Kako živimo u eri komunikacije u kojoj možemo lako prenijeti bilo koji oblik informacija (video, audio i drugi podaci) u obliku električnih signala na bilo koji drugi uređaj ili određeno područje. Iako je uobičajeno u našem percepcijskom iskustvu da je slanje ili primanje signala ili podataka jednostavno, ali uključuje prilično složene postupke, mogućnosti i uključene scenarije unutar komunikacijski sustavi . Dakle, u opsegu komunikacijskih sustava, modulacija ima ključnu odgovornost u komunikacijskom sustavu za digitalno kodiranje informacija u analognom svijetu. Vrlo je važno modulirati signale prije slanja u odjeljak prijamnika radi veće udaljenosti, točnog prijenosa podataka i prijema podataka s malo šuma. Da bismo bili jasni, zaronimo u detaljan koncept znanja što je modulacija, različite vrste u njoj i koje su vrste modulacija tehnike korištene u komunikacijskim sustavima.
Što je modulacija?
Modulacija je postupak promjene karakteristika vala koji se prenosi nalaganjem signalne poruke na visokofrekventni signal. U ovom procesu video, glas i drugi podatkovni signali modificiraju visokofrekventne signale - također poznate kao val nosača . Ovaj noseći val može biti istosmjerni ili izmjenični ili impulsni lanac, ovisno o korištenoj aplikaciji. Obično se kao signal nosača koristi visokofrekventni sinusni val.
Te tehnike modulacije klasificirane su u dvije glavne vrste: analognu i digitalnu ili impulsna modulacija . Prije daljnjeg raspravljanja o različitim vrstama modulacijskih tehnika, shvatimo važnost modulacije.
Zašto se modulacija koristi u komunikaciji?
- U modulacijskoj tehnici frekvencija signalnog signala podiže se na raspon tako da je korisniji za prijenos. Sljedeće točke opisuju važnost modulacije u komunikacijskom sustavu.
- U prijenos signala , signali iz različitih izvora prenose se zajedničkim kanalom istovremeno korištenjem multipleksera. Ako se ti signali emitiraju istovremeno s određenom širinom pojasa, oni uzrokuju smetnje. Da bi se to prevladalo, govorni se signali moduliraju na različite nositeljske frekvencije kako bi ih prijemnik prilagodio željenoj širini opsega po vlastitom izboru u rasponu prijenosa.
- Drugi tehnički razlog je antena veličina antene je obrnuto proporcionalna frekvenciji zračenog signala. Redoslijed veličine otvora antene je najmanje jedan do desetine valne duljine signala. Njegova veličina nije izvediva ako je signal 5 kHz, stoga će povišenje frekvencije modulacijskim postupkom sigurno smanjiti visinu antene.
- Modulacija je važna za prijenos signala na velike udaljenosti jer nije moguće slati niskofrekventne signale na veće udaljenosti.
- Slično tome, modulacija je također važna za dodjelu više kanala za korisnike i za povećanje imunosti.
Da bismo počeli znati o detaljnim informacijama o modulacijskim tehnikama, javite nam u vezi s vrstama signali u procesu modulacije .
Modulacijski signal
Ovaj se signal također naziva signalom poruke. Sadrži podatke koji se moraju prenijeti, pa se to naziva signalom poruke. Smatra se osnovnim opsegom signala tamo gdje prolazi modulacijski postupak da bi se emitirao ili komunicirao. Zbog toga je to modulirajući signal.
Signal nosača
Ovo je visoki raspon frekvencijskog signala koji ima određenu amplitudu, frekvenciju i fazne razine, ali ne sadrži nikakve podatke. Dakle, naziva se prijenosnim signalom jer je prazan. To se jednostavno koristi za prijenos poruke u odjeljak prijamnika nakon procesa modulacije.
Modulirani signal
Posljedični signal koji se dobije nakon postupka modulacije naziva se modulirani signal. Ovo je produkt i nosača i modulacijskih signala.
Različite vrste modulacije
O dvije vrste modulacije: analognoj i digitalnoj tehnici modulacije već je bilo riječi. U obje tehnike, podaci osnovnog pojasa pretvaraju se u radiofrekvencijske signale, ali u analognoj modulaciji RF komunikacija signali su kontinuirani raspon vrijednosti, dok su u digitalnoj modulaciji to unaprijed dogovorena diskretna stanja.
