Поскольку мы живем в эпоху коммуникаций, мы можем легко передавать любую форму информации (видео, аудио и другие данные) в виде электрических сигналов на любое другое устройство или в предназначенную область. Хотя в нашем перцептивном опыте обычно посылать или получать сигналы или данные просто, но это включает в себя довольно сложные процедуры, возможности и вовлеченные сценарии в пределах системы связи . Таким образом, в рамках систем связи, модуляция играет решающую роль в системе связи для цифрового кодирования информации в аналоговом мире. Очень важно модулировать сигналы перед их отправкой в секцию приемника для передачи на большие расстояния, точной передачи данных и приема данных с низким уровнем шума. Чтобы быть ясным, давайте углубимся в подробное понятие о том, чтобы знать, что такое модуляция, ее различные типы и какие типы модуляция методы, используемые в системах связи.
Что такое модуляция?
Модуляция - это процесс изменения характеристик передаваемой волны путем наложения сигнала сообщения на высокочастотный сигнал. В этом процессе видео, голос и другие сигналы данных изменяют высокочастотные сигналы, также известные как несущая волна . Эта несущая волна может быть постоянным или переменным током или цепочкой импульсов в зависимости от используемого приложения. Обычно в качестве сигнала несущей используется высокочастотная синусоида.
Эти методы модуляции подразделяются на два основных типа: аналоговые и цифровые или импульсная модуляция . Прежде чем продолжить обсуждение различных типов методов модуляции, давайте поймем важность модуляции.
Почему в коммуникации используется модуляция?
- В методе модуляции частота сигнала сообщения повышается до диапазона, так что он более полезен для передачи. Следующие пункты описывают важность модуляции в системе связи.
- В передача сигнала , сигналы от различных источников передаются по общему каналу одновременно с помощью мультиплексоров. Если эти сигналы передаются одновременно с определенной полосой пропускания, они вызывают помехи. Чтобы преодолеть это, речевые сигналы модулируются на различные несущие частоты, чтобы приемник настраивал их на желаемую полосу пропускания по своему выбору в пределах диапазона передачи.
- Другая техническая причина: антенна size размер антенны обратно пропорционален частоте излучаемого сигнала. Размер апертуры антенны составляет не менее одной десятой длины волны сигнала. Его размер неосуществим, если сигнал составляет 5 кГц, поэтому повышение частоты путем модуляции, безусловно, уменьшит высоту антенны.
- Модуляция важна для передачи сигналов на большие расстояния, поскольку невозможно посылать низкочастотные сигналы на большие расстояния.
- Точно так же модуляция также важна для выделения большего количества каналов для пользователей и повышения помехоустойчивости.
Чтобы получить подробную информацию о методах модуляции, сообщите нам о типах сигналы в процессе модуляции .
Модулирующий сигнал
Этот сигнал также называется сигналом сообщения. Он содержит данные, которые должны быть переданы, и поэтому это называется сигналом сообщения. Он считается сигналом основной полосы частот, где он подвергается процессу модуляции для передачи или передачи. Из-за этого это модулирующий сигнал.
Несущий сигнал
Это высокочастотный сигнал с определенными уровнями амплитуды, частоты и фазы, но он не содержит никаких данных. Таким образом, он называется несущим сигналом, так как он пустой. Это просто используется для передачи сообщения в секцию приемника после процесса модуляции.
Модулированный сигнал
Последующий сигнал, который получается после процедуры модуляции, называется модулированным сигналом. Это продукт как несущего, так и модулирующего сигналов.
Различные типы модуляции
Два типа модуляции: аналоговые и цифровые методы модуляции уже обсуждались. В обоих методах информация основной полосы частот преобразуется в радиочастотные сигналы, но при аналоговой модуляции они Радиосвязь сигналы представляют собой непрерывный диапазон значений, тогда как при цифровой модуляции это заранее заданные дискретные состояния.
