Kasdieniame gyvenime susidūrę su naujomis sąvokomis daugelis bando rasti atsakymus į savo klausimus. Būtent tam būtina apibūdinti bet kokius reiškinius. Vienas iš jų yra moduliavimas. Tai bus aptariama toliau.
Bendras aprašymas
Moduliavimas – tai vieno ar viso aukšto dažnio virpesių parametrų rinkinio keitimo procesas pagal žemo dažnio informacinio pranešimo dėsnį. To rezultatas – valdymo signalo spektro perkėlimas į aukšto dažnio sritį, kadangi efektyviam transliavimui į kosmosą reikia, kad visi siųstuvai-imtuvai veiktų skirtingais dažniais, nepertraukdami vienas kito. Šio proceso dėka informacijos svyravimai yra patalpinti į a priori žinomą nešiklį. Valdymo signale yra perduodama informacija. Aukšto dažnio virpesiai įgauna informacijos nešėjo vaidmenį, dėl to įgyja nešėjo statusą. Valdymo signale yra perduoti duomenys. Yra įvairių moduliavimo tipų, kurie priklauso nuo to, kokia bangos forma naudojama: stačiakampė, trikampė ar kita. Esant atskiram signalui, įprasta kalbėti apie manipuliavimą. Taigi,moduliavimas yra procesas, apimantis virpesius, todėl tai gali būti dažnis, amplitudė, fazė ir tt
Įvairūs
Dabar galime apsvarstyti, kokios šio reiškinio rūšys egzistuoja. Iš esmės moduliacija yra procesas, kurio metu žemo dažnio bangą neša aukšto dažnio banga. Dažniausiai naudojami šie tipai: dažnis, amplitudė ir fazė. Naudojant dažnio moduliaciją, keičiasi dažnis, amplitudės moduliacija – amplitudė, o fazės moduliacija – fazė. Taip pat yra mišrių rūšių. Impulsų moduliavimas ir modifikavimas yra atskiri tipai. Šiuo atveju aukšto dažnio virpesių parametrai keičiasi diskretiškai.
Amplitudės moduliacija
Sistemose su tokio tipo pokyčiais nešančiosios bangos amplitudė kinta aukštu dažniu moduliacinės bangos pagalba. Analizuojant dažnius išėjime atskleidžiami ne tik įėjimo dažniai, bet ir jų suma bei skirtumas. Šiuo atveju, jei moduliacija yra sudėtinga banga, pavyzdžiui, kalbos signalai, susidedantys iš daugelio dažnių, dažnių sumai ir skirtumui reikės dviejų juostų, vienos žemiau nešlio ir kitos aukščiau. Jie vadinami šoniniais: viršutiniais ir apatiniais. Pirmasis yra originalaus garso signalo kopija, perkelta tam tikru dažniu. Apatinė juosta yra originalaus signalo, kuris buvo apverstas, kopija, ty originalūs aukšti dažniai yra žemesni dažniai apatinėje pusėje.
Apatinė šoninė juosta yra viršutinės šoninės juostos veidrodinis vaizdas, palyginti su nešlio dažniu. Sistema, naudojanti amplitudės moduliavimą,nešiklio ir abiejų pusių perdavimas vadinamas dvipusiu. Nešiklyje nėra naudingos informacijos, todėl jį galima pašalinti, tačiau bet kuriuo atveju signalo pralaidumas bus du kartus didesnis už pradinį. Juostos susiaurėjimas pasiekiamas pakeičiant ne tik laikiklį, bet ir vieną iš šoninių, nes juose yra viena informacija. Šis tipas žinomas kaip SSB moduliavimas su nuslopintu nešikliu.
Demoduliacija
Šis procesas reikalauja, kad moduliuotas signalas būtų sumaišytas su to paties dažnio nešikliu, kaip ir skleidžiamas moduliatoriaus. Po to pirminis signalas gaunamas kaip atskiras dažnis arba dažnių juosta, o tada filtruojamas iš kitų signalų. Kartais nešlio generavimas demoduliacijai vyksta in situ ir ne visada sutampa su paties moduliatoriaus nešlio dažniu. Dėl nedidelio dažnių skirtumo atsiranda neatitikimų, būdingų telefono grandinėms.
Impulso moduliacija
Naudojamas skaitmeninis bazinės juostos signalas, ty leidžia užkoduoti daugiau nei vieną bitą vienam bodui koduojant dvejetainių duomenų signalą į kelių lygių signalą. Dvejetainių signalų bitai kartais padalijami į poras. Bitų porai gali būti naudojami keturi deriniai, kurių kiekviena pora yra vaizduojama vienu iš keturių amplitudės lygių. Toks užkoduotas signalas pasižymi tuo, kad moduliacijos perdavimo sparta yra perpus mažesnė nei pradinio duomenų signalo, todėl jį galima naudotiamplitudės moduliavimas įprastu būdu. Ji rado savo prašymą radijo ryšio srityje.
Dažnio moduliavimas
Sistemos su šia moduliacija daro prielaidą, kad nešlio dažnis keisis pagal moduliuojančio signalo formą. Šis tipas pranašesnis už amplitudės tipą pagal atsparumą tam tikriems telefono tinklo poveikiams, todėl jį reikėtų naudoti esant mažam greičiui, kai nereikia pritraukti didelės dažnių juostos.
Fazės amplitudės moduliavimas
Norėdami padidinti bitų skaičių per bodą, galite derinti fazės ir amplitudės moduliavimą.