Vrste modulacije
Analogna modulacija
U ovoj modulaciji, kontinuirano mijenjajući sinusni val koristi se kao noseći val koji modulira signal poruke ili signal podataka. Opća funkcija sinusoidnog vala prikazana je na donjoj slici, na kojoj se mogu promijeniti tri parametra kako bi se dobila modulacija - uglavnom su amplituda, frekvencija i faza, tako da vrste analogne modulacije su:
- Amplitudna modulacija (AM)
- Frekvencijska modulacija (FM)
- Fazna modulacija (PM)
U amplitudna modulacija , amplituda nosećeg vala varira proporcionalno signalu poruke, a ostali čimbenici poput frekvencije i faze ostaju konstantni. Modulirani signal prikazan je na donjoj slici, a njegov se spektar sastoji od donjeg frekvencijskog opsega, gornjofrekventnog opsega i komponenata noseće frekvencije. Ova vrsta modulacije zahtijeva veću širinu pojasa i veću snagu. Filtriranje je vrlo teško u ovoj modulaciji.
Vrste analogne modulacije
Frekvencijska modulacija (FM) mijenja frekvenciju nosača proporcionalno poruci ili signalnom signalu, a ostale parametre održava konstantnima. Prednost FM-a u odnosu na AM je veće suzbijanje šuma na štetu propusnosti u FM-u. Koristi se u aplikacijama poput radija, radara, telemetrijske seizmičke pretrage itd. Učinkovitost i širina pojasa ovise o indeksu modulacije i maksimalnoj modulacijskoj frekvenciji.
U fazna modulacija , faza nosača varira u skladu s podatkovnim signalom. U ovoj vrsti modulacije, kada se faza promijeni, ona također utječe na frekvenciju, pa i ova modulacija dolazi pod frekvencijsku modulaciju.
Analogna modulacija (AM, FM i PM) osjetljivija je na buku. Ako šum uđe u sustav, on se nastavlja i prenosi do krajnjeg prijemnika. Stoga se ovaj nedostatak može nadvladati tehnikom digitalne modulacije.
AM
Digitalna modulacija
Za bolju kvalitetu i učinkovitu komunikaciju koristi se tehnika digitalne modulacije. Glavne prednosti digitalne modulacije u odnosu na analognu modulaciju uključuju dopuštenu snagu, raspoloživu širinu pojasa i visoku otpornost na šum. U digitalnoj modulaciji, signal poruke pretvara se iz analogne u digitalnu poruku, a zatim modulira pomoću nosača vala.
Val nosača se tipka ili uključuje i isključuje kako bi se stvorili impulsi koji moduliraju signal. Slično analognom, ovdje parametri poput amplitude, frekvencije i fazne varijacije nosećeg vala odlučuju o vrsti digitalne modulacije.
The vrste digitalne modulacije temelje se na vrsti signala i korištenoj aplikaciji kao što su Amplitude Shift Keying, Keychast Shift Keying, Phase Shift Keying, Differential Phase Shift Keying, Quadrature Phase Shift Keying, Minimal Shift Keying, Gaussian Minimal Shift Keying, Orogogonal Frequency Division Multiplexing itd. , kao što je prikazano na slici.
Tipkovno pomicanje amplitude mijenja amplitudu nosećeg vala na temelju signala osnovnog pojasa ili signala poruke, koji je u digitalnom formatu. Koristi se za zahtjeve niskog opsega i osjetljiv je na buku.
Kod tipkovnice s pomicanjem frekvencije, frekvencija vala nosača mijenja se za svaki simbol u digitalnim podacima. Potrebne su veće širine pojasa kao što je prikazano na slici. Slično tome, tipkovni pomak faze mijenja fazu nosača za svaki simbol i manje je osjetljiv na buku.
Frekvencijska modulacija
Da bi se stvorio frekvencijski modulirani val, frekvencija radio vala varira u skladu s amplitudom ulaznog signala.
Frekvencijska modulacija
Kada se audio val modulira s onim signala nosioca radio frekvencije, tada će generirani frekvencijski signal promijeniti razinu frekvencije. Treba primijetiti varijaciju kojom se val kreće prema gore i dolje. To se naziva odstupanjem i obično se predstavlja kao odstupanje u kHz.
Na primjer, kada signal ima odstupanje od + ili - 3kHz, tada je predstavljen kao ± 3kHz. To znači da signal nosača ima odstupanje prema gore i dolje za 3 kHz.
