Analog modülasyon türleri. Modülasyon türleri

Modülasyonun ne olduğunu anlamak için frekansın ne olduğunu bilmeniz gerekir, o yüzden bununla başlayalım.
Örneğin, bir salınımı ele alalım: Bir salınımın salınım frekansı, tam salınımların sayısıdır, yani saniyedeki salınımlardır.
Tam, bu, bir salınımın, salınımın en sol konumdan aşağıya, merkezden sağdaki maksimum seviyeye ve daha sonra tekrar merkezden geçerek solda aynı seviyeye doğru hareketi olduğu anlamına gelir.
Sıradan bir avlu salınımının frekansı yaklaşık 0,5 hertz'dir, bu da tam bir salınımı 2 saniyede tamamladığı anlamına gelir.
Ses sütununun hoparlörü çok daha hızlı sallanır, ilk oktavın (440 hertz) "A" notasını yeniden üretir, saniyede 440 titreşim yapar.
İÇİNDE elektrik devreleri Salınımlar, maksimum pozitif değerden aşağıya, sıfır voltaja, maksimum negatif değere, yukarıya, sıfırdan tekrar maksimum pozitif değere doğru bir voltaj salınımıdır. Veya maksimum voltaj, bir ortalamadan minimuma, sonra tekrar ortalamadan, tekrar maksimuma.
Bir grafikte (veya osiloskop ekranında) şöyle görünür:

Avrupa'da C şebekesinin 18. kanalında taşıyıcı yayan bir radyo istasyonunun çıkışındaki voltaj salınımlarının frekansı saniyede 27.175.000 salınım veya 27 megahertz ve 175 kilohertz (mega - milyon; kilo - bin) olacaktır.

Modülasyonu görselleştirmek için biri 1000 Hz, diğeri 3000 Hz frekanslı iki belirli sinyal icat edelim, grafiksel olarak şöyle görünürler:

Bu sinyallerin soldaki grafiklerde nasıl görüntülendiğine bakalım. Bunlar frekans ve seviye grafikleridir. Sinyalin frekansı ne kadar yüksek olursa, böyle bir grafikte sinyal o kadar sağa doğru gösterilecektir; seviyesi (gücü) ne kadar yüksek olursa, bu sinyalin grafikteki çizgisi o kadar yüksek olur.

Şimdi bu sinyallerin her ikisini de eklediğimizi, yani bitmiş formda hayali test sinyalimizin iki sinyalin toplamı olduğunu hayal edin. Bunu nasıl bir araya getirdiniz? Çok basit - bir mikrofon koyduk ve önüne iki kişiyi oturttuk: 1000 Hz frekansında çığlık atan bir adam ve 3000 Hz frekansında ciyaklayan bir kadın, mikrofon çıkışında şuna benzeyen test sinyalimizi aldık: :

Ve çıkışta (antende) neyin üretildiğini ve tüm bunların anlaşılırlığı ve iletişim aralığını nasıl etkilediğini inceleyerek, hayali vericimizin mikrofon girişini "besleyeceğimiz" tam da bu test sinyalidir.

Genel olarak modülasyon hakkında

Genlik modülasyonu - AM (AM, genlik modülasyonu)

SSB modülasyonu (SSB, tek yan bant modülasyonu)

CW modülasyonu (telgraf)

FM modülasyonu (FM, frekans modülasyonu)

DSB, DChT, faz ve diğer modülasyon türleri

Bazı sistemlerde (televizyon, FM stereo yayını), taşıyıcının modülasyonu başka bir modüle edilmiş taşıyıcı tarafından gerçekleştirilir ve zaten faydalı bilgiler taşır.
Örneğin, basitçe söylemek gerekirse, bir FM stereo yayın sinyali, frekans modülasyonuyla modüle edilen bir taşıyıcıdır; sinyalin kendisi, bir yan bandın sol kanal sinyali olduğu ve diğer yan bandın sağ ses kanalı olduğu DSB modülasyonları tarafından modüle edilen bir taşıyıcıdır. sinyal.