Vienas iš šiuolaikinių amplitudinės fazės moduliavimo metodų gali būti vadinamas tuo, kuris pagrįstas kelių nešėjų perdavimu. Pavyzdžiui, kai kuriose programose naudojami 48 nešikliai, atskirti 45 Hz pralaidumu. Sujungus AM ir PM, kiekvienam nešikliui per individualų bodo periodą priskiriama iki 32 atskirų būsenų, kad būtų galima perduoti 5 bitus vienam bodui. Pasirodo, kad visas šis rinkinys leidžia perduoti 240 bitų per bodą. Kai veikia 9600 bps, moduliacijos spartai reikia tik 40 bodų. Toks mažas skaičius gana toleruoja telefono tinklui būdingus amplitudės ir fazės šuolius.
PCM
Šis tipas paprastai laikomas analoginių signalų, pvz., balso skaitmenine forma, transliavimo sistema. Ši moduliavimo technika modemuose nenaudojama. Čia yra analoginio signalo blokavimas sudu kartus didesniu už analoginio signalo komponento dažnį. Naudojant tokias sistemas telefono tinkluose, blyksniai įvyksta 8000 kartų per sekundę. Kiekvienas pavyzdys yra įtampos lygis, užkoduotas septynių bitų kodu. Norint geriausiai atvaizduoti šnekamąją kalbą, naudojamas logaritminis kodavimas. Septyni bitai kartu su aštuntuoju, kuris rodo signalo buvimą, sudaro oktetą.
Norint atkurti pranešimo signalą, reikalingas moduliavimas ir aptikimas, ty atvirkštinis procesas. Tokiu atveju signalas konvertuojamas netiesiniu būdu. Netiesiniai elementai praturtina išvesties signalo spektrą naujais spektro komponentais, o filtrai naudojami žemo dažnio komponentams izoliuoti. Moduliavimas ir aptikimas gali būti atliekami naudojant vakuuminius diodus, tranzistorius, puslaidininkinius diodus kaip netiesinius elementus. Tradiciškai naudojami taškiniai puslaidininkiniai diodai, nes plokštumos įvesties talpa yra pastebimai didesnė.
Modernūs vaizdai
Skaitmeninė moduliacija suteikia daug daugiau informacijos talpos ir užtikrina suderinamumą su įvairiomis skaitmeninių duomenų paslaugomis. Be to, tai padidina informacijos saugumą, pagerina ryšių sistemų kokybę ir pagreitina prieigą prie jų.
Yra keletas apribojimų, su kuriais susiduria bet kokių sistemų dizaineriai: leistina galia ir pralaidumas, nurodytas ryšio sistemų triukšmo lygis. Vartotojų skaičius auga kiekvieną dienąryšių sistemų, o jų paklausa taip pat auga, todėl reikia didinti radijo išteklius. Skaitmeninė moduliacija nuo analoginės labai skiriasi tuo, kad joje esantis nešiklis perduoda didelius informacijos kiekius.
Naudojimo sunkumai
Skaitmeninių radijo ryšio sistemų kūrėjai susiduria su tokia pagrindine užduotimi – rasti kompromisą tarp duomenų perdavimo pralaidumo ir sistemos sudėtingumo technine prasme. Tam, norint gauti norimą rezultatą, tikslinga naudoti skirtingus moduliavimo metodus. Radijo ryšį galima organizuoti ir naudojant paprasčiausias siųstuvo ir imtuvo grandines, tačiau tokiam ryšiui bus naudojamas vartotojų skaičiui proporcingas dažnių spektras. Sudėtingesniems imtuvams ir siųstuvams reikia mažesnio pralaidumo, kad būtų galima transliuoti tą patį informacijos kiekį. Norint pereiti prie spektriškai efektyvių perdavimo būdų, reikia atitinkamai komplikuoti įrangą. Ši problema nepriklauso nuo ryšio tipo.
Alternatyvios parinktys
Impulso pločio moduliacija pasižymi tuo, kad jos nešiklio signalas yra impulsų seka, o impulsų dažnis yra pastovus. Pakeitimai susiję tik su kiekvieno impulso trukme pagal moduliavimo signalą.
Impulso pločio moduliavimas skiriasi nuo dažnio fazės moduliavimo. Pastarasis apima signalo moduliavimą sinusoidės pavidalu. Jam būdinga pastovi amplitudė ir kintamas dažnis arba fazė. Impulsiniai signalai taip pat gali būti moduliuojami dažniu. Gali būti trukmėimpulsai yra fiksuoti, o jų dažnis yra tam tikros vidutinės vertės, tačiau jų momentinė vertė skirsis priklausomai nuo moduliuojančių signalų.
Išvados
Galima naudoti paprastas moduliacijas, kai tik vienas parametras keičiasi pagal moduliavimo informaciją. Šiuolaikinėje ryšio įrangoje naudojama kombinuota moduliavimo schema, kai vienu metu keičiasi ir nešlio amplitudė, ir fazė. Šiuolaikinėse sistemose gali būti naudojami keli antriniai nešėjai, kurių kiekvienas naudoja tam tikro tipo moduliaciją. Šiuo atveju kalbame apie signalo moduliavimo schemas. Šis terminas taip pat naudojamas sudėtingiems kelių lygių rodiniams, kai norint gauti išsamią informaciją reikalingas papildomas charakteristikų aprašymas.
Šiuolaikinės ryšių sistemos naudoja efektyviausius moduliavimo tipus, kad sumažintų dažnių juostos plotį ir atlaisvintų dažnių vietos kitų tipų signalams. Ryšio kokybei tai tik naudinga, tačiau įrangos sudėtingumas šiuo atveju yra labai didelis. Galiausiai moduliavimo dažnis duoda rezultatą, kuris galutiniam vartotojui matomas tik dėl techninių priemonių naudojimo paprastumo.
