Тъй като живеем в ера на комуникация, в която можем лесно да прехвърляме всяка форма на информация (видео, аудио и други данни) под формата на електрически сигнали към всяко друго устройство или предназначена област. Въпреки че е често срещано в нашия перцептивен опит изпращането или получаването на сигнали или данни е просто, но включва доста сложни процедури, възможности и включени сценарии в рамките на комуникационни системи . Така че, в обхвата на комуникационните системи, модулацията играе важна роля в комуникационната система да кодира информацията цифрово в аналоговия свят. Много е важно да модулирате сигналите, преди да ги изпратите до секцията на приемника за по-голямо прехвърляне на разстояние, точен трансфер на данни и приемане на данни с ниско ниво на шум. За да бъдем ясни, нека се потопим в подробната концепция за това какво е модулация, различните видове в нея и какви са типовете модулация техники, използвани в комуникационните системи.
Какво е модулация?
Модулацията е процес на промяна на характеристиките на вълната, която трябва да се предаде чрез наслагване на сигнала на съобщението върху високочестотния сигнал. В този процес видео, гласовите и други сигнали за данни модифицират високочестотни сигнали - известни също като носеща вълна . Тази носеща вълна може да бъде DC или AC или импулсна верига в зависимост от използваното приложение. Обикновено като честота на носеща вълна се използва високочестотна синусоида.
Тези техники на модулация са класифицирани в два основни типа: аналогови и цифрови или импулсна модулация . Преди да обсъдим допълнително различните видове техники на модулация, нека разберем значението на модулацията.
Защо модулацията се използва в комуникацията?
- В техниката на модулация честотата на сигнала на съобщението се повишава до диапазон, така че да е по-полезна за предаване. Следващите точки описват значението на модулацията в комуникационната система.
- В предаване на сигнал , сигналите от различни източници се предават през общ канал едновременно чрез използване на мултиплексори. Ако тези сигнали се предават едновременно с определена честотна лента, те причиняват смущения. За да се преодолее това, речевите сигнали се модулират към различни носещи честоти, за да може приемникът да ги настрои на желаната честотна лента по негов избор в обхвата на предаване.
- Друга техническа причина е антена размер размерът на антената е обратно пропорционален на честотата на излъчения сигнал. Редът на размера на отвора на антената е поне една на десета от дължината на вълната на сигнала. Размерът му не е практически осъществим, ако сигналът е 5 kHz, следователно повишаването на честотата чрез модулиращ процес със сигурност ще намали височината на антената.
- Модулацията е важна за прехвърляне на сигналите на големи разстояния, тъй като не е възможно да се изпращат нискочестотни сигнали за по-големи разстояния.
- По същия начин модулацията също е важна за разпределяне на повече канали за потребителите и за увеличаване на имунитета срещу шум.
За да започнете да знаете подробна информация за модулационните техники, уведомете ни относно видовете сигнали в процеса на модулация .
Модулиращ сигнал
Този сигнал се нарича и сигнал за съобщение. Той съдържа данните, които трябва да бъдат предадени, и това се нарича сигнал за съобщение. Той се счита за сигнал на основната лента, когато преминава през модулационен процес, за да бъде излъчен или комуникиран. Поради това това е модулиращият сигнал.
Сигнал на превозвача
Това е високият обхват на честотния сигнал, който е със специфична амплитуда, честота и фаза, но не съдържа никакви данни. И така, той се нарича сигнал на носител, тъй като е празен. Това просто се използва за предаване на съобщението до секцията на приемника след процеса на модулация.
Модулиран сигнал
Последователният сигнал, който се получава след процедурата на модулация, се нарича модулиран сигнал. Това е продукт както на носителя, така и на модулиращите сигнали.
Различни видове модулация
Двата вида модулация: техниките за аналогова и цифрова модулация вече са обсъдени. И при двете техники информацията за основната лента се преобразува в радиочестотни сигнали, но при аналогова модулация те RF комуникация сигналите са непрекъснат диапазон от стойности, докато при цифровата модулация това са предварително подредени дискретни състояния.
