Tvárou v tvár novým konceptom v každodennom živote sa mnohí snažia nájsť odpovede na svoje otázky. Na to je potrebné popísať akékoľvek javy. Jedným z nich je niečo ako modulácia. Bude sa o tom ďalej diskutovať.
Všeobecný popis
Modulácia je proces zmeny jedného alebo celého súboru parametrov vysokofrekvenčných oscilácií v súlade so zákonom o nízkofrekvenčnej informačnej správe. Výsledkom toho je prenos spektra riadiaceho signálu do vysokofrekvenčnej oblasti, pretože efektívne vysielanie do vesmíru vyžaduje, aby všetky vysielače/prijímače pracovali na rôznych frekvenciách bez vzájomného prerušovania. Vďaka tomuto procesu sa informačné oscilácie umiestňujú na a priori známy nosič. Riadiaci signál obsahuje prenášané informácie. Vysokofrekvenčné kmitanie preberá úlohu nositeľa informácie, vďaka čomu získava status nositeľa. Riadiaci signál obsahuje prenášané dáta. Existujú rôzne typy modulácie, ktoré závisia od použitého tvaru vlny: obdĺžnikový, trojuholníkový alebo nejaký iný. Pri diskrétnom signáli je zvykom hovoriť o manipulácii. takzemodulácia je proces, ktorý zahŕňa oscilácie, takže to môže byť frekvencia, amplitúda, fáza atď.
Odrody
Teraz môžeme zvážiť, aké druhy tohto javu existujú. Modulácia je v podstate proces, pri ktorom je nízkofrekvenčná vlna prenášaná vysokofrekvenčnou vlnou. Najčastejšie sa používajú tieto typy: frekvencia, amplitúda a fáza. Pri frekvenčnej modulácii nastáva zmena frekvencie, pri amplitúdovej modulácii amplitúda a pri fázovej modulácii fáza. Existujú aj zmiešané druhy. Pulzná modulácia a modifikácia sú samostatné typy. V tomto prípade sa parametre vysokofrekvenčnej oscilácie menia diskrétne.
amplitúdová modulácia
V systémoch s týmto typom zmeny sa amplitúda nosnej vlny mení pri vysokej frekvencii pomocou modulačnej vlny. Pri analýze frekvencií na výstupe sa odhalia nielen vstupné frekvencie, ale aj ich súčet a rozdiel. V tomto prípade, ak je moduláciou komplexná vlna, ako sú rečové signály pozostávajúce z mnohých frekvencií, potom súčet a rozdiel frekvencií bude vyžadovať dve pásma, jedno pod nosnou a druhé nad. Nazývajú sa bočné: horné a spodné. Prvým je kópia pôvodného zvukového signálu posunutá o určitú frekvenciu. Dolné pásmo je kópiou pôvodného signálu, ktorý bol invertovaný, to znamená, že pôvodné vysoké frekvencie sú nižšie frekvencie na spodnej strane.
Spodné postranné pásmo je zrkadlovým obrazom horného postranného pásma vo vzťahu k nosnej frekvencii. Systém využívajúci amplitúdovú moduláciu,prenášajúci nosič a obe strany sa nazýva obojsmerný. Nosič neobsahuje žiadne užitočné informácie, takže ho možno odstrániť, no v každom prípade bude šírka pásma signálu dvojnásobná oproti originálu. Zúženie pásma sa dosiahne výmenou nielen nosiča, ale aj jedného z bočných, keďže obsahujú jednu informáciu. Tento typ je známy ako modulácia SSB s potlačenou nosnou.
Demodulácia
Tento proces vyžaduje, aby bol modulovaný signál zmiešaný s nosnou frekvenciou rovnakej frekvencie, akú vysiela modulátor. Potom sa pôvodný signál získa ako samostatná frekvencia alebo frekvenčné pásmo a potom sa odfiltruje od iných signálov. Niekedy sa generovanie nosnej vlny pre demoduláciu uskutočňuje in situ a nie vždy sa zhoduje s nosnou frekvenciou na samotnom modulátore. V dôsledku malého rozdielu medzi frekvenciami sa objavujú nezhody, ktoré sú typické pre telefónne okruhy.
Pulzná modulácia
Používa digitálny signál základného pásma, čo znamená, že umožňuje zakódovať viac ako jeden bit na prenos kódovaním binárneho dátového signálu do viacúrovňového signálu. Bity binárnych signálov sú niekedy rozdelené do párov. Pre pár bitov možno použiť štyri kombinácie, pričom každý pár predstavuje jedna zo štyroch úrovní amplitúdy. Takýto kódovaný signál sa vyznačuje tým, že modulačná prenosová rýchlosť je polovičná v porovnaní s pôvodným dátovým signálom, takže ho možno použiť naamplitúdovej modulácie obvyklým spôsobom. Svoje uplatnenie našla v rádiovej komunikácii.
Frekvenčná modulácia
Systémy s touto moduláciou predpokladajú, že frekvencia nosnej vlny sa bude meniť podľa tvaru modulačného signálu. Tento typ je lepší ako amplitúdový typ z hľadiska odolnosti voči určitým vplyvom dostupným v telefónnej sieti, preto by sa mal používať pri nízkych rýchlostiach, kde nie je potrebné priťahovať veľké frekvenčné pásmo.
Fázová amplitúdová modulácia
Ak chcete zvýšiť počet bitov na baud, môžete kombinovať fázovú a amplitúdovú moduláciu.