AM, FM ve SSB sinyallerinin alınması ve iletilmesinin önemli yönleri

AM ve SSB alıcılarındaki sinyal seviyelerini eşitlemek için özel devre bileşenleri kullanılır - otomatik kazanç kontrolörleri (AGC devreleri). AGC'nin görevi, hem güçlü sinyalin (yakın bir muhabirden) hem de zayıf sinyalin (uzak bir muhabirden) sonuçta yaklaşık olarak aynı olacağı şekilde alıcı düğümlerin kazancını seçmektir. AGC kullanılmazsa, zayıf sinyaller sessizce duyulacak ve güçlü sinyaller, bir hamsteri yırtan bir nikotin damlası gibi, alıcının ses yayıcısını parçalara ayıracaktır. AGC seviyedeki bir değişikliğe çok hızlı tepki verirse, o zaman yalnızca yakın ve uzak muhabirlerden gelen sinyallerin seviyelerini eşitlemeye değil, aynı zamanda sinyal içindeki modülasyonu "boğmaya" da başlayacak - voltaj arttığında kazancı azaltacak ve voltaj düştüğünde bunu arttırır, tüm modülasyonu modüle edilmemiş bir sinyale düşürür.

FM modülasyonu amplifikatörlerin özel doğrusallığını gerektirmez; FM modülasyonunda bilgi frekanstaki bir değişiklikle taşınır ve sinyal seviyesindeki hiçbir bozulma veya sınırlama sinyalin frekansını değiştiremez. Aslında, bir FM alıcısında, seviye önemli olmadığından, frekans önemli olduğundan ve seviyeyi değiştirmek yalnızca frekans değişikliklerinin vurgulanmasına ve FM taşıyıcısının sinyal sesine dönüştürülmesine engel olacağından bir sinyal seviyesi sınırlayıcı kurulmalıdır. ki modüle edilmiştir.
Bu arada, tam olarak FM alıcısında tüm sinyaller sınırlı olduğundan, yani zayıf sesler güçlü bir faydalı sinyalle neredeyse aynı seviyeye sahip olduğundan, FM sinyalinin yokluğunda dedektör (demodülatör) çok fazla gürültü çıkarır - denemeye çalışır alıcının girişindeki gürültünün frekansındaki değişimi ve alıcının kendi gürültüsünü vurgulamak için ve gürültüdeki frekanstaki değişim çok büyük ve rastgeledir, bu nedenle rastgele olanlar duyulur güçlü sesler: yüksek ses.
Bir AM ve SSB alıcısında, sinyal yokluğunda daha az gürültü olur, çünkü alıcının gürültüsünün düzeyi hala düşüktür ve girişteki gürültünün düzeyi yararlı sinyalle karşılaştırıldığında düşüktür ve AM ve SSB için bu önemli olan seviyedir.

Bir telgraf için doğrusallık da çok önemli değildir; orada bilgi, bir taşıyıcının varlığı veya yokluğu tarafından taşınır ve seviyesi yalnızca ikincil bir parametredir.

Kulaktan FM, AM ve SSB

FM sinyalleri darbe gürültüsüne karşı daha az hassastır ancak yüksek ses Sinyalin olmadığı bir FM dedektörünün, gürültü bastırıcı olmadan oturması kesinlikle dayanılmazdır. Muhabirin alıcıdaki iletimi her kapatıldığında, buna karakteristik bir "puf" eşlik eder - dedektör zaten gürültüyü sese dönüştürmeye başlamıştır, ancak gürültü bastırıcı henüz kapanmamıştır.

Bir AM alıcısını bir FM alıcısından dinlerseniz veya tam tersini yaparsanız, homurdanma duyacaksınız, ancak yine de ne hakkında konuştuklarını anlayabilirsiniz. SSB'yi bir FM veya AM alıcısında dinlerseniz, yalnızca çılgın bir "oink-zhu-zhu-bzhu" ses karmaşası elde edersiniz ve kesinlikle hiçbir anlaşılırlık elde edemezsiniz.
Bir SSB alıcısında CW (telgraf), AM ve biraz distorsiyonla birlikte düşük modülasyon indeksli FM'yi mükemmel bir şekilde dinleyebilirsiniz.

