Suočeni s novim konceptima u svakodnevnom životu, mnogi pokušavaju pronaći odgovore na svoja pitanja. Za to je potrebno opisati sve pojave. Jedna od njih je modulacija. O tome će se dalje raspravljati.
Opći opis
Modulacija je proces promjene jednog ili cijelog skupa parametara visokofrekventnih oscilacija u skladu sa zakonom niskofrekventne informacijske poruke. Rezultat toga je prijenos spektra kontrolnog signala u visokofrekventno područje, budući da učinkovito emitiranje u svemir zahtijeva da svi primopredajnici rade na različitim frekvencijama bez međusobnog prekidanja. Zahvaljujući tom procesu, informacijske oscilacije se postavljaju na a priori poznat nosač. Upravljački signal sadrži prenesene informacije. Visokofrekventna oscilacija preuzima ulogu nositelja informacije, zbog čega stječe status nositelja. Upravljački signal sadrži prenesene podatke. Postoje različite vrste modulacije, koje ovise o tome koji se valni oblik koristi: pravokutni, trokutasti ili neki drugi. Kod diskretnog signala uobičajeno je govoriti o manipulaciji. Tako,modulacija je proces koji uključuje oscilacije, tako da može biti frekvencija, amplituda, faza, itd.
Varieties
Sada možemo razmotriti koje vrste ovog fenomena postoje. U biti, modulacija je proces kojim se val niske frekvencije prenosi visokofrekventnim valom. Najčešće se koriste sljedeće vrste: frekvencija, amplituda i faza. Kod frekvencijske modulacije dolazi do promjene frekvencije, kod amplitudske modulacije amplituda, a kod fazne modulacije do faze. Postoje i mješovite vrste. Impulsna modulacija i modifikacija su zasebne vrste. U ovom slučaju, parametri visokofrekventne oscilacije se mijenjaju diskretno.
Amplitudna modulacija
U sustavima s ovom vrstom promjene, amplituda nosećeg vala se mijenja na visokoj frekvenciji uz pomoć modulirajućeg vala. Kada se analiziraju frekvencije na izlazu, ne otkrivaju se samo ulazne frekvencije, već i njihov zbroj i razlika. U ovom slučaju, ako je modulacija složen val, kao što su govorni signali koji se sastoje od mnogih frekvencija, tada će za zbroj i razliku frekvencija biti potrebna dva pojasa, jedan ispod nositelja i jedan iznad. Zovu se bočni: gornji i donji. Prvi je kopija izvornog audio signala pomaknutog za određenu frekvenciju. Donji pojas je kopija izvornog signala koji je invertiran, odnosno izvorne visoke frekvencije su niže frekvencije na donjoj strani.
Donji bočni pojas je zrcalna slika gornjeg bočnog pojasa u odnosu na frekvenciju nosioca. Sustav koji koristi amplitudnu modulaciju,prijenos nositelja i obje strane naziva se dvosmjernim. Nositelj ne sadrži nikakve korisne informacije, pa se može ukloniti, ali u svakom slučaju propusnost signala će biti dvostruko veća od izvorne. Sužavanje pojasa postiže se zamjenom ne samo nosača, već i jednog od bočnih, budući da sadrže jednu informaciju. Ovaj tip je poznat kao SSB modulacija sa potisnutim nosiocem.
Demodulacija
Ovaj proces zahtijeva da se modulirani signal pomiješa s nosiocem iste frekvencije kao onaj koji emitira modulator. Nakon toga, izvorni signal se dobiva kao zasebna frekvencija ili frekvencijski pojas, a zatim se filtrira iz drugih signala. Ponekad se generiranje nosača za demodulaciju odvija in situ, a ne poklapa se uvijek s frekvencijom nosioca na samom modulatoru. Zbog male razlike između frekvencija pojavljuju se neusklađenosti, što je tipično za telefonske krugove.
Pulsna modulacija
Ovo koristi digitalni signal osnovnog pojasa, što znači da omogućuje kodiranje više od jednog bita po baudu kodiranjem signala binarnih podataka u signal na više razina. Bitovi binarnih signala ponekad se dijele u parove. Za par bitova mogu se koristiti četiri kombinacije, pri čemu je svaki par predstavljen jednom od četiri razine amplitude. Takav kodirani signal karakterizira činjenica da je modulacijska brzina prijenosa upola manja od izvornog podatkovnog signala, pa se može koristiti zaamplitudna modulacija na uobičajeni način. Svoju primjenu našla je u radijskim komunikacijama.
Frekvencijska modulacija
Sustavi s ovom modulacijom pretpostavljaju da će se frekvencija nosača promijeniti u skladu s oblikom modulirajućeg signala. Ovaj tip je superiorniji od amplitudnog tipa u smislu otpornosti na određene utjecaje koji su dostupni u telefonskoj mreži, pa ga treba koristiti pri malim brzinama gdje nema potrebe za privlačenjem velikog frekvencijskog pojasa.
Fazno-amplitudna modulacija
Da biste povećali broj bitova po baudu, možete kombinirati faznu i amplitudnu modulaciju.
