Mivel a kommunikáció olyan korszakát éljük, amelyben bármilyen típusú információt (videó, hang és egyéb adatokat) elektromos jel formájában könnyen továbbíthatunk bármely más eszközre vagy rendeltetési területre. Bár észlelési tapasztalataink szerint gyakori, hogy a jelek vagy adatok küldése vagy fogadása egyszerű, de meglehetősen összetett eljárásokat, lehetőségeket és érintett forgatókönyveket foglal magában. kommunikációs rendszerek . Tehát a kommunikációs rendszerek körében a moduláció kulcsfontosságú felelősséget visel a kommunikációs rendszerben az információk digitális kódolásáért az analóg világban. Nagyon fontos a jelek modulálása, mielőtt a vevő részre továbbítanák őket a nagyobb távolság, a pontos adatátvitel és az alacsony zajszintű adatok vétele érdekében. Hogy világos legyünk, merüljünk el annak a részletes koncepciónak, hogy tudjuk, mi a moduláció, a benne lévő különféle típusok és mik a moduláció kommunikációs rendszerekben alkalmazott technikák.
Mi a moduláció?
A moduláció az átvitelre kerülő hullám jellemzőinek megváltoztatásának folyamata az üzenetjelnek a nagyfrekvenciás jelre való ráhelyezésével. Ebben a folyamatban a video-, hang- és egyéb adatjelek módosítják a nagyfrekvenciás jeleket - más néven hordozó hullám . Ez a hordozó hullám lehet DC vagy AC vagy impulzus lánc, az alkalmazott alkalmazástól függően. Általában nagyfrekvenciás szinuszhullámot használnak vivőhullám jelként.
Ezeket a modulációs technikákat két fő típusba sorolják: analóg és digitális vagy impulzus moduláció . Mielőtt tovább megvitatnánk a különböző típusú modulációs technikákat, értsük meg a moduláció fontosságát.
Miért használják a modulációt a kommunikációban?
- A modulációs technikában az üzenetjel frekvenciáját egy tartományba emelik, így az továbbítás szempontjából hasznosabb. A következő pontok leírják a moduláció fontosságát a kommunikációs rendszerben.
- Ban ben jelátvitel , a különféle forrásokból származó jeleket multiplexerek használatával egyidejűleg egy közös csatornán továbbítják. Ha ezeket a jeleket egyidejűleg továbbítják egy bizonyos sávszélességgel, akkor interferenciát okoznak. Ennek leküzdésére a beszédjeleket különféle vivőfrekvenciákra modulálják annak érdekében, hogy a vevő azokat az általa választott kívánt sávszélességre hangolja át az átviteli tartományban.
- Egy másik technikai ok az antenna az antenna mérete fordítottan arányos a sugárzott jel frekvenciájával. Az antenna rekeszméretének sorrendje legalább a tizede a jel hullámhosszának. Mérete nem kivitelezhető, ha a jel 5 kHz, ezért a frekvencia növelése modulációs eljárással minden bizonnyal csökkenti az antenna magasságát.
- A moduláció fontos a jelek nagy távolságokra történő átviteléhez, mivel alacsony frekvenciájú jeleket nem lehet nagyobb távolságokra küldeni.
- Hasonlóképpen, a moduláció szintén fontos, hogy több csatornát osszon el a felhasználók számára, és növelje a zajvédelmet.
Ahhoz, hogy megismerje a modulációs technikák részletes információit, tudassa velünk a típusokat jeleket a modulációs folyamatban .
Moduláló jel
Ezt a jelet üzenetjelnek is nevezik. Tartja az továbbítandó adatokat, ezért ezt üzenetjelnek nevezzük. Alapsávjelnek tekintik, ahol egy modulációs folyamaton megy keresztül, hogy sugározhassa vagy közölje. Emiatt ez a moduláló jel.
Hordozó jel
Ez a frekvenciajel nagy tartománya, amely adott amplitúdóval, frekvenciával és fázissal rendelkezik, de nem tartalmaz adatokat. Tehát vivőjelnek nevezzük, mivel üres. Ezt egyszerűen arra használják, hogy az üzenetet a modulációs folyamat után továbbítsák a vevő részhez.
Modulált jel
A modulációs eljárás után kapott következményes jelet modulált jelnek nevezzük. Ez mind a vivő, mind a moduláló jelek eredménye.
Különböző típusú moduláció
A moduláció két típusa: analóg és digitális modulációs technikák már tárgyaltak. Mindkét technikában az alapsávú információt rádiófrekvenciás jelekké alakítják át, de analóg modulációban ezeket RF kommunikáció a jelek folyamatos értéktartomány, míg a digitális modulációban ezek előre elrendezett diszkrét állapotok.
