Uusien käsitteiden edessä jokapäiväisessä elämässä monet yrittävät löytää vastauksia kysymyksiinsä. Tätä varten on tarpeen kuvata kaikki ilmiöt. Yksi niistä on sellainen asia kuin modulaatio. Siitä keskustellaan lisää.
Yleinen kuvaus
Modulaatio on prosessi, jossa muutetaan yhtä tai kokonaista suurtaajuisten värähtelyparametrien joukkoa matalataajuisen informaatiosanoman lain mukaisesti. Tuloksena on ohjaussignaalin spektrin siirtyminen suurtaajuusalueelle, koska tehokas yleislähetys avaruuteen edellyttää, että kaikki lähetin-vastaanottimet toimivat eri taajuuksilla toisiaan keskeyttämättä. Tämän prosessin ansiosta informaatiovärähtelyt asetetaan a priori tunnetulle kantoaalolle. Ohjaussignaali sisältää lähetetyn tiedon. Korkeataajuinen värähtely ottaa tiedon kantajan roolin, minkä ansiosta se saa kantajan aseman. Ohjaussignaali sisältää lähetetyt tiedot. Modulaatioita on eri tyyppejä, jotka riippuvat käytetystä a altomuodosta: suorakaiteen muotoinen, kolmiomainen tai jokin muu. Diskreetillä signaalilla on tapana puhua manipuloinnista. Niin,modulaatio on prosessi, joka sisältää värähtelyjä, joten se voi olla taajuus, amplitudi, vaihe jne.
Lajikkeet
Nyt voimme pohtia, minkälaisia tätä ilmiötä on olemassa. Pohjimmiltaan modulaatio on prosessi, jossa korkeataajuinen a alto kuljettaa matalataajuista a altoa. Seuraavia tyyppejä käytetään useimmiten: taajuus, amplitudi ja vaihe. Taajuusmodulaatiolla tapahtuu taajuuden muutos, amplitudimodulaatiolla amplitudi ja vaihemodulaatiolla vaihe. On myös sekalajeja. Pulssimodulaatio ja modifiointi ovat eri tyyppejä. Tässä tapauksessa suurtaajuisen värähtelyn parametrit muuttuvat diskreetti.
Amplitudimodulaatio
Järjestelmissä, joissa on tällainen muutos, kantoaallon amplitudi muuttuu korkealla taajuudella moduloivan aallon avulla. Lähdössä olevia taajuuksia analysoitaessa ei paljasteta vain tulotaajuuksia, vaan myös niiden summa ja erotus. Tässä tapauksessa, jos modulaatio on monimutkainen a alto, kuten monista taajuuksista koostuva puhesignaali, taajuuksien summa ja ero vaatii kaksi kaistaa, yksi kantoaallon alapuolella ja toinen yläpuolella. Niitä kutsutaan lateraaliseksi: ylempi ja alempi. Ensimmäinen on kopio alkuperäisestä äänisignaalista, jota on siirretty tietyllä taajuudella. Alempi kaista on kopio alkuperäisestä signaalista, joka on käännetty, eli alkuperäiset korkeat taajuudet ovat alemman puolen alempia taajuuksia.
Alempi sivukaista on peilikuva ylemmästä sivukaistasta suhteessa kantoa altotaajuuteen. Amplitudimodulaatiota käyttävä järjestelmä,kantoaallon ja molempien puolien lähettämistä kutsutaan kaksisuuntaiseksi. Kantoa alto ei sisällä hyödyllistä tietoa, joten se voidaan poistaa, mutta joka tapauksessa signaalin kaistanleveys on kaksinkertainen alkuperäiseen verrattuna. Kaistan kaventaminen saavutetaan korvaamalla paitsi kantoa alto, myös yksi sivuista, koska ne sisältävät yhden tiedon. Tämä tyyppi tunnetaan nimellä SSB-modulaatio vaimennetulla kantoa altoalueella.
