Modulatsioonitehnika põhitõed

"Digitaalsest analoogiks muundamine on protsess, mille käigus muudetakse analoogsignaali ühte omadust digitaalsetes andmetes sisalduva teabe põhjal. Siinuslainet määratletakse kolme omadusega: amplituud, sagedus ja faas. Kui muudame kedagi neist omadustest, loome sellest lainest erineva versiooni. Seega, muutes lihtsa elektrisignaali ühte omadust, saame seda kasutada digitaalsete andmete esitamiseks. ----- FMUSER"


Digitaalandmete muutmiseks analoogsignaaliks on kolm mehhanismi: amplituudi nihutamise klahv (ASK), sageduse nihutamise võtmed (FSK) ja faasi nihutamise võtmed (PSK). Lisaks on veel neljas (ja parem) mehhanism, mis ühendab nii amplituudi kui ka faasi muutmise, nn kvadratuuriline amplituudmodulatsioon (QAM).

Bandwidth
Digitaalandmete analoogülekande jaoks vajalik ribalaius on võrdeline signaali kiirusega, välja arvatud FSK, mille korral tuleb lisada kandesignaalide erinevus.

Vaata ka: >> 8-QAM, 16-QAM, 32-QAM, 64-QAM 128-QAM, 256-QAM võrdlus 

Kandja signaal
Analoogsaate korral edastab saatev seade kõrgsagedussignaali, mis toimib infosignaali alusena. Seda põhisignaali nimetatakse kandesignaaliks või kandesageduseks. Vastuvõttev seade on häälestatud kandesignaali sagedusele, mida see saatjalt ootab. Seejärel muudab digitaalne teave kandesignaali, muutes selle ühte või mitut omadust (amplituud, sagedus või faas). Sellist modifikatsiooni nimetatakse modulatsioon (vahetustega klahvid).

1. Amplituudi nihutamise klahv:
Amplituudi nihutamise võtme korral varieerub kandesignaali amplituud signaalielementide loomiseks. Nii sagedus kui ka faas jäävad muutumatuks amplituudi muutumisel.

Binaarne küsimus (korv)
ASK rakendatakse tavaliselt ainult kahel tasemel. Seda nimetatakse binaarse amplituudinihete klahvideks või sisse-välja klahvideks (OOK). Ühe signaalitaseme maksimaalne amplituud on 0; teine ​​on sama kui kandesageduse amplituud. Järgnev joonis annab kontseptuaalse ülevaate kahendkomponentidest.

 

Vaata ka: >> Mis vahe on AM ja FM vahel? 

Rakendamine:
Kui digitaalseid andmeid esitatakse ühepolaarse NRZ-digitaalsignaalina, millel on kõrge pinge 1 V ja madal pinge 0 V, siis saab selle teostada korrutades NRZ digitaalsignaali kandesignaaliga, mis tuleb ostsillaatorist, mida on kujutatud järgmisel joonisel. Kui NRZ-signaali amplituud on 1, hoitakse kandesageduse amplituuti; kui NRZ-signaali amplituud on 0, on kandesageduse amplituud null.




Ribalaius ASK jaoks:
Kandesignaal on ainult üks lihtne siinuslaine, kuid modulatsiooniprotsess tekitab mitteperioodilise liitsignaali. Sellel signaalil on pidev sageduste komplekt. Nagu me eeldame, on ribalaius võrdeline signaali kiirusega (edastuskiirus).

Tavaliselt on sellega seotud veel üks tegur, mida nimetatakse d, mis sõltub modulatsioonist ja filtreerimisprotsessist. D väärtus on vahemikus 0 kuni 

●See tähendab, et ribalaiust saab väljendada nagu näidatud, kus S on signaali kiirus ja B on ribalaius.

Valem näitab, et vajaliku ribalaiuse minimaalne väärtus on S ja maksimaalne väärtus 2S. Kõige olulisem punkt on siin ribalaiuse asukoht. Ribalaiuse keskel asub kandesageduse fc. See tähendab, et kui ribalaiuse kanal on saadaval, saame valida oma fc, nii et moduleeritud signaal hõivab selle ribalaiuse. See on tegelikult digitaal-analoog muundamise kõige olulisem eelis.

Vaata ka: >>Mis on QAM: kvadratuuri amplituudmodulatsioon 

2. Sageduse nihutamise klahv

Sageduse nihutamise klahvide korral varieerub kandesignaali sagedus andmete esitamiseks. Modifitseeritud signaali sagedus on ühe signaalelemendi vältel konstantne, kuid andmeelemendi muutumisel muutub see järgmise signaalelemendi korral. Nii piigi amplituud kui ka faas jäävad kõigi signaalelementide jaoks konstantseks.

Binaarne FSK (BFSK)
Üks viis binaarse FSK (või BFSK) välja mõtlemiseks on kaaluda kahte kandesagedust. Järgneval joonisel oleme valinud kaks kandesagedust f1 ja f2. Kasutame esimest kandjat, kui andmeelement on 0; kasutame teist, kui andmeelement on 1.




Ülaltoodud joonis näitab, et ühe ribalaiuse keskel on f1 ja teise keskel on f2. Nii f1 kui ka f2 asuvad kahe riba vahelisest keskpunktist eraldi. Kahe sageduse erinevus on 2∆f.