A moduláció típusai
Analóg moduláció
Ebben a modulációban folyamatosan változó szinuszhullámot használunk vivőhullámként, amely modulálja az üzenetjelet vagy az adatjelet. A szinuszos hullám általános funkcióját az alábbi ábra mutatja, amelyben három paraméter módosítható a moduláció megszerzéséhez - ezek főleg amplitúdó, frekvencia és fázis, tehát a analóg moduláció típusai vannak:
- Amplitúdó moduláció (AM)
- Frekvencia moduláció (FM)
- Fázis moduláció (PM)
Ban ben amplitúdó moduláció , a vivőhullám amplitúdója az üzenetjel arányában változik, és a többi tényező, például a frekvencia és a fázis állandó marad. A modulált jelet az alábbi ábra mutatja, és spektruma egy alsó frekvenciasávból, a felső frekvenciasávból és a vivőfrekvencia komponensekből áll. Ez a fajta moduláció nagyobb sávszélességet, nagyobb energiát igényel. A szűrés nagyon nehéz ebben a modulációban.
Az analóg moduláció típusai
Frekvencia moduláció (FM) az üzenet vagy adatjel arányában változtatja a vivő frekvenciáját, miközben az egyéb paramétereket állandó értéken tartja. Az FM előnye az AM-mel szemben a zaj nagyobb elnyomása az FM sávszélességének rovására. Olyan alkalmazásokban használják, mint a rádió, radar, telemetrikus szeizmikus kutatás és így tovább. A hatékonyság és a sávszélesség a modulációs indextől és a maximális modulációs frekvenciától függ.
Ban ben fázis moduláció , a vivőfázis az adatjelnek megfelelően változik. Ebben a típusú modulációban a fázis megváltoztatásakor a frekvencia is hatással van, tehát ez a moduláció szintén frekvenciamoduláció alá tartozik.
Az analóg moduláció (AM, FM és PM) érzékenyebb a zajra. Ha a zaj bejut egy rendszerbe, akkor az fennmarad és a végső vevőig hordozódik. Ezért ez a hátrány leküzdhető a digitális modulációs technikával.
AM
Digitális moduláció
A jobb minőségű és hatékony kommunikáció érdekében a digitális modulációs technikát alkalmazzák. A digitális moduláció fő előnyei az analóg modulációval szemben a megengedett teljesítmény, a rendelkezésre álló sávszélesség és a magas zajállóság. A digitális moduláció során az üzenetjelet analógról digitális üzenetre konvertálják, majd egy vivőhullám segítségével modulálják.
A vivőhullámot be kell kapcsolni vagy be- és kikapcsolni, hogy olyan impulzusokat hozzunk létre, amelyek modulálják a jelet. Az analóghoz hasonlóan itt is az olyan paraméterek, mint a vivőhullám amplitúdója, frekvenciája és fázisváltozása dönti el a digitális moduláció típusát.
A típusú digitális moduláció a használt jel típusán és alkalmazásán alapulnak, például amplitúdó-váltás, frekvenciaváltás, fázisváltás, differenciálfázis-váltás, kvadrátumos fázisváltás, minimális váltáskulcs, Gauss-féle minimális eltolás, ortogonális frekvenciaosztásos multiplexelés stb. , az ábrán látható módon.
Az amplitúdóeltolásos billentyűzet megváltoztatja a vivőhullám amplitúdóját az alapsávú jel vagy üzenetjel alapján, amely digitális formátumú. Alacsony sávú követelményekhez használják, és érzékeny a zajra.
A frekvenciaeltolásos billentyűzetnél a vivőhullám frekvenciáját a digitális adatok minden egyes szimbóluma megváltoztatja. Az ábra szerint nagyobb sávszélességekre van szüksége. Hasonlóképpen, a fáziseltolásos billentyűzet megváltoztatja az egyes szimbólumok vivőjének fázisát, és kevésbé érzékeny a zajra.
Frekvencia moduláció
A frekvenciamodulált hullám létrehozása érdekében a rádióhullám frekvenciáját a bemeneti jel amplitúdójának megfelelően változtatjuk.
Frekvencia moduláció
Amikor az audiohullámot modulálják a rádiófrekvenciás vivőjelével, akkor a létrehozott frekvenciajel megváltoztatja a frekvencia szintjét. Meg kell jegyezni azt a változást, amellyel a hullám felfelé és lefelé mozog. Ezt deviációnak nevezzük, és általában kHz eltérésként ábrázoljuk.
Például, ha a jel eltérése + vagy - 3kHz, akkor ± 3kHz-ként jelenik meg. Ez azt jelenti, hogy a vivőjel eltérése 3kHz felfelé és lefelé.