Типы модуляции
Аналоговая модуляция
В этой модуляции непрерывно изменяющаяся синусоида используется в качестве несущей, которая модулирует сигнал сообщения или сигнал данных. Общая функция синусоидальной волны показана на рисунке ниже, на котором три параметра могут быть изменены для получения модуляции - в основном это амплитуда, частота и фаза, поэтому виды аналоговой модуляции находятся:
- Амплитудная модуляция (AM)
- Частотная модуляция (FM)
- Фазовая модуляция (PM)
В амплитудная модуляция , амплитуда несущей волны изменяется пропорционально сигналу сообщения, а другие факторы, такие как частота и фаза, остаются постоянными. Модулированный сигнал показан на рисунке ниже, а его спектр состоит из нижней полосы частот, верхней полосы частот и компонентов несущей частоты. Этот тип модуляции требует большей полосы пропускания и большей мощности. При такой модуляции фильтрация очень сложна.
Типы аналоговой модуляции
Модуляция частоты (FM) изменяет частоту несущей пропорционально сообщению или сигналу данных, сохраняя при этом другие параметры постоянными. Преимущество FM перед AM - большее подавление шума за счет полосы пропускания в FM. Он используется в таких приложениях, как радио, радар, телеметрия, сейсмическая разведка и т. Д. Эффективность и полоса пропускания зависят от индекса модуляции и максимальной частоты модуляции.
В фазовая модуляция , фаза несущей изменяется в соответствии с сигналом данных. В этом типе модуляции изменение фазы также влияет на частоту, поэтому эта модуляция также относится к частотной модуляции.
Аналоговая модуляция (AM, FM и PM) более чувствительна к шуму. Если шум попадает в систему, он сохраняется и доходит до конечного приемника. Следовательно, этот недостаток можно преодолеть с помощью техники цифровой модуляции.
ЯВЛЯЮСЬ
Цифровая модуляция
Для лучшего качества и эффективности связи используется метод цифровой модуляции. Основные преимущества цифровой модуляции перед аналоговой модуляцией включают допустимую мощность, доступную полосу пропускания и высокую помехоустойчивость. При цифровой модуляции сигнал сообщения преобразуется из аналогового сообщения в цифровое, а затем модулируется с помощью несущей.
Несущая волна переключается или включается и выключается для создания импульсов, модулирующих сигнал. Подобно аналогу, здесь такие параметры, как амплитуда, частота и изменение фазы несущей волны, определяют тип цифровой модуляции.
В виды цифровой модуляции основаны на типе сигнала и используемом приложении, например, амплитудной манипуляции, частотной манипуляции, фазовой манипуляции, дифференциальной фазовой манипуляции, квадратурной фазовой манипуляции, манипуляции с минимальным сдвигом, гауссовой манипуляции с минимальным сдвигом, мультиплексирования с ортогональным частотным разделением и т. д. , как показано на рисунке.
Амплитудная манипуляция изменяет амплитуду несущей на основе сигнала основной полосы частот или сигнала сообщения, который находится в цифровом формате. Он используется для требований низкочастотного диапазона и чувствителен к шуму.
При частотной манипуляции частота несущей изменяется для каждого символа в цифровых данных. Требуется большая пропускная способность, как показано на рисунке. Точно так же фазовая манипуляция изменяет фазу несущей для каждого символа, и она менее чувствительна к шуму.
Модуляция частоты
Чтобы создать частотно-модулированную волну, частота радиоволны изменяется в соответствии с амплитудой входного сигнала.
Модуляция частоты
Когда звуковая волна модулируется с помощью радиочастотного несущего сигнала, тогда сгенерированный частотный сигнал изменит свой частотный уровень. Следует отметить вариацию, по которой волна движется вверх и вниз. Это называется девиацией и обычно обозначается как девиация в килогерцах.
