Protože žijeme v éře komunikace, kde můžeme snadno přenášet jakoukoli formu informací (video, audio a další data) ve formě elektrických signálů do jakéhokoli jiného zařízení nebo do určené oblasti. I když je v naší percepční zkušenosti běžné, že odesílání nebo přijímání signálů nebo dat je jednoduché, zahrnuje to poměrně složité postupy, možnosti a související scénáře v rámci komunikační systémy . Takže v rámci komunikačních systémů mají modulační hry rozhodující odpovědnost v komunikačním systému za digitální kódování informací v analogovém světě. Je velmi důležité modulovat signály před jejich odesláním do sekce přijímače pro přenos na větší vzdálenost, přesný přenos dat a příjem dat s nízkým šumem. Aby bylo jasno, pojďme se ponořit do podrobného konceptu znalosti toho, co je modulace, různé typy v ní a jaké jsou typy modulace techniky používané v komunikačních systémech.
Co je to modulace?
Modulace je proces změny charakteristik vlny, která má být přenášena, superponováním signálu zprávy na vysokofrekvenční signál. V tomto procesu video, hlas a další datové signály upravují vysokofrekvenční signály - známé také jako nosná vlna . Tato nosná vlna může být DC nebo AC nebo pulzní řetězec v závislosti na použité aplikaci. Jako signál nosné vlny se obvykle používá vysokofrekvenční sinusová vlna.
Tyto modulační techniky se dělí na dva hlavní typy: analogové a digitální nebo pulzní modulace . Než budeme dále diskutovat o různých typech modulačních technik, pochopme důležitost modulace.
Proč se v komunikaci používá modulace?
- V modulační technice je frekvence signálu zprávy zvýšena na rozsah, takže je užitečnější pro přenos. Následující body popisují důležitost modulace v komunikačním systému.
- v přenos signálu , signály z různých zdrojů jsou přenášeny společným kanálem současně pomocí multiplexerů. Pokud jsou tyto signály přenášeny současně s určitou šířkou pásma, způsobují rušení. K překonání tohoto jsou řečové signály modulovány na různé nosné frekvence, aby je přijímač naladil na požadovanou šířku pásma podle vlastního výběru v rozsahu přenosu.
- Dalším technickým důvodem je anténa velikost antény je nepřímo úměrná frekvenci vyzařovaného signálu. Pořadí velikosti otvoru antény je alespoň jedna desetina vlnové délky signálu. Jeho velikost je neproveditelná, pokud je signál 5 kHz, takže zvýšení frekvence modulačním procesem jistě sníží výšku antény.
- Modulace je důležitá pro přenos signálů na velké vzdálenosti, protože na delší vzdálenosti není možné vysílat nízkofrekvenční signály.
- Podobně je modulace také důležitá pro přidělení více kanálů uživatelům a pro zvýšení odolnosti proti šumu.
Chcete-li začít vědět o podrobných informacích o modulačních technikách, dejte nám vědět o typech signály v modulačním procesu .
Modulační signál
Tento signál se také označuje jako signál zprávy. Obsahuje data, která musí být přenášena, a proto je označována jako signál zprávy. Je považován za signál v základním pásmu, kde prochází modulačním procesem, aby mohl být vysílán nebo komunikován. Z tohoto důvodu jde o modulační signál.
Signál nosiče
Toto je vysoký rozsah kmitočtového signálu, který má specifickou úroveň amplitudy, frekvence a fáze, ale neobsahuje žádná data. Nazývá se tedy jako nosný signál, protože je prázdný. Toto se jednoduše používá k přenosu zprávy do sekce přijímače po procesu modulace.
Modulovaný signál
Následný signál, který je získán po modulační proceduře, se nazývá modulovaný signál. Jedná se o produkt nosného i modulačního signálu.
Různé typy modulace
Dva typy modulace: analogové a digitální modulační techniky již byly diskutovány. V obou technikách se informace v základním pásmu převádějí na vysokofrekvenční signály, ale v analogové modulaci jsou tyto RF komunikace signály jsou spojitý rozsah hodnot, zatímco v digitální modulaci se jedná o předem připravené diskrétní stavy.
