Ob soočenju z novimi koncepti v vsakdanjem življenju mnogi poskušajo najti odgovore na svoja vprašanja. Za to je treba opisati kakršne koli pojave. Ena izmed njih je modulacija. O tem bomo še razpravljali.
Splošni opis
Modulacija je proces spreminjanja enega ali celotnega niza parametrov visokofrekvenčnega nihanja v skladu z zakonom o nizkofrekvenčnem informacijskem sporočilu. Rezultat tega je prenos spektra krmilnega signala v visokofrekvenčno območje, saj učinkovito oddajanje v vesolje zahteva, da vsi oddajniki delujejo na različnih frekvencah, ne da bi drug drugega prekinjali. Zahvaljujoč temu procesu se informacijska nihanja postavijo na a priori znan nosilec. Krmilni signal vsebuje prenesene informacije. Visokofrekvenčno nihanje prevzame vlogo nosilca informacije, zaradi česar pridobi status nosilca. Krmilni signal vsebuje prenesene podatke. Obstajajo različne vrste modulacije, ki so odvisne od uporabljene valovne oblike: pravokotne, trikotne ali kakšne druge. Z diskretnim signalom je običajno govoriti o manipulaciji. torejmodulacija je proces, ki vključuje nihanja, tako da je lahko frekvenca, amplituda, faza itd.
Sorte
Sedaj lahko razmislimo, kakšne vrste tega pojava obstajajo. V bistvu je modulacija proces, s katerim se nizkofrekvenčni val prenaša z visokofrekvenčnimi valovi. Najpogosteje se uporabljajo naslednje vrste: frekvenca, amplituda in faza. Pri frekvenčni modulaciji pride do spremembe frekvence, pri amplitudni modulaciji amplituda, pri fazni modulaciji pa faza. Obstajajo tudi mešane vrste. Impulzna modulacija in modifikacija sta ločeni vrsti. V tem primeru se parametri visokofrekvenčnega nihanja spreminjajo diskretno.
amplitudna modulacija
V sistemih s to vrsto spremembe se amplituda nosilnega vala spreminja na visoki frekvenci s pomočjo moduliranega vala. Pri analizi frekvenc na izhodu se ne razkrijejo le vhodne frekvence, temveč tudi njihova vsota in razlika. V tem primeru, če je modulacija kompleksen val, kot so govorni signali, sestavljeni iz številnih frekvenc, bo za vsoto in razlika frekvenc potrebna dva pasova, enega pod nosilcem in enega zgoraj. Imenujejo se stranski: zgornji in spodnji. Prvi je kopija izvirnega zvočnega signala, premaknjenega za določeno frekvenco. Spodnji pas je kopija prvotnega signala, ki je bil obrnjen, to pomeni, da so izvirne visoke frekvence nižje frekvence na spodnji strani.
Spodnji stranski pas je zrcalna podoba zgornjega stranskega pasu glede na nosilno frekvenco. Sistem, ki uporablja amplitudno modulacijo,prenos nosilca in obeh strani se imenuje dvosmerni. Nosilec ne vsebuje nobenih koristnih informacij, zato ga je mogoče odstraniti, v vsakem primeru pa bo pasovna širina signala dvakrat večja od prvotne. Zoženje pasu se doseže z zamenjavo ne le nosilca, ampak tudi enega od stranskih, saj vsebujejo eno informacijo. Ta vrsta je znana kot SSB modulacija z potlačenim nosilcem.
Demodulacija
Ta postopek zahteva, da se modulirani signal meša z nosilcem enake frekvence, kot jo oddaja modulator. Po tem se izvirni signal pridobi kot ločen frekvenčni ali frekvenčni pas in nato filtrira iz drugih signalov. Včasih generiranje nosilca za demodulacijo poteka in situ in ne sovpada vedno z nosilno frekvenco na samem modulatorju. Zaradi majhne razlike med frekvencami se pojavljajo neusklajenosti, kar je značilno za telefonska vezja.
impulzna modulacija
To uporablja digitalni signal osnovnega pasu, kar pomeni, da omogoča kodiranje več kot enega bita na baud s kodiranjem binarnega podatkovnega signala v večnivojski signal. Biti binarnih signalov so včasih razdeljeni v pare. Za par bitov se lahko uporabijo štiri kombinacije, pri čemer je vsak par predstavljen z eno od štirih amplitudnih ravni. Za tako kodiran signal je značilno, da je modulacijska hitrost prenosa za polovico manjša od prvotnega podatkovnega signala, zato se lahko uporablja zaamplitudna modulacija na običajen način. Svojo uporabo je našla v radijskih komunikacijah.
Frekvenčna modulacija
Sistemi s to modulacijo predvidevajo, da se bo frekvenca nosilca spremenila glede na obliko modulirnega signala. Ta vrsta je boljša od amplitudne vrste glede na odpornost na določene vplive, ki so na voljo v telefonskem omrežju, zato jo je treba uporabljati pri nizkih hitrostih, kjer ni treba pritegniti velikega frekvenčnega pasu.
Fazno-amplitudna modulacija
Če želite povečati število bitov na baud, lahko kombinirate fazno in amplitudno modulacijo.