Vaata ka: >> QAM-modulaator ja demodulaator  

Rakendamine:
BFSK-l on kaks rakendust: mittekoherentne ja sidus. Mittekoherentses BFSK-s võib faasis olla katkendlikkus, kui üks signaalelement lõpeb ja järgmine algab. Koherentses BFSK-s jätkub faas läbi kahe signaalelemendi piiri. Mittekoherentset BFSK-i saab rakendada, käsitledes BFSK-d kahe ASK-modulatsioonina ja kasutades kahte kandesagedust. Sidusat BFSK saab rakendada ühe pingega juhitava ostsillaatori (VCO) abil, mis muudab selle sagedust vastavalt sisendpingele.

Järgmine joonis näitab teise teostuse taga olevat lihtsustatud ideed. Ostsillaatori sisendiks on unipolaarne NRZ-signaal. Kui NRZ amplituud on null, hoiab ostsillaator oma regulaarset sagedust; kui amplituud on positiivne, suurendatakse sagedust.

BFSK ribalaius:

Ülaltoodud joonis näitab FSK ribalaiust. Kandjasignaalid on jällegi ainult lihtsad siinuslained, kuid modulatsioon loob mitteperioodilise liitsagedussignaali pidevate sagedustega. Me võime mõelda FSK-st kui kahest ASK-signaalist, millel kõigil on oma kandesagedus f1 ja f2. Kui kahe sageduse erinevus on 2∆f, on vajalik ribalaius

3. Faasinihe klahvid:
Faasinihkega klahvide korral varustatakse kanduri faasi kahe või enama erineva signaalelemendi tähistamiseks. Nii piigi amplituud kui ka sagedus jäävad faasi muutumisel konstantseks.

Binaarne PSK (BPSK):
Lihtsaim PSK on binaarne PSK, milles meil on ainult kaks signaalelementi, üks faasiga 0 ° ja teine ​​faasiga 180 °. Järgnev joonis annab PSK kontseptuaalse ülevaate. Binaarne PSK on ühe lihtsa eelisega sama lihtne kui binaarne ASK - see on vähem tundlik müra suhtes. ASK-is on bittide tuvastamise kriteeriumiks signaali amplituud. Kuid PSK-s on see faas. Müra abil saab amplituudi muuta lihtsam kui faasi muuta. Teisisõnu, PSK on müra suhtes vähem vastuvõtlik kui ASK. PSK on FSK-st parem, kuna me ei vaja kahte kandesignaali.

Bändlaius:
Ribalaius on sama kui binaarse ASK puhul, kuid väiksem kui BFSK puhul. Kahe kandjasignaali eraldamiseks ei kulutata ribalaiust.

Vaata ka: >>512 QAM vs 1024 QAM vs 2048 QAM vs 4096 QAM modulatsioonitüübid

Rakendamine:
BPSK juurutamine on sama lihtne kui ASK-is. Põhjus on see, et signaalielementi faasiga 180 ° võib vaadelda signaalielemendi komplementaažina faasiga 0 °. See annab meile aimugi, kuidas BPSK-d rakendada. Kasutame ühepolaarse NRZ-signaali asemel polaarset NRZ-signaali, nagu on näidatud järgmisel joonisel. Polaarne NRZ-signaal korrutatakse kandesagedusega. 1-bitist (positiivset pinget) tähistatakse 0 ° -st algava faasiga, 0-bitist (negatiivset pinget) tähistatakse 180 ° -ga algava faasiga.

 

4. kvadratuuri amplituudmodulatsioon (QAM)
PSK-d piirab seadmete võime eristada väikeseid erinevusi faasis. See tegur piirab selle potentsiaalset bitikiirust. Siiani oleme muutnud siinuslaine kolmest tunnusest korraga ainult ühte; aga mis siis, kui me muudame kahte? Miks mitte ühendada ASK ja PSK? Kahe kanduri, ühe faasi ja teise, kvadratuuri, iga amplituudi erineva amplituuditaseme kasutamise idee on kvadratuuri amplituudmodulatsiooni (QAM) taga olev idee.

QAM-i võimalikke variatsioone on palju. Järgmine joonis näitab mõnda neist skeemidest. Järgneval joonisel näitab osa a kõige lihtsamat 4-QAM-skeemi (neli erinevat signaalelemenditüüpi), kasutades iga kandja moduleerimiseks unipolaarset NRZ-signaali. See on sama mehhanism, mida kasutasime ka ASK (OOK) puhul. Osa b näitab veel ühte 4-QAM, kasutades polaarset NRZ, kuid see on täpselt sama kui QPSK. Osa c näitab teist QAM-4, milles me kasutasime kahe positiivse signaaliga signaali, et moduleerida mõlemat kandjat. Lõpuks - osa d näitab signaali 16-QAM tähtkuju, millel on kaheksa taset, neli positiivset ja neli negatiivset.

Võite ka nagu: >>Mis vahe on "dB", "dBm" ja "dBi"? 
                                >>M3U / M3U8 IPTV-esitusloendite käsitsi laadimine / lisamine toetatud seadmetes
                                >>Mis on VSWR: pinge püsiva laine suhe

Jäta sõnum 

Sõnumite nimekiri