

The vrste digitalne modulacije temeljijo na vrsti uporabljenega signala in aplikaciji, kot so na primer amplitudni premik, frekvenčni premik, fazni premik, diferencialni fazni premik, kvadraturni fazni premik, minimalna Shift tipkovnica, Gaussova minimalna premična tipkovnica, ortogonalno frekvenčno multipleksiranje itd. , kot je prikazano na sliki.

Amplitudno premikanje spreminja amplitudo nosilnega vala glede na osnovni pas ali signal sporočila, ki je v digitalni obliki. Uporablja se za nizkopasovne zahteve in je občutljiv na hrup.

Pri frekvenčnem premiku se frekvenca nosilnega vala spreminja za vsak simbol v digitalnih podatkih. Potrebuje večje pasovne širine, kot je prikazano na sliki. Podobno tipkanje s faznim premikom spremeni fazo nosilca za vsak simbol in je manj občutljivo na šum.

Frekvenčna modulacija

Da bi ustvarili frekvenčno moduliran val, se frekvenca radijskega vala spreminja v skladu z amplitudo vhodnega signala.

Frekvenčna modulacija

Frekvenčna modulacija

Ko je zvočni val moduliran z radijskim nosilnim signalom, bo generirani frekvenčni signal spremenil svojo frekvenčno raven. Upoštevati je treba spremembe, s katerimi se val premika navzgor in navzdol. To se imenuje odstopanje in je običajno predstavljeno kot odstopanje kHz.

Na primer, kadar ima signal odstopanje bodisi + ali - 3kHz, je prikazan kot ± 3kHz. To pomeni, da ima nosilec signal odstopanje gor in dol za 3kHz.

Oddajniške postaje, ki potrebujejo zelo visokofrekvenčni obseg v frekvenčnem spektru (v območju od 88,5 do 108 MHz), zagotovo potrebujejo veliko odstopanje, ki znaša skoraj ± 75 kHz. To se imenuje širokopasovna frekvenčna modulacija. Signali v tem obsegu imajo sposobnost, da pomagajo pri visoki kakovosti prenosa, čeprav zahtevajo tudi večjo pasovno širino. Na splošno je dovoljeno 200 kHz za vsak WBFM. In za ozkopasovni FM zadostuje odstopanje ± 3 kHz.

Med izvajanjem FM vala je koristneje poznati obseg učinkovitosti modulacije. To je parameter pri navajanju dejavnikov, kot je poznavanje vrste signala, širokopasovni ali ozkopasovni FM signal. Pomaga tudi pri zagotavljanju, da so celotni sprejemniki ali oddajniki, ki so v sistemu, programirani za prilagajanje standardiziranemu obsegu modulacije, saj to kaže na vpliv na dejavnike, kot so razmik med kanali, pasovna širina sprejemnika in drugi.

Torej, da označimo stopnjo modulacije, je treba določiti parametre modulacijskega indeksa in razmerja odstopanj.

Drugačen vrste frekvenčne modulacije vključujejo naslednje.

Ozkopasovni FM

  • To se imenuje vrsta frekvenčne modulacije, pri kateri je vrednost indeksa modulacije premajhna.
  • Ko je vrednost indeksa modulacije<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.
  • Največji obseg modulacijske frekvence je 3 kHz
  • Vrednost največjega odstopanja je 75 kHz

Širokopasovni FM

  • To se imenuje vrsta frekvenčne modulacije, pri kateri je vrednost indeksa modulacije velika.
  • Ko je vrednost indeksa modulacije> 0,3, bo več kot dve stranski pasovi s pasovno širino, ki je dvakrat večja od modulacijskega signala. Ko se vrednost indeksa modulacije poveča, se število stranskih pasov poveča. Torej se β> 0,3 imenuje ozkopasovna frekvenčna modulacija.
  • Največji obseg modulacijskih frekvenc je med 30 Hz - 15 kHz
  • Vrednost največjega odstopanja je 75 kHz
  • Ta frekvenčna modulacija potrebuje višjo pasovno širino, ki je skoraj 15-krat večja od ozkopasovne frekvenčne modulacije.

Druge vrste modulacijskih tehnik, ki se uporabljajo v komunikacijskem sistemu, so:

  • Binarno fazno premikanje
  • Diferencialno fazno premikanje
  • Diferencialno kvadraturno fazno premikanje
  • Kompenzacija kvadraturnega faznega premika
  • Zvok FSK
  • Multi FSK
  • Dvotonski FSK
  • Najmanjša preklopna tipkovnica
  • Gaussova minimalna tipkovnica
  • Vrsta modulacije, kodirana z rešetko

Prednosti različnih vrst modulacije

Za namene prenosa velikost antena mora biti zelo velika, preden ni bila predlagana tehnika modulacije. Stopnja komunikacije je omejena, saj ne bo nobene komunikacije na dolge razdalje z ničelno stopnjo izkrivljanja.

Z razvojem modulacije imamo torej veliko koristi od uporabe komunikacijski sistemi . In prednosti modulacije so:

  • Velikost antene lahko zmanjšate
  • Ne pride do konsolidacije signala
  • Razpon komunikacije je povečan
  • Obstajala bo možnost multipleksiranja
  • Pasovno širino lahko prilagodite glede na zahteve
  • Kakovost sprejema se poveča
  • Boljše delovanje in učinkovitost

Uporabe različnih vrst modulacije

Obstaja širok nabor različnih modulacijskih tehnik, in sicer:

  • Izvaja se v sistemih za mešanje glasbe in snemanje z magnetnim trakom
  • Za sledenje spremljanju EEG za novorojene otroke
  • Uporablja se v telemetriji
  • Uporablja se v radar
  • Tehnike FM oddajanja

Da ne bi bil ta članek zapleten, so nekatere matematične enačbe in poglobljene informacije o digitalnih komunikacijskih sistemih izvzete iz njega. Vendar si prizadevanja za objavo tega članka zagotavljajo osnovne informacije o različnih vrste modulacije v komunikacijskem sistemu . Pomembneje je tudi imeti jasno predstavo o tem, kaj so