Demodulaatio
Tämä prosessi edellyttää, että moduloitu signaali sekoitetaan kantoa altoon, jonka taajuus on sama kuin modulaattorin lähettämä. Tämän jälkeen alkuperäinen signaali saadaan erillisenä taajuudena tai taajuuskaistana ja suodatetaan sitten muista signaaleista. Joskus kantoaallon generointi demodulaatiota varten tapahtuu in situ, eikä se aina ole sama kuin itse modulaattorin kantoa altotaajuus. Pienen taajuuksien välisen eron vuoksi esiintyy puhelinpiireille tyypillisiä epäsovituksia.
Pulssimodulaatio
Tämä käyttää digitaalista kantataajuista signaalia, mikä tarkoittaa, että se sallii useamman kuin yhden bitin koodaamisen baudia kohden koodaamalla binääridatasignaali monitasoiseksi signaaliksi. Binäärisignaalien bitit jaetaan joskus pareiksi. Bittiparille voidaan käyttää neljää yhdistelmää, joista jokaista paria edustaa yksi neljästä amplituditasosta. Tällaiselle koodatulle signaalille on ominaista se, että modulaation baudinopeus on puolet alkuperäisen datasignaalin nopeudesta, joten sitä voidaan käyttääamplitudimodulaatio tavalliseen tapaan. Hän löysi sovelluksensa radioviestinnässä.
Taajuusmodulaatio
Tällä modulaatiolla varustetut järjestelmät olettavat, että kantoaallon taajuus muuttuu moduloivan signaalin muodon mukaan. Tämä tyyppi on ylivoimainen amplitudityyppiin verrattuna tiettyjen puhelinverkossa olevien vaikutusten kestävyyteen, joten sitä tulisi käyttää pienillä nopeuksilla, joissa ei ole tarvetta houkutella suurta taajuuskaistaa.
Vaihe-amplitudimodulaatio
Jos haluat lisätä bittien määrää baudia kohden, voit yhdistää vaihe- ja amplitudimodulaation.
Yksi nykyaikaisista amplitudivaihemodulaation menetelmistä voidaan kutsua sellaiseksi, joka perustuu useiden kantoa altojen siirtoon. Esimerkiksi joissakin sovelluksissa käytetään 48 kantoa altoa, joita erottaa 45 Hz:n kaistanleveys. Yhdistämällä AM ja PM kullekin kantoaalolle allokoidaan jopa 32 erillistä tilaa yksittäistä baudijaksoa kohden, joten 5 bittiä baudia kohti voidaan siirtää. Osoittautuu, että tämä koko sarja mahdollistaa 240 bitin siirtonopeuden baudia kohden. Käytettäessä 9600 bps:n modulaationopeus vaatii vain 40 baudia. Näin pieni luku sietää melko hyvin puhelinverkon amplitudi- ja vaihehypyt.
PCM
Tätä tyyppiä pidetään yleensä järjestelmänä analogisten signaalien, kuten äänen, lähettämiseen digitaalisessa muodossa. Tätä modulaatiotekniikkaa ei käytetä modeemeissa. Tässä on analogisen signaalin avainnuskaksi kertaa analogisen signaalikomponentin korkeimmalla taajuudella. Käytettäessä tällaisia järjestelmiä puhelinverkoissa välkkyminen tapahtuu 8000 kertaa sekunnissa. Jokainen näyte on jännitetaso, joka on koodattu seitsemänbittisellä koodilla. Puhutun kielen kuvaamiseksi parhaiten käytetään logaritmista koodausta. Seitsemän bittiä ja kahdeksas, joka ilmaisee signaalin olemassaolon, muodostavat oktetin.
Modulaatio ja tunnistus vaaditaan viestisignaalin palauttamiseksi, toisin sanoen käänteinen prosessi. Tässä tapauksessa signaali muunnetaan epälineaarisella tavalla. Epälineaariset elementit rikastavat lähtösignaalin spektriä uusilla spektrikomponenteilla, ja suodattimia käytetään eristämään matalataajuisia komponentteja. Modulointi ja ilmaisu voidaan suorittaa käyttämällä tyhjiödiodeja, transistoreita, puolijohdediodeja epälineaarisina elementteinä. Perinteisesti käytetään pistepuolijohdediodeja, koska tasotulokapasitanssi on huomattavasti suurempi.
