Изправени пред нови концепции в ежедневието, мнозина се опитват да намерят отговори на своите въпроси. Именно за това е необходимо да се опишат всякакви явления. Едно от тях е такова нещо като модулация. Ще бъде обсъдено допълнително.
Общо описание
Модулацията е процес на промяна на един или цял набор от параметри на високочестотно трептене в съответствие със закона за нискочестотното информационно съобщение. Резултатът от това е прехвърлянето на спектъра на контролния сигнал към високочестотната област, тъй като ефективното излъчване в космоса изисква всички приемо-предаватели да работят на различни честоти, без да се прекъсват един друг. Благодарение на този процес информационните трептения се поставят върху носител, известен априори. Сигналът за управление съдържа предаваната информация. Високочестотното трептене поема ролята на носител на информация, поради което придобива статут на носител. Управляващият сигнал съдържа предаваните данни. Има различни видове модулация, които зависят от това коя форма на вълната се използва: правоъгълна, триъгълна или някаква друга. С дискретен сигнал е обичайно да се говори за манипулация. Така,модулацията е процес, който включва трептения, така че може да бъде честота, амплитуда, фаза и т.н.
Разновидности
Сега можем да разгледаме какви видове този феномен съществуват. По същество модулацията е процесът, при който нискочестотна вълна се пренася от високочестотна вълна. Най-често се използват следните видове: честота, амплитуда и фаза. При честотната модулация се получава промяна в честотата, при амплитудната модулация - амплитудата, а при фазовата модулация - фазата. Има и смесени видове. Импулсната модулация и модификацията са отделни видове. В този случай параметрите на високочестотното трептене се променят дискретно.
Амплитудна модулация
В системи с този тип промяна, амплитудата на носещата вълна се променя с висока честота с помощта на модулираща вълна. При анализ на честотите на изхода се разкриват не само входните честоти, но и тяхната сума и разлика. В този случай, ако модулацията е сложна вълна, като например говорни сигнали, състоящи се от много честоти, тогава сумата и разликата на честотите ще изискват две ленти, една под носещата и една над. Те се наричат странични: горни и долни. Първият е копие на оригиналния аудио сигнал, изместен с определена честота. Долната лента е копие на оригиналния сигнал, който е бил обърнат, тоест оригиналните високи честоти са по-ниските честоти в долната страна.
Долната странична лента е огледално изображение на горната странична лента спрямо носещата честота. Система, използваща амплитудна модулация,предаването на носителя и двете страни се нарича двупосочно. Носителят не съдържа полезна информация, така че може да бъде премахнат, но във всеки случай честотната лента на сигнала ще бъде два пъти по-голяма от оригинала. Стесняването на лентата се постига чрез подмяна не само на носача, но и на един от страничните, тъй като те съдържат една информация. Този тип е известен като SSB модулация с потисната носител.
Демодулация
Този процес изисква модулираният сигнал да бъде смесен с носител със същата честота като тази, излъчвана от модулатора. След това оригиналният сигнал се получава като отделна честота или честотна лента и след това се филтрира от други сигнали. Понякога генерирането на носителя за демодулация се извършва in situ и не винаги съвпада с носещата честота на самия модулатор. Поради малката разлика между честотите се появяват несъответствия, което е типично за телефонните вериги.
Импулсна модулация
Това използва цифров сигнал с бейсбенд, което означава, че позволява повече от един бит на бод да бъдат кодирани чрез кодиране на сигнал с двоични данни в сигнал на много нива. Битовете от двоични сигнали понякога се разделят на двойки. За двойка битове могат да се използват четири комбинации, като всяка двойка е представена от едно от четирите нива на амплитуда. Такъв кодиран сигнал се характеризира с факта, че скоростта на модулация в бодовете е наполовина по-малка от оригиналния сигнал за данни, така че може да се използва заамплитудна модулация по обичайния начин. Тя намери своето приложение в радиокомуникациите.
Честотна модулация
Системите с тази модулация предполагат, че честотата на носещата ще се промени в зависимост от формата на модулиращия сигнал. Този тип е по-добър от типа на амплитудата по отношение на устойчивостта на определени влияния, налични в телефонната мрежа, така че трябва да се използва при ниски скорости, където няма нужда от привличане на голяма честотна лента.
Фазова амплитудна модулация
За да увеличите броя на битовете на бод, можете да комбинирате фазова и амплитудна модулация.