Eno izmed sodobnih metod amplitudno-fazne modulacije lahko imenujemo tista, ki temelji na prenosu več nosilcev. Na primer, v neki aplikaciji se uporablja 48 nosilcev, ločenih s pasovno širino 45 Hz. Z združevanjem AM in PM se vsakemu nosilcu dodeli do 32 diskretnih stanj na posamezno baudno obdobje, tako da se lahko prenaša 5 bitov na baud. Izkazalo se je, da vam ta celoten niz omogoča prenos 240 bitov na baud. Pri delovanju pri 9600 bps zahteva hitrost modulacije le 40 baud. Tako nizka številka je precej tolerantna do amplitudnih in faznih skokov, ki so značilni za telefonsko omrežje.
PCM
Ta tip se običajno obravnava kot sistem za oddajanje analognih signalov, kot je glas v digitalni obliki. Ta tehnika modulacije se ne uporablja v modemih. Tukaj je prehod analognega signala spri dvakratni najvišji frekvenci komponente analognega signala. Pri uporabi takšnih sistemov v telefonskih omrežjih se stroboskop pojavi 8000-krat na sekundo. Vsak vzorec je napetostna raven, kodirana s sedembitno kodo. Za najboljšo predstavitev govorjenega jezika se uporablja logaritemsko kodiranje. Sedem bitov skupaj z osmim, ki označuje prisotnost signala, tvori oktet.
Za obnovitev signala sporočila, to je obratni proces, sta potrebna modulacija in zaznavanje. V tem primeru se signal pretvori na nelinearen način. Nelinearni elementi obogatijo spekter izhodnega signala z novimi komponentami spektra, filtri pa se uporabljajo za izolacijo nizkofrekvenčnih komponent. Modulacijo in detekcijo lahko izvedemo z uporabo vakuumskih diod, tranzistorjev, polprevodniških diod kot nelinearnih elementov. Tradicionalno se uporabljajo točkovne polprevodniške diode, saj je planarna vhodna kapacitivnost opazno večja.
Moderni pogledi
Digitalna modulacija zagotavlja veliko več informacijske zmogljivosti in zagotavlja združljivost z različnimi digitalnimi podatkovnimi storitvami. Poleg tega povečuje varnost informacij, izboljšuje kakovost komunikacijskih sistemov in pospešuje dostop do njih.
Obstajajo številne omejitve, s katerimi se soočajo oblikovalci vseh sistemov: dovoljena moč in pasovna širina, dana raven hrupa komunikacijskih sistemov. Število uporabnikov se vsak dan povečujekomunikacijskih sistemov, narašča pa tudi povpraševanje po njih, kar zahteva povečanje radijskega vira. Digitalna modulacija se od analogne izrazito razlikuje po tem, da nosilec v njej prenaša velike količine informacij.
Težave pri uporabi
Razvijalci digitalnih radijskih komunikacijskih sistemov se soočajo s tako glavno nalogo - najti kompromis med pasovno širino prenosa podatkov in kompleksnostjo sistema v tehničnem smislu. Za to je primerno uporabiti različne metode modulacije, da dobimo želeni rezultat. Radijsko komunikacijo je mogoče organizirati tudi z uporabo najpreprostejših oddajnikov in sprejemnikov, vendar se za takšno komunikacijo uporablja frekvenčni spekter, sorazmeren številu uporabnikov. Kompleksnejši sprejemniki in oddajniki zahtevajo manj pasovne širine za oddajanje enake količine informacij. Za prehod na spektralno učinkovite metode prenosa je potrebno opremo ustrezno zakomplicirati. Ta težava ni odvisna od vrste komunikacije.
Alternativne možnosti
Za modulacijo širine impulza je značilno, da je njen nosilni signal zaporedje impulzov, medtem ko je frekvenca impulza konstantna. Spremembe zadevajo samo trajanje vsakega impulza glede na modulacijski signal.
Širina impulza se razlikuje od frekvenčno-fazne modulacije. Slednje vključuje modulacijo signala v obliki sinusoida. Zanj je značilna konstantna amplituda in spremenljiva frekvenca oziroma faza. Impulzne signale je mogoče tudi frekvenčno modulirati. Lahko trajanjeimpulzi so fiksni in njihova frekvenca je v neki povprečni vrednosti, vendar se bo njihova trenutna vrednost razlikovala glede na modulirajoče signale.
Sklepi
Mogoče je uporabiti enostavne modulacije, pri čemer se v skladu z informacijami o modulaciji spremeni samo en parameter. Kombinirana modulacijska shema, ki se uporablja v sodobni komunikacijski opremi, je, ko se hkrati spreminjata tako amplituda kot faza nosilca. V sodobnih sistemih je mogoče uporabiti več podnosilcev, od katerih vsak uporablja določeno vrsto modulacije. V tem primeru govorimo o shemah modulacije signala. Ta izraz se uporablja tudi za kompleksne poglede na več ravneh, ko je za izčrpne informacije potreben dodaten opis značilnosti.
Sodobni komunikacijski sistemi uporabljajo najučinkovitejše vrste modulacije za zmanjšanje pasovne širine, da se sprosti frekvenčni prostor za druge vrste signalov. Kakovost komunikacije ima od tega le koristi, vendar je kompleksnost opreme v tem primeru zelo visoka. Navsezadnje frekvenca modulacije daje rezultat, ki je viden končnemu uporabniku le v smislu enostavne uporabe tehničnih sredstev.