Aynı frekanstaki iki veya daha fazla AM veya FM radyo istasyonu aynı anda açılırsa, aralarında hiçbir şey anlayamadığınız bir tür gıcırtı ve cızırtılı bir taşıyıcı karmaşasıyla karşılaşırsınız.
İki veya daha fazla SSB vericisi aynı frekansta açılırsa, SSB'nin taşıyıcısı olmadığından ve yenilecek hiçbir şey olmadığından (ıslık çalana kadar karıştırın) konuşan herkes alıcıda duyulacaktır. Sanki herkes aynı odada oturuyormuş ve aynı anda konuşmaya başlamış gibi herkesi duyabiliyorsunuz.

AM veya FM'de alıcının frekansı vericinin frekansıyla tam olarak eşleşmiyorsa, yüksek seslerde bozulma ve "hırıltı" ortaya çıkar.
Bir SSB vericisinin frekansı, sinyal seviyesine göre zamanla değişiyorsa (örneğin, ekipmanın yeterli gücü yoksa), seste gurultu duyulabilir. Alıcının veya vericinin frekansı dalgalanıyorsa, ses frekansta yüzer, ardından "mırıldanır" ve ardından "cıvıldar".

Modülasyon türlerinin verimliliği - AM, FM ve SSB

Karmaşıklık ve birinin diğerine dönüştürülmesi açısından AM, FM ve SSB ekipmanları

İkinci en zor olanı FM cihazıdır.
Aslında FM cihazı, aynı zamanda bir AGC'ye sahip olduğundan, AM sinyallerini algılamak için gereken her şeyi alıcıda zaten içerir ( otomatik ayar amplifikasyon) ve dolayısıyla alınan taşıyıcının seviyesinin bir dedektörü, yani esasen tam teşekküllü bir AM alıcısı, yalnızca içeride bir yerde çalışır (eşik gürültü bastırıcı da devrenin bu kısmından çalışır).
Vericiyle daha zor olacak çünkü neredeyse tüm aşamaları doğrusal olmayan bir modda çalışıyor.
Yazardan: Bunu yeniden yapmak mümkündür, ancak buna hiçbir zaman ihtiyaç duyulmamıştır.

AM ekipmanı en basit olanıdır.
Bir AM alıcısını FM'e dönüştürmek için, bir sınırlayıcı ve bir FM dedektörü gibi yeni bileşenler eklemeniz gerekecektir. Aslında sınırlayıcı ve FM dedektörü 1 mikro devre ve birkaç parçadan oluşur.
Bir AM vericisini FM'e dönüştürmek çok daha basittir, çünkü yalnızca mikrofondan gelen voltajla taşıyıcı frekansı zamanla "çıtırdayacak" bir zincir eklemeniz gerekir.
Yazardan: AM alıcı-vericisini birkaç kez AM/FM'ye, özellikle de “Cobra 23 plus” ve “Cobra 19 plus” CB radyo istasyonlarına dönüştürdüm.

6. ders için test soruları

6-1. Veri iletim sistemleri, kullandıkları sinyal yayılım ortamına göre nasıl bölünür?

6-2. Sürekli iletim ortamı olarak ne kullanılır?

6-3. Açık iletim ortamı olarak ne kullanılır?

6-4. Kablolu iletişim hattı türlerini listeler misiniz?

6-5. Çarpımsal gürültüye ne sebep olur?

6-6- Dahili gürültüye ne sebep olur?

6-7. Harici katkı maddesi girişimine ne sebep olur?

6-8. Dış katkı girişiminin ana türlerini sıralayın?

6-9. Galvanik girişime ne sebep olur?

6-10. Kapasitif girişime ne sebep olur?

6-11. Manyetik girişime ne sebep olur?

6-12. Elektromanyetik girişime ne sebep olur?

6-13. Tek telli dengesiz hatta ikinci tel olarak ne kullanılır?

6-14. Tek telli hat neden dengesiz olarak adlandırılıyor?

6-15. Tek telli dengesiz bir hattın eşdeğer devresini çizin mi?

6-16- Tek telli dengesiz bir hatta neden girişim oluşur? Genel görünüm?

6-17. Parazit hangi bileşenleri içeriyor? normal görünümlü?