Azok a műsorszóró állomások, amelyeknek nagyon nagy frekvenciatartományra van szükségük a frekvenciaspektrumban (88,5–108 MHz tartományban), minden bizonnyal nagy, közel ± 75 kHz-es eltérésre van szükségük. Ezt hívjuk széles sávú frekvenciamodulációnak. Az ebben a tartományban lévő jelek képesek segíteni az átvitel kiváló minőségét, ugyanakkor nagyobb sávszélességet is igényelnek. Általában 200 kHz megengedett minden WBFM számára. Keskeny sávú FM esetén pedig ± 3 kHz eltérés elegendő.
Az FM-hullám megvalósítása közben előnyösebb megismerni a moduláció hatékonysági tartományát. Ez paraméterként szerepel olyan tényezők megfogalmazásában, mint például a jel típusának ismerete, legyen az széles sávú vagy keskeny sávú FM jel. Ez abban is segít, hogy megbizonyosodjon arról, hogy a rendszerben lévő teljes vevőkészülék vagy adóegység alkalmazkodik-e a moduláció szabványosított tartományához, mivel ez hatással van az olyan tényezőkre, mint a csatornatávolság, a vevő sávszélessége és mások.
Tehát a modulációs szint jelöléséhez meg kell határozni a modulációs indexet és az eltérési arány paramétereit.
A más a frekvencia moduláció típusai a következőket tartalmazzák.
Keskeny sávú FM
- Ezt a frekvenciamoduláció típusának nevezik, ahol a modulációs index értéke túl minimális.
- Amikor a modulációs index értéke<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.
- A moduláló frekvencia maximális tartománya 3 kHz
- A maximális frekvenciaeltérés értéke 75 kHz
Széles sávú FM
- Ezt a frekvenciamoduláció típusának nevezik, ahol a modulációs index értéke nagy.
- Ha a modulációs index értéke> 0,3, akkor kettőnél több olyan sáv lesz, amelynek sávszélessége kétszerese a moduláló jelnek. Amikor a modulációs index értéke növekszik, akkor megnő az oldalsávok száma. Tehát a β> 0,3 keskeny sávú frekvencia modulációnak nevezzük.
- A moduláló frekvenciák maximális tartománya 30 Hz - 15 kHz között van
- A maximális frekvenciaeltérés értéke 75 kHz
- Ehhez a frekvenciamodulációhoz nagyobb sávszélesség-tartományra van szükség, amely majdnem 15-szer meghaladja a keskeny sávú frekvenciamodulációt.
A kommunikációs rendszerben alkalmazott egyéb modulációs technikák a következők:
- Bináris fáziseltolásos billentyűzet
- Differenciális fáziseltolásos billentyűzet
- Differenciál kvadrátum fáziseltolásos billentyűzet
- Offszet kvadrátumos fáziseltolásos billentyűzet
- Audio FSK
- Multi FSK
- Kéttónusú FSK
- Minimális műszakbillentyűzés
- Gauss-féle minimális műszakbillentyűzet
- Trellis kódolt típusú moduláció
A különféle modulációs típusok előnyei
Átviteli célokra a antenna nagyon nagynak kell lennie, mielőtt a modulációs technikát nem javasolták. A kommunikáció szintje korlátozott, mivel nem lesz olyan távolsági kommunikáció, amelynek torzulása nulla lenne.
Tehát a moduláció fejlesztésével számos előnye van a hasznosításnak kommunikációs rendszerek . És a moduláció előnyei:
- Az antenna mérete csökkenthető
- Nem történik semmiféle jelkonszolidáció
- A kommunikáció tartománya bővül
- Lehetőség lesz a multiplexelésre
- A sávszélességet a követelményeknek megfelelően lehet beállítani
- A vétel minősége nő
- Jobb teljesítmény és hatékonyság
Különböző típusú modulációk alkalmazásai
A modulációs technikák széles skálája létezik, ezek a következők:
- Zene keverési és mágnesszalagos felvételi rendszerek
- Az újonnan született gyermekek EEG monitorozásának nyomon követése
- A telemetria során használják
- Használt radar
- FM műsorszórási technikák
Annak elkerülése érdekében, hogy ez a cikk bonyolult legyen, egyes matematikai egyenletek és a digitális kommunikációs rendszerekről szóló részletes információk mentesülnek az alól. A cikk megjelenése érdekében tett erőfeszítések azonban alapvető információkat nyújtanak a különböző kérdésekről modulációs típusok a kommunikációs rendszerben . Sőt, fontosabb, hogy világos elképzelése legyen arról, melyek a