Един от съвременните методи за амплитудно-фазова модулация може да се нарече този, който се основава на предаването на няколко носителя. Например, в някои приложения се използват 48 носителя, разделени от честотна лента от 45 Hz. Чрез комбиниране на AM и PM, до 32 дискретни състояния се разпределят на всеки носител за отделен период на бод, така че могат да се пренасят 5 бита на бод. Оказва се, че целият този набор ви позволява да прехвърляте 240 бита на бод. При работа при 9600 bps скоростта на модулация изисква само 40 бод. Такава ниска цифра е доста толерантна към амплитудните и фазовите скокове, присъщи на телефонната мрежа.
PCM
Този тип обикновено се разглежда като система за излъчване на аналогови сигнали, като глас в цифрова форма. Тази техника на модулация не се използва в модемите. Ето стробирането на аналоговия сигнал спри двойно по-висока честота на компонента на аналоговия сигнал. При използване на такива системи в телефонни мрежи, стробът се появява 8000 пъти в секунда. Всяка проба е ниво на напрежение, кодирано със седем-битов код. За най-добро представяне на говоримия език се използва логаритмично кодиране. Седем бита, заедно с осмия, който показва наличието на сигнал, образуват октет.
Модулация и откриване са необходими за възстановяване на сигнала на съобщението, тоест обратния процес. В този случай сигналът се преобразува по нелинеен начин. Нелинейните елементи обогатяват спектъра на изходния сигнал с нови компоненти на спектъра, а филтрите се използват за изолиране на нискочестотни компоненти. Модулацията и детектирането могат да се извършват с помощта на вакуумни диоди, транзистори, полупроводникови диоди като нелинейни елементи. Традиционно се използват точкови полупроводникови диоди, тъй като равнинният входен капацитет е значително по-голям.
Модерни изгледи
Цифровата модулация осигурява много повече информационен капацитет и гарантира съвместимост с различни услуги за цифрови данни. Освен това повишава сигурността на информацията, подобрява качеството на комуникационните системи и ускорява достъпа до тях.
Има редица ограничения, пред които са изправени дизайнерите на всякакви системи: допустимата мощност и честотна лента, даденото ниво на шум на комуникационните системи. Броят на потребителите се увеличава всеки денкомуникационни системи, а търсенето на тях също нараства, което налага увеличаване на радиоресурса. Цифровата модулация се различава значително от аналоговата по това, че носителят в нея предава големи количества информация.
Трудност при използване
Разработчиците на цифрови радиокомуникационни системи са изправени пред такава основна задача - да намерят компромис между честотната лента на предаване на данни и сложността на системата в техническо отношение. За това е подходящо да използвате различни методи на модулация, за да получите желания резултат. Радиокомуникацията може да бъде организирана и с помощта на най-простите предавателни и приемни схеми, но за такава комуникация ще се използва честотен спектър, пропорционален на броя на потребителите. По-сложните приемници и предаватели изискват по-малко честотна лента за излъчване на същото количество информация. За да се премине към спектрално ефективни методи на предаване, е необходимо съответно оборудването да се усложни. Този проблем не зависи от вида на комуникацията.
Алтернативни опции
Широтинната модулация на импулса се характеризира с факта, че нейният носещ сигнал е последователност от импулси, докато честотата на импулса е постоянна. Промените засягат само продължителността на всеки импулс според модулиращия сигнал.
Широчно-импулсната модулация е различна от честотно-фазовата модулация. Последното включва модулиране на сигнала под формата на синусоида. Характеризира се с постоянна амплитуда и променлива честота или фаза. Импулсните сигнали също могат да бъдат модулирани по честота. Може да е продължителностимпулсите са фиксирани и честотата им е в някаква средна стойност, но тяхната моментална стойност ще варира в зависимост от модулиращите сигнали.
Заключения
Могат да се използват прости модулации, като само един параметър се променя според модулиращата информация. Комбинираната модулационна схема, която се използва в съвременното комуникационно оборудване е, когато амплитудата и фазата на носителя се променят едновременно. В съвременните системи могат да се използват няколко подносещи, всяка от които използва определен тип модулация. В този случай говорим за схеми за модулация на сигнала. Този термин се използва и за сложни изгледи на много нива, когато се изисква допълнително описание на характеристиките за изчерпателна информация.
Модерните комуникационни системи използват най-ефективните типове модулация, за да минимизират честотната лента, за да освободят честотно пространство за други типове сигнали. Качеството на комуникацията само печели от това, но сложността на оборудването в този случай е много висока. В крайна сметка честотата на модулация дава резултат, който е видим за крайния потребител само по отношение на лекотата на използване на техническите средства.