6-18. En basit durumda ikinci sinyal kablosu ne için kullanılır?

6-19. İkinci bir sinyal kablosunun takılması neden manyetik girişimi önemli ölçüde zayıflatır?

6-20. İkinci bir sinyal kablosunun takılması hangi koşullar altında galvanik girişimi zayıflatır?

6-21. İki telli bir hattın her iki teli boyunca sinyallerin iletilmesi için simetrik koşulları nasıl sağlayabilirsiniz?

6-22. Bükülmüş teller neden parazitin manyetik bileşenini pratik olarak ortadan kaldırıyor?

6-23. Kapasitif girişimi azaltmak için hangi araçlar kullanılır?

6-24. Tasarımı açıklayın koaksiyel kablo.

6-25. Koaksiyel kablonun avantajları nelerdir? simetrik kablo?

6-26- Koaksiyel kabloların yüksek bant genişliğini sağlayan nedir?

6-27. Koaksiyel kablonun dış ve iç tellerinde çalışma akımının frekansına bağlı olarak çalışma akımı nasıl dağıtılır?

6-28. Etkileyen akımın frekansına bağlı olarak koaksiyel kablonun dış ve iç tellerinde etkileyen akım nasıl dağıtılır?

6-29. Bükümlü çift tellerin büküm aralığı parazit azaltmayı nasıl etkiler?

6-30. Doğrusal fiber optik bağlantının ana elemanlarını listeleyin.

6-31. Işık kılavuzu nedir?

6-32. Bir ışık kılavuzunda yönlendirilmiş enerji aktarımına ne sebep olur?

6-33. Optik radyasyonun bir ışık kılavuzundan geçişinin doğasını ne belirler?

6-34. Işığın bir ışık kılavuzu boyunca yayılmasına hangi optik olaylar eşlik eder?

6-35. Fiber optik iletişim hatlarında ışık kaynağı ve alıcı olarak neler kullanılır?

6-36- Fiber optik iletişim hatlarını kullanan SPD'nin başlıca avantajları nelerdir?

6-37. Onlar neler? radyo röle hatları Görüş Hattı?

6-38. Troposferik RRL'lerin görüş hattı RRL'lerinden farkı nedir?

6-39. Uydu RRL'leri troposferik RRL'lerden nasıl farklıdır?

6-40. Bir uydu tekrarlayıcının geleneksel RRL'lerde kullanılan tekrarlayıcılardan farkı nedir?

Ders 7. Sürekli modülasyon ve manipülasyon yöntemleri

Sürekli bir kanal üzerinden bilgi iletirken, belirli bir fiziksel süreç, taşıyıcı veya taşıyıcı olarak adlandırılır.

Matematiksel model taşıyıcı zamanın bir fonksiyonu olarak hizmet edebilir l(t,A,B,…) bu aynı zamanda parametrelere de bağlıdır A, B,….

Bazı fonksiyon parametreleri belirli iletim koşulları altında sabitlenir ve daha sonra tanımlayıcı parametreler olarak görev yapabilirler; belirli bir sinyalin belirli bir sinyal sınıfına ait olup olmadığını belirlemek için kullanılabilirler.

Diğer parametreler vericiden etkilenir. Bunlar üzerindeki bu etkiye modülasyon denir ve bu parametreler bilgilendirici parametreler rolünü oynar.

Genel olarak modülasyon, bir dizi olası değerin eşleştirilmesidir. Giriş sinyali taşıyıcının bilgilendirici parametresinin bir dizi değerine. Modülasyonu gerçekleştiren cihaza modülatör denir. Bir modülatör girişi, giriş sinyalinin uygulanmasından etkilenir x(t) diğer tarafta taşıyıcı sinyal l(t,A). Modülatör bir çıkış sinyali üretir l(t,A) bilgilendirici parametresi iletilen sinyale göre zamanla değişir. Daha dar anlamda modülasyon, bilginin çoğalmasıyla ifade edilen taşıyıcı üzerindeki bir etki olarak anlaşılır; çarpana göre modüle edilmiş parametre , Nerede h(t)- uygulamaya karşılık gelen modülasyon fonksiyonu x(t) giriş sinyali şu şekilde belirlenir: ½ saat(t)½£1, A M– modülasyon katsayısı.