Modernit näkymät
Digitaalinen modulaatio tarjoaa paljon enemmän tietokapasiteettia ja varmistaa yhteensopivuuden useiden digitaalisten datapalvelujen kanssa. Lisäksi se lisää tietoturvaa, parantaa viestintäjärjestelmien laatua ja nopeuttaa pääsyä niihin.
Järjestelmien suunnittelijat kohtaavat useita rajoituksia: sallittu teho ja kaistanleveys, tietoliikennejärjestelmien annettu melutaso. Käyttäjien määrä kasvaa joka päivätietoliikennejärjestelmät, ja myös niiden kysyntä on kasvussa, mikä edellyttää radioresurssin lisäämistä. Digitaalinen modulaatio eroaa huomattavasti analogisesta siinä, että sen kantoa alto lähettää suuria määriä tietoa.
Käyttövaikeudet
Digitaalisten radioviestintäjärjestelmien kehittäjillä on tällainen päätehtävä - löytää kompromissi tiedonsiirron kaistanleveyden ja järjestelmän teknisen monimutkaisuuden välillä. Tätä varten on tarkoituksenmukaista käyttää erilaisia modulaatiomenetelmiä halutun tuloksen saamiseksi. Radioviestintä voidaan järjestää myös yksinkertaisimmilla lähetin- ja vastaanotinpiireillä, mutta sellaiseen tiedonsiirtoon käytetään käyttäjien määrään verrannollista taajuusspektriä. Monimutkaisemmat vastaanottimet ja lähettimet vaativat vähemmän kaistanleveyttä lähettääkseen saman määrän tietoa. Jotta voidaan siirtyä spektraalisesti tehokkaisiin lähetysmenetelmiin, laitteistoa on tarpeen monimutkaistaa vastaavasti. Tämä ongelma ei riipu viestintätyypistä.
Vaihtoehtoiset vaihtoehdot
Pulssinleveysmodulaatiolle on ominaista se, että sen kantoa altosignaali on pulssisarja, kun taas pulssin taajuus on vakio. Muutokset koskevat vain kunkin pulssin kestoa moduloivan signaalin mukaan.
Pulssinleveysmodulaatio eroaa taajuus-vaihemodulaatiosta. Jälkimmäinen sisältää signaalin moduloinnin sinimuodossa. Sille on ominaista vakioamplitudi ja muuttuva taajuus tai vaihe. Pulssisignaaleja voidaan myös moduloida taajuudella. Voi olla kestopulssit ovat kiinteät ja niiden taajuus on jossain keskiarvossa, mutta niiden hetkellinen arvo vaihtelee moduloivien signaalien mukaan.
Johtopäätökset
Yksinkertaisia modulaatioita voidaan käyttää, jolloin vain yksi parametri muuttuu modulointitietojen mukaan. Nykyaikaisissa viestintälaitteissa käytetty yhdistetty modulaatiomalli on se, kun sekä kantoaallon amplitudi että vaihe muuttuvat samanaikaisesti. Nykyaikaisissa järjestelmissä voidaan käyttää useita apukantoa altoja, joista jokainen käyttää tietyntyyppistä modulaatiota. Tässä tapauksessa puhumme signaalin modulaatiomenetelmistä. Tätä termiä käytetään myös monimutkaisissa monitasoisissa näkymissä, kun kattavan tiedon saamiseksi tarvitaan lisäkuvaus ominaisuuksista.
Nykyaikaiset viestintäjärjestelmät käyttävät tehokkaimpia modulaatiotyyppejä kaistanleveyden minimoimiseksi vapauttaakseen taajuustilaa muun tyyppisille signaaleille. Viestinnän laatu vain hyötyy tästä, mutta laitteiden monimutkaisuus on tässä tapauksessa erittäin korkea. Loppujen lopuksi modulaatiotaajuus antaa loppukäyttäjälle näkyvän tuloksen vain teknisten keinojen helppokäyttöisyyden kann alta.