Jednu z moderných metód amplitúdovo-fázovej modulácie možno nazvať takou, ktorá je založená na prenose viacerých nosných. Napríklad v niektorých aplikáciách sa používa 48 nosných oddelených šírkou pásma 45 Hz. Kombináciou AM a PM je každej nosnej frekvencii pridelených až 32 diskrétnych stavov na individuálnu prenosovú periódu, takže je možné preniesť 5 bitov na prenosovú rýchlosť. Ukazuje sa, že celá táto sada vám umožňuje prenášať 240 bitov za baud. Pri prevádzke s rýchlosťou 9600 bps vyžaduje modulačná rýchlosť iba 40 baudov. Takáto nízka hodnota je celkom tolerantná k amplitúdovým a fázovým skokom, ktoré sú vlastné telefónnej sieti.
PCM
Tento typ sa zvyčajne považuje za systém na vysielanie analógových signálov, ako je napríklad hlas v digitálnej forme. Táto modulačná technika sa v modemoch nepoužíva. Tu je hradlovanie analógového signálu sna dvojnásobku najvyššej frekvencie zložky analógového signálu. Pri použití takýchto systémov v telefónnych sieťach dochádza k záblesku 8000-krát za sekundu. Každá vzorka je napäťová úroveň zakódovaná sedembitovým kódom. Na čo najlepšiu reprezentáciu hovoreného jazyka sa používa logaritmické kódovanie. Sedem bitov spolu s ôsmym, ktorý označuje prítomnosť signálu, tvorí oktet.
Na obnovenie signálu správy je potrebná modulácia a detekcia, to znamená opačný proces. V tomto prípade je signál konvertovaný nelineárnym spôsobom. Nelineárne prvky obohacujú spektrum výstupného signálu o nové zložky spektra a na izoláciu nízkofrekvenčných zložiek sa používajú filtre. Moduláciu a detekciu je možné vykonávať pomocou vákuových diód, tranzistorov, polovodičových diód ako nelineárnych prvkov. Tradične sa používajú bodové polovodičové diódy, pretože planárna vstupná kapacita je výrazne väčšia.
Moderné pohľady
Digitálna modulácia poskytuje oveľa väčšiu informačnú kapacitu a zabezpečuje kompatibilitu s rôznymi digitálnymi dátovými službami. Okrem toho zvyšuje bezpečnosť informácií, zlepšuje kvalitu komunikačných systémov a urýchľuje prístup k nim.
Je množstvo obmedzení, s ktorými sa dizajnéri akýchkoľvek systémov stretávajú: povolený výkon a šírka pásma, daná hladina hluku komunikačných systémov. Počet používateľov sa každým dňom zvyšujekomunikačných systémov a dopyt po nich tiež rastie, čo si vyžaduje zvýšenie rádiových zdrojov. Digitálna modulácia sa výrazne líši od analógovej v tom, že nosič v nej prenáša veľké množstvo informácií.
Náročnosť použitia
Vývojári digitálnych rádiokomunikačných systémov stoja pred takouto hlavnou úlohou – nájsť kompromis medzi šírkou pásma prenosu dát a zložitosťou systému z technického hľadiska. Na to je vhodné použiť rôzne modulačné metódy, aby sa dosiahol požadovaný výsledok. Rádiovú komunikáciu možno organizovať aj pomocou najjednoduchších obvodov vysielača a prijímača, ale na takúto komunikáciu sa použije frekvenčné spektrum úmerné počtu používateľov. Zložitejšie prijímače a vysielače vyžadujú menšiu šírku pásma na vysielanie rovnakého množstva informácií. Aby sme prešli na spektrálne efektívne spôsoby prenosu, je potrebné náležite skomplikovať vybavenie. Tento problém nezávisí od typu komunikácie.
Alternatívne možnosti
Impulzová šírková modulácia je charakteristická tým, že jej nosným signálom je sled impulzov, pričom frekvencia impulzov je konštantná. Zmeny sa týkajú iba trvania každého impulzu podľa modulačného signálu.
Pulzovo-šírková modulácia sa líši od frekvenčno-fázovej modulácie. Ten zahŕňa moduláciu signálu vo forme sínusoidy. Vyznačuje sa konštantnou amplitúdou a premenlivou frekvenciou alebo fázou. Pulzné signály môžu byť tiež frekvenčne modulované. Môže byť trvanieimpulzy sú pevné a ich frekvencia je v určitej priemernej hodnote, ale ich okamžitá hodnota sa bude líšiť v závislosti od modulačných signálov.
Závery
Je možné použiť jednoduché modulácie, pričom iba jeden parameter sa mení podľa informácie o modulácii. Kombinovaná modulačná schéma, ktorá sa používa v moderných komunikačných zariadeniach, je taká, keď sa súčasne mení amplitúda aj fáza nosnej vlny. V moderných systémoch je možné použiť niekoľko subnosných, z ktorých každá využíva určitý typ modulácie. V tomto prípade hovoríme o schémach modulácie signálu. Tento výraz sa používa aj pre komplexné viacúrovňové zobrazenia, keď sa pre komplexné informácie vyžaduje dodatočný popis charakteristík.
Moderné komunikačné systémy využívajú najefektívnejšie typy modulácie na minimalizáciu šírky pásma, aby sa uvoľnil frekvenčný priestor pre iné typy signálov. Kvalita komunikácie z toho len ťaží, no náročnosť vybavenia je v tomto prípade veľmi vysoká. V konečnom dôsledku poskytuje modulačná frekvencia výsledok, ktorý je viditeľný pre koncového používateľa iba z hľadiska jednoduchosti použitia technických prostriedkov.