Radiodifuzne stanice kojima je potreban vrlo visokofrekventni opseg u frekvencijskom spektru (u rasponu od 88,5 - 108 MHz), trebaju zasigurno veliku količinu odstupanja koja iznosi gotovo ± 75 kHz. To se naziva širokopojasna frekvencijska modulacija. Signali u ovom rasponu imaju sposobnost da pomognu visokoj kvaliteti prijenosa, iako zahtijevaju i veću propusnost. Općenito je dopušteno 200 kHz za svaki WBFM. A za uskopojasni FM dovoljno je odstupanje od ± 3 kHz.
Tijekom primjene FM vala, korisnije je znati raspon djelotvornosti modulacije. To stoji kao parametar u navođenju čimbenika kao što je poznavanje vrste signala, širokopojasni ili uskopojasni FM signal. Također pomaže u osiguravanju da su cijeli prijemnici ili odašiljači koji su u sustavu programirani da se prilagode standardiziranom opsegu modulacije, jer to pokazuje utjecaj na čimbenike kao što su razmak kanala, širina pojasa prijemnika i drugi.
Dakle, da bi se označila razina modulacije, treba odrediti parametre indeksa modulacije i omjera odstupanja.
Različita vrste frekvencijske modulacije uključuju sljedeće.
Uski bend FM
- To se naziva tipom frekvencijske modulacije kod koje je vrijednost indeksa modulacije premala.
- Kad je vrijednost indeksa modulacije<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.
- Maksimalni raspon modulacijske frekvencije je od 3 kHz
- Vrijednost odstupanja maksimalne frekvencije je 75 kHz
Širokopojasni FM
- To se naziva tipom frekvencijske modulacije kod koje je vrijednost indeksa modulacije velika.
- Kada je vrijednost indeksa modulacije> 0,3, tada će biti više od dvije bočne trake koje imaju širinu pojasa dvostruko veću od modulacijskog signala. Kada se vrijednost indeksa modulacije poveća, tada se povećava broj bočnih traka. Dakle, β> 0,3 naziva se uskopojasna frekvencijska modulacija.
- Maksimalni raspon modulacijskih frekvencija je između 30 Hz - 15 kHz
- Vrijednost odstupanja maksimalne frekvencije je 75 kHz
- Ovoj frekvencijskoj modulaciji potreban je veći opseg propusnosti koji je gotovo 15 puta ispred uskopojasne frekvencijske modulacije.
Ostale vrste modulacijskih tehnika koje se koriste u komunikacijskom sustavu su:
- Binarna fazna pomaka
- Diferencijalna fazna pomaka
- Diferencijalna kvadraturna fazna pomaka
- Pomak kvadraturanog faznog pomaka
- Audio FSK
- Multi FSK
- Dvotonski FSK
- Minimalna smjena tipkovnice
- Gaussova minimalna tipkovna smjena
- Vrsta modulacije s kodiranom rešetkom
Prednosti različitih vrsta modulacije
Za potrebe prijenosa, veličina antena mora biti vrlo velik prije nego što je predložena tehnika modulacije. Razina komunikacije postaje ograničena jer neće biti daljinskih komunikacija s nultom razinom izobličenja.
Dakle, s razvojem modulacije, mnoge su koristi od korištenja komunikacijski sustavi . A prednost modulacije su:
- Veličina antene se može smanjiti
- Ne događa se nikakva konsolidacija signala
- Opseg komunikacije je poboljšan
- Bit će mogućnost multipleksiranja
- Propusnost se može prilagoditi prema zahtjevima
- Kvaliteta recepcije se povećava
- Bolja izvedba i djelotvornost
Primjene različitih vrsta modulacije
Postoji širok raspon različitih tehnika modulacije, a to su:
- Primijenjeno u sustavima za miješanje glazbe i sustavima za snimanje na magnetsku vrpcu
- Za praćenje EEG praćenja novorođene djece
- Koristi se u telemetriji
- Korišteno u radar
- Tehnike FM emitiranja
Da bi se ovaj članak učinio složenim, neke su matematičke jednadžbe i detaljni podaci o digitalnim komunikacijskim sustavima izuzeti od njega. Međutim, napori uloženi u iznošenje ovog članka osiguravaju osnovne informacije o različitim vrste modulacije u komunikacijskom sustavu . Također je važnije imati jasnu ideju o tome što je