Видове модулация
Аналогова модулация
В тази модулация непрекъснато променяща се синусоида се използва като носеща вълна, която модулира сигнала на съобщението или сигнала от данни. Общата функция на синусоидалната вълна е показана на фигурата по-долу, в която три параметъра могат да бъдат променени, за да се получи модулация - те са главно амплитуда, честота и фаза, така че видове аналогова модулация са:
- Амплитудна модулация (AM)
- Честотна модулация (FM)
- Фазова модулация (PM)
В амплитудна модулация , амплитудата на носещата вълна варира пропорционално на сигнала на съобщението, а останалите фактори като честота и фаза остават постоянни. Модулираният сигнал е показан на фигурата по-долу, а неговият спектър се състои от компоненти с по-ниска честота, горночестотна лента и носеща честота. Този тип модулация изисква по-голяма честотна лента и повече мощност. Филтрирането е много трудно при тази модулация.
Видове аналогова модулация
Честотна модулация (FM) променя честотата на носителя пропорционално на съобщението или сигнала за данни, като същевременно поддържа други параметри постоянни. Предимството на FM пред AM е по-голямото потискане на шума за сметка на честотната лента във FM. Използва се в приложения като радио, радар, телеметрични сеизмични проучвания и т.н. Ефективността и честотната лента зависят от индекса на модулация и максималната модулираща честота.
В фазова модулация , носещата фаза се променя в съответствие със сигнала за данни. При този тип модулация, когато фазата се промени, това също влияе на честотата, така че тази модулация също попада под честотна модулация.
Аналоговата модулация (AM, FM и PM) е по-чувствителна към шума. Ако шумът влезе в системата, той продължава и се пренася до крайния приемник. Следователно този недостатък може да бъде преодолян чрез техниката на цифрова модулация.
AM
Цифрова модулация
За по-добро качество и ефективна комуникация се използва техниката на цифровата модулация. Основните предимства на цифровата модулация пред аналоговата модулация включват допустима мощност, налична честотна лента и висока устойчивост на шум. При цифровата модулация сигналът на съобщението се преобразува от аналогово в цифрово съобщение и след това се модулира с помощта на носеща вълна.
Носещата вълна се натиска или включва и изключва, за да се създадат импулси, така че сигналът да се модулира. Подобно на аналога, тук параметрите като амплитуда, честота и фазова промяна на носещата вълна решават типа на цифровата модулация.
The видове цифрова модулация са базирани на типа на използвания сигнал и приложение като манипулиране на амплитудна смяна, манипулиране на честотната смяна, фазово манипулиране, диференциално фазово манипулиране, квадратурно фазово манипулиране, минимално манипулиране на Shift, гауссова минимална манипулация, мултиплексиране с ортогонално разделяне на честотата и др. , както е показано на фигурата.
Манипулирането с амплитудна промяна променя амплитудата на носещата вълна въз основа на сигнала на основната лента или сигнала на съобщението, който е в цифров формат. Използва се за нискочестотни изисквания и е чувствителен към шум.
При манипулиране с честотна смяна честотата на носещата вълна се променя за всеки символ в цифровите данни. Необходими са по-големи честотни ленти, както е показано на фигурата. По същия начин, фазовото превключване променя фазата на носителя за всеки символ и е по-малко чувствително към шум.
Честотна модулация
За да се създаде честотно модулирана вълна, честотата на радиовълната се променя в съответствие с амплитудата на входния сигнал.
Честотна модулация
Когато аудио вълната е модулирана с тази на радиочестотния носещ сигнал, тогава генерираният честотен сигнал ще промени нивото си на честота. Трябва да се отбележи вариацията, с която вълната се движи нагоре и надолу. Това се нарича отклонение и обикновено се представя като kHz отклонение.
Като пример, когато сигналът има отклонение или + или - 3kHz, тогава той се представя като ± 3kHz. Това означава, че носещият сигнал има отклонение нагоре и надолу от 3kHz.