Например, когда сигнал имеет отклонение + или - 3 кГц, то оно представляется как ± 3 кГц. Это означает, что несущий сигнал имеет отклонение вверх и вниз на 3 кГц.
Радиовещательным станциям, которым нужен очень высокочастотный диапазон в частотном спектре (в диапазоне 88,5 - 108 МГц), им, безусловно, требуется большое отклонение, которое составляет почти ± 75 кГц. Это называется широкополосной частотной модуляцией. Сигналы в этом диапазоне обладают способностью обеспечивать высокое качество передачи, но также требуют более широкой полосы пропускания. В общем, 200 кГц разрешено для каждого WBFM. А для узкополосной ЧМ достаточно отклонения ± 3 кГц.
При реализации FM-волны более полезно знать диапазон эффективности модуляции. Это параметр, определяющий такие факторы, как знание типа сигнала, будь то широкополосный или узкополосный FM-сигнал. Это также помогает убедиться, что все приемники или передатчики, которые находятся в системе, запрограммированы для адаптации к стандартизированному диапазону модуляции, поскольку это показывает влияние на такие факторы, как разнос каналов, полоса пропускания приемника и другие.
Таким образом, для обозначения уровня модуляции необходимо определить параметры индекса модуляции и коэффициента отклонения.
Разные виды частотной модуляции включая следующее.
Узкополосный FM
- Это называется типом частотной модуляции, при котором значение индекса модуляции слишком минимально.
- Когда значение индекса модуляции равно<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.
- Максимальный диапазон модулирующей частоты 3 кГц.
- Максимальное значение девиации частоты 75 кГц.
Широкополосный FM
- Это называется типом частотной модуляции, при котором значение индекса модуляции велико.
- Когда значение индекса модуляции> 0,3, то будет более двух боковых полос, ширина полосы которых будет вдвое больше модулирующего сигнала. Когда значение индекса модуляции увеличивается, количество боковых полос увеличивается. Итак, β> 0,3 называется узкополосной частотной модуляцией.
- Максимальный диапазон частот модуляции составляет от 30 Гц до 15 кГц.
- Максимальное значение девиации частоты 75 кГц.
- Эта частотная модуляция требует более широкого диапазона частот, который почти в 15 раз опережает узкополосную частотную модуляцию.
Другие типы методов модуляции, используемые в системе связи:
- Двоичная фазовая манипуляция
- Дифференциальная фазовая манипуляция
- Дифференциальная квадратурная фазовая манипуляция
- Квадратурная фазовая манипуляция со смещением
- Аудио FSK
- Мульти FSK
- Двухтональный FSK
- Минимальная манипуляция сдвигом
- Гауссовская манипуляция с минимальным сдвигом
- Тип модуляции с решетчатым кодом
Преимущества различных видов модуляции
Для целей передачи размер антенна до того, как метод модуляции не будет предложен, должен быть очень большим. Уровень общения будет ограничен, так как не будет междугородной связи с нулевым уровнем искажений.
Итак, с развитием модуляции появляется много преимуществ от использования системы связи . А преимущества модуляции:
- Размер антенны можно уменьшить
- Никакого объединения сигналов не происходит
- Дальность связи увеличена
- Будет возможность мультиплексирования
- Можно настроить пропускную способность в соответствии с требованиями
- Повышается качество приема
- Лучшая производительность и эффективность
Применение различных типов модуляции
Существует широкий спектр различных методов модуляции, в том числе:
- Реализован в системах микширования музыки и магнитной записи.
- Для отслеживания ЭЭГ-мониторинга новорожденных детей
- Используется в телеметрии
- Используется в радар
- Техника FM-вещания
Чтобы не усложнять эту статью, из нее были исключены некоторые математические уравнения и подробная информация о цифровых системах связи. Однако усилия, приложенные для публикации этой статьи, обеспечивают базовую информацию о различных виды модуляции в системе связи . Кроме того, более важно иметь четкое представление о том, какие