Jedna od modernih metoda amplitudno-fazne modulacije može se nazvati onom koja se temelji na prijenosu više nositelja. Na primjer, u nekoj aplikaciji koristi se 48 nositelja, odvojenih širinom pojasa od 45 Hz. Kombiniranjem AM i PM, do 32 diskretna stanja dodjeljuju se svakom nositelju po pojedinom razdoblju prijenosa, tako da se može prenijeti 5 bitova po baudu. Ispada da vam cijeli ovaj skup omogućuje prijenos 240 bita po baudu. Kada radi na 9600 bps, brzina modulacije zahtijeva samo 40 baudova. Tako niska brojka prilično je tolerantna na skokove amplitude i faze svojstvene telefonskoj mreži.
PCM
Ova se vrsta obično smatra sustavom za emitiranje analognih signala, poput glasa u digitalnom obliku. Ova tehnika modulacije se ne koristi u modemima. Ovdje je ulaz analognog signala sna dvostruko najvišoj frekvenciji komponente analognog signala. Kada se takvi sustavi koriste u telefonskim mrežama, strobe se javlja 8000 puta u sekundi. Svaki uzorak je razina napona kodirana sa sedmobitnim kodom. Za najbolji prikaz govornog jezika koristi se logaritamsko kodiranje. Sedam bitova, zajedno s osmim, koji označava prisutnost signala, čine oktet.
Modulacija i detekcija su potrebni za vraćanje signala poruke, odnosno obrnuti proces. U tom slučaju signal se pretvara na nelinearan način. Nelinearni elementi obogaćuju spektar izlaznog signala novim komponentama spektra, a filtri se koriste za izolaciju niskofrekventnih komponenti. Modulacija i detekcija se mogu provesti korištenjem vakuumskih dioda, tranzistora, poluvodičkih dioda kao nelinearnih elemenata. Tradicionalno se koriste točkaste poluvodičke diode, budući da je planarni ulazni kapacitet osjetno veći.
Moderni pogledi
Digitalna modulacija pruža puno više informacija i osigurava kompatibilnost s raznim uslugama digitalnih podataka. Osim toga, povećava sigurnost informacija, poboljšava kvalitetu komunikacijskih sustava i ubrzava pristup njima.
Postoji niz ograničenja s kojima se dizajneri bilo kojeg sustava suočavaju: dopuštena snaga i propusnost, zadana razina buke komunikacijskih sustava. Broj korisnika se povećava svakim danomkomunikacijskih sustava, a potražnja za njima također raste, što zahtijeva povećanje radio resursa. Digitalna modulacija se značajno razlikuje od analogne po tome što nosilac u njoj prenosi velike količine informacija.
Poteškoće u korištenju
Razvojnici digitalnih radiokomunikacijskih sustava suočavaju se s takvim glavnim zadatkom - pronaći kompromis između propusnosti prijenosa podataka i složenosti sustava u tehničkom smislu. Za to je prikladno koristiti različite metode modulacije kako biste dobili željeni rezultat. Radio komunikacija se također može organizirati korištenjem najjednostavnijih sklopova odašiljača i prijemnika, ali će se za takvu komunikaciju koristiti frekvencijski spektar proporcionalan broju korisnika. Složeniji prijemnici i odašiljači zahtijevaju manju propusnost za emitiranje iste količine informacija. Kako bi se prešlo na spektralno učinkovite metode prijenosa, potrebno je u skladu s tim komplicirati opremu. Ovaj problem ne ovisi o vrsti komunikacije.
Alternativne opcije
Modulaciju širine impulsa karakterizira činjenica da je njen signal nosioca niz impulsa, dok je frekvencija impulsa konstantna. Promjene se odnose samo na trajanje svakog impulsa prema modulirajućem signalu.
Pulsna širinska modulacija razlikuje se od frekvencijsko-fazne modulacije. Potonji uključuje modulaciju signala u obliku sinusoida. Karakterizira ga konstantna amplituda i promjenjiva frekvencija ili faza. Impulsni signali također se mogu modulirati po frekvenciji. Može biti trajanjeimpulsi su fiksni, a njihova frekvencija je u nekoj prosječnoj vrijednosti, ali njihova trenutna vrijednost će varirati ovisno o modulirajućim signalima.
Zaključci
Mogu se koristiti jednostavne modulacije, sa samo jednim parametrom koji se mijenja u skladu s informacijama o modulaciji. Kombinirana modulacijska shema koja se koristi u modernoj komunikacijskoj opremi je kada se i amplituda i faza nositelja mijenjaju istovremeno. U modernim sustavima može se koristiti nekoliko podnosača, od kojih svaki koristi određenu vrstu modulacije. U ovom slučaju govorimo o shemama modulacije signala. Ovaj se izraz također koristi za složene poglede na više razina, kada je potreban dodatni opis karakteristika za sveobuhvatne informacije.
Moderni komunikacijski sustavi koriste najučinkovitije vrste modulacije kako bi minimizirali širinu pojasa kako bi oslobodili frekvencijski prostor za druge vrste signala. Kvaliteta komunikacije od toga samo koristi, ali je složenost opreme u ovom slučaju vrlo visoka. U konačnici, frekvencija modulacije daje rezultat koji je vidljiv krajnjem korisniku samo u smislu jednostavnosti korištenja tehničkih sredstava.