Druhy modulace
Analogová modulace
V této modulaci se kontinuálně měnící se sinusová vlna používá jako nosná vlna, která moduluje signál zprávy nebo datový signál. Obecná funkce sinusových vln je znázorněna na obrázku níže, na kterém lze změnit tři parametry, aby se získala modulace - jsou to hlavně amplituda, frekvence a fáze, takže typy analogové modulace jsou:
- Amplitudová modulace (AM)
- Frekvenční modulace (FM)
- Fázová modulace (PM)
v amplitudová modulace , amplituda nosné vlny se mění v poměru k signálu zprávy a další faktory, jako je frekvence a fáze, zůstávají konstantní. Modulovaný signál je zobrazen na následujícím obrázku a jeho spektrum se skládá z nízkofrekvenčního pásma, vysokofrekvenčního pásma a složek nosné frekvence. Tento typ modulace vyžaduje větší šířku pásma, více energie. Filtrování je v této modulaci velmi obtížné.
Typy analogové modulace
Frekvenční modulace (FM) mění frekvenci nosné v poměru ke zprávě nebo datovému signálu při zachování konstantní dalších parametrů. Výhodou FM oproti AM je větší potlačení šumu na úkor šířky pásma v FM. Používá se v aplikacích, jako je rádio, radar, telemetrická seismická prospekce atd. Účinnost a šířky pásma závisí na indexu modulace a maximální modulační frekvenci.
v fázová modulace se nosná fáze mění v souladu s datovým signálem. U tohoto typu modulace, když se změní fáze, ovlivní to také frekvenci, takže tato modulace také spadá pod frekvenční modulaci.
Analogová modulace (AM, FM a PM) je citlivější na šum. Pokud hluk vstoupí do systému, přetrvává a přenáší se až do koncového přijímače. Proto lze tuto nevýhodu překonat technikou digitální modulace.
DOPOLEDNE
Digitální modulace
Pro lepší kvalitu a efektivní komunikaci se používá technika digitální modulace. Mezi hlavní výhody digitální modulace oproti analogové modulaci patří přípustný výkon, dostupná šířka pásma a vysoká odolnost proti šumu. V digitální modulaci je signál zprávy převeden z analogové na digitální zprávu a poté modulován pomocí nosné vlny.
Nosná vlna je klíčována nebo zapínána a vypínána k vytváření pulzů, takže je signál modulován. Podobně jako u analogu, zde parametry typu amplitudy, frekvence a fázové variace nosné vlny rozhodují o typu digitální modulace.
The typy digitální modulace jsou založeny na typu použitého signálu a aplikaci, jako je Amplitude Shift Keying, Frequency Shift Keying, Phase Shift Keying, Differential Phase Shift Keying, Quadrature Phase Shift Keying, Minimum Shift Keying, Gaussian Minimum Shift Keying, Orthogonal Frequency Division Multiplexing atd. , jak je znázorněno na obrázku.
Klíčování amplitudovým posunem mění amplitudu nosné vlny na základě signálu základního pásma nebo signálu zprávy, který je v digitálním formátu. Používá se pro požadavky v nízkém pásmu a je citlivý na hluk.
U klíčování s frekvenčním posunem se frekvence nosné vlny mění pro každý symbol v digitálních datech. Vyžaduje větší šířku pásma, jak je znázorněno na obrázku. Podobně klíčování fázovým posuvem mění fázi nosné pro každý symbol a je méně citlivý na hluk.
Frekvenční modulace
Aby se vytvořila frekvenčně modulovaná vlna, frekvence rádiových vln se mění v souladu s amplitudou vstupního signálu.
Frekvenční modulace
Když je zvuková vlna modulována s vlnou vysokofrekvenčního nosného signálu, pak generovaný frekvenční signál změní svou frekvenční úroveň. Je třeba poznamenat variaci, o kterou se vlna pohybuje nahoru a dolů. Toto se nazývá odchylka a obecně se označuje jako odchylka kHz.
Například, když má signál odchylku buď + nebo - 3kHz, pak je reprezentován jako ± 3kHz. To znamená, že nosný signál má odchylku nahoru a dolů 3 kHz.