Излъчващите станции, които се нуждаят от много високочестотен диапазон в честотния спектър (в диапазона от 88,5 - 108 MHz), те със сигурност се нуждаят от голямо количество отклонение, което е близо ± 75 kHz. Това се нарича широколентова честотна модулация. Сигналите в този диапазон притежават способността да подпомагат високото качество на предаванията, докато те също изискват по-висока честотна лента. Като цяло са разрешени 200 kHz за всеки WBFM. А за теснолентовия FM е достатъчно отклонение от ± 3 kHz.
Докато се прилага FM вълна, е по-полезно да се знае обхватът на ефективност на модулацията. Това стои като параметър при посочване на фактори като познаване на типа сигнал дали широколентов или теснолентов FM сигнал. Той също така помага да се гарантира, че всички приемници или предаватели, които са в системата, са програмирани да се адаптират към стандартизирания обхват на модулация, тъй като това показва влияние върху факторите като разстоянието между каналите, честотната лента на приемника и други.
Така че, за да се посочи нивото на модулация, трябва да се определят параметрите на индекса на модулация и коефициента на отклонение.
Различното видове честотна модулация включват следното.
Теснолентов FM
- Това се нарича тип честотна модулация, при която стойността на индекса на модулация е твърде минимална.
- Когато стойността на индекса на модулация е<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.
- Максималният обхват на модулиращата честота е от 3 kHz
- Стойността на максимално отклонение на честотата е 75 kHz
Широколентов FM
- Това се нарича тип честотна модулация, при която стойността на модулационния индекс е голяма.
- Когато стойността на индекса на модулация е> 0,3, тогава ще има повече от две странични ленти с честотна лента, двойно по-голяма от модулиращия сигнал. Когато стойността на модулационния индекс се увеличи, броят на страничните ленти се увеличава. И така, β> 0,3 се нарича модулация на честотната лента с тесен обхват.
- Максималният обхват на модулиращите честоти е между 30 Hz - 15 kHz
- Стойността на максимално отклонение на честотата е 75 kHz
- Тази честотна модулация се нуждае от по-висок обхват на честотната лента, което е почти 15 пъти по-напред от честотната модулация в тесен обхват.
Другите видове модулационни техники, използвани в комуникационната система, са:
- Двоична фазова манипулация
- Диференциално фазово изместване
- Диференциално квадратурно фазово манипулиране
- Офсетно квадратурно фазово манипулиране
- Аудио FSK
- Мулти FSK
- Двутонов FSK
- Минимална клавиатура за смяна
- Гаусова минимална манипулация на смяна
- Тип модулация с кодиран решетка
Предимства на различни видове модулация
За целите на предаването, размерът на антена трябва да бъде много голям, преди да бъде предложена техниката на модулация. Нивото на комуникация се ограничава, тъй като няма да има комуникации на дълги разстояния с нулеви нива на изкривявания.
Така че с развитието на модулацията има много ползи от използването комуникационни системи . А предимствата на модулацията са:
- Размерът на антената може да бъде намален
- Няма случай на консолидация на сигнала
- Обхватът на комуникация е подобрен
- Ще има възможност за мултиплексиране
- Може да се регулира честотната лента според изискванията
- Качеството на приема се повишава
- По-добро представяне и ефективност
Приложения на различни видове модулация
Съществува богата гама от различни техники за модулация и те са:
- Внедрено в смесване на музика и системи за запис на магнитна лента
- За проследяване на ЕЕГ мониторинг за новородени деца
- Използва се в телеметрията
- Използвано в радар
- Техники на FM излъчване
За да се избегне усложняването на тази статия, някои математически уравнения и задълбочена информация за цифровите комуникационни системи са освободени от нея. Усилията, положени за изготвянето на тази статия, осигуряват основна информация за различните видове модулация в комуникационната система . Също така е по-важно да имате ясна представа за това какви са