Vysílací stanice, které potřebují velmi vysokofrekvenční rozsah ve frekvenčním spektru (v rozsahu 88,5 - 108 MHz), potřebují určitě velkou odchylku, která je téměř ± 75 kHz. Tomu se říká širokopásmová frekvenční modulace. Signály v tomto rozsahu mají schopnost napomáhat vysoké kvalitě přenosu, zatímco vyžadují také větší šířku pásma. Obecně je pro každé WBFM povoleno 200 kHz. A pro úzkopásmové FM stačí odchylka ± 3 kHz.
Při implementaci vlny FM je výhodnější znát rozsah účinnosti modulace. To slouží jako parametr při uvádění faktorů, jako je znalost typu signálu, ať už širokopásmový nebo úzkopásmový FM signál. Pomáhá také zajistit, aby celé přijímače nebo vysílače, které jsou v systému, byly naprogramovány tak, aby se přizpůsobily standardizovanému rozsahu modulace, protože to má dopad na faktory, jako je rozteč kanálů, šířka pásma přijímače a další.
Aby se označila úroveň modulace, je třeba určit parametry modulačního indexu a poměr odchylek.
Odlišný typy frekvenční modulace zahrnout následující.
Úzké pásmo FM
- Toto se označuje jako typ frekvenční modulace, kde je hodnota indexu modulace příliš minimální.
- Když je hodnota indexu modulace<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.
- Maximální rozsah modulační frekvence je 3 kHz
- Maximální hodnota odchylky frekvence je 75 kHz
Širokopásmové FM
- Toto se označuje jako typ frekvenční modulace, kde je hodnota indexu modulace velká.
- Když je hodnota indexu modulace> 0,3, budou existovat více než dvě postranní pásma, která mají šířku pásma dvojnásobnou oproti modulačnímu signálu. Když se hodnota indexu modulace zvýší, zvýší se počet postranních pásem. Takže β> 0,3 se nazývá úzkopásmová frekvenční modulace.
- Maximální rozsah modulačních frekvencí je v rozmezí 30 Hz - 15 kHz
- Maximální hodnota odchylky frekvence je 75 kHz
- Tato frekvenční modulace vyžaduje větší rozsah šířky pásma, který je téměř 15krát před úzkopásmovou frekvenční modulací.
Další typy modulačních technik používaných v komunikačním systému jsou:
- Klíčování binárním fázovým posunem
- Klíčování diferenciálním fázovým posuvem
- Klíčování fázovým posunem diferenciální kvadratury
- Ofsetové kvadraturní klíčování fázovým posuvem
- Audio FSK
- Multi FSK
- Dvoubarevný FSK
- Minimální klíčování směnou
- Gaussovo klíčování minimálním posunem
- Trellisův kódovaný typ modulace
Výhody různých typů modulace
Pro účely přenosu velikost souboru anténa musí být velmi velký, než byla navržena technika modulace. Úroveň komunikace bude omezena, protože nebude existovat komunikace na dálku s nulovou úrovní zkreslení.
S rozvojem modulace tedy existuje mnoho výhod využití komunikační systémy . A výhody modulace jsou:
- Velikost antény lze zmenšit
- Nedochází k žádnému druhu konsolidace signálu
- Rozsah komunikace je rozšířen
- Bude zde možnost multiplexování
- Jeden může upravit šířku pásma podle požadavků
- Zvyšuje se kvalita příjmu
- Lepší výkon a efektivita
Aplikace různých typů modulace
Existuje široká škála různých modulačních technik, a to jsou:
- Implementováno v systémech pro míchání hudby a nahrávání na magnetickou pásku
- Sledovat sledování EEG u nově narozených dětí
- Používá se v telemetrii
- Použito v radar
- FM vysílací techniky
Abychom zabránili tomu, aby byl tento článek složitý, byly z něj vyňaty některé matematické rovnice a podrobné informace o systémech digitální komunikace. Úsilí vynaložené na vytvoření tohoto článku však zajišťuje základní informace o různých typy modulace v komunikačním systému . Je také důležitější mít jasnou představu o tom, co jsou