Modülasyonun temel amacı, bir sinyalin spektrumunu belirli bir frekans bölgesine aktararak sinyalin bir kanal üzerinden iletilmesini sağlamak ve iletimin gürültü bağışıklığını arttırmaktır.

Modülasyonda kullanılan taşıyıcı tipine bağlı olarak sürekli ve dürtü türleri modülasyon. Sürekli modülasyonda taşıyıcı dalga olarak harmonik bir salınım kullanılır. Darbe modülasyonu, taşıyıcı olarak periyodik bir dikdörtgen darbe dizisini kullanır.

Harmonik gerilim taşıyıcı veya modüle edilmiş gerilim olarak kullanıldığında, gerilim genliği, taşıyıcı frekansı ve başlangıç ​​fazı olan sürekli modülasyon yöntemlerinin temel prensiplerini ele alalım (Şekil 2.7).

Modülasyon bir süreçtir bir kontrolün etkisi altında modülasyonlu yüksek frekanslı salınımın bir veya daha fazla özelliğinin dönüşümü düşük frekanslı sinyal. Sonuç olarak, kontrol sinyalinin spektrumu, yüksek frekansların iletiminin daha verimli olduğu yüksek frekans bölgesine doğru hareket eder.

Modülasyon, bilgilerin iletilmesi amacıyla gerçekleştirilir. İletilen veriler kontrol sinyalinde bulunur. Taşıyıcı işlevi ise taşıyıcı adı verilen yüksek frekanslı bir salınımla gerçekleştirilir. Taşıyıcı titreşimler olarak çeşitli şekillerdeki salınımlar kullanılabilir: testere dişi, dikdörtgen vb., ancak genellikle harmonik sinüzoidal olanlar kullanılır. Hangi spesifik özelliğe dayanarak sinüzoidal salınım Değişiklikler için çeşitli modülasyon türleri vardır:

Genlik modülasyonu

Modülasyon ve referans sinyalleri modülasyon cihazının girişine iletilir ve bunun sonucunda çıkışta modüle edilmiş bir sinyal elde edilir. Doğru dönüşüm için koşulun, taşıyıcı frekansının değerinin iki katı olduğu kabul edilir. maksimum değer temel bant bantları. Bu tür modülasyonun uygulanması oldukça basittir, ancak düşük gürültü bağışıklığı ile karakterize edilir.

Modüle edilmiş sinyalin dar bant genişliği nedeniyle gürültü kararsızlığı meydana gelir. Esas olarak elektromanyetik spektrumun orta ve düşük frekans aralıklarında kullanılır.

Frekans modülasyonu

Bu tip modülasyonun bir sonucu olarak sinyal, güçten ziyade referans sinyalin frekansını modüle eder. Bu nedenle sinyal büyüklüğü artarsa ​​frekans da buna bağlı olarak artar. Alınan sinyalin bant genişliğinin orijinal sinyal değerinden çok daha geniş olması nedeniyle.

Bu modülasyon, yüksek gürültü bağışıklığı ile karakterize edilir, ancak uygulanması için yüksek frekans aralığının kullanılması gereklidir.

Faz modülasyonu

Bu tip modülasyon sırasında modülasyon sinyali referans sinyalinin fazını kullanır. Şu tarihte: bu tip Modülasyonda ortaya çıkan sinyal oldukça geniş bir spektruma sahiptir çünkü faz 180 derece dönmektedir.

Faz modülasyonu, mikrodalga aralığında gürültüsüz iletişim oluşturmak için aktif olarak kullanılır.

Sönümsüz fonksiyonlar, gürültü, bir darbe dizisi vb. bir taşıyıcı sinyal olarak kullanılabilir.Böylece, darbe modülasyonunda, bir dar darbe dizisi taşıyıcı sinyal olarak kullanılır ve ayrık veya ayrı bir darbe, modülasyon sinyali olarak işlev görür. analog sinyal. Darbe dizisi 4 karakteristikle karakterize edildiğinden 4 tip modülasyon vardır:

— frekans darbesi;

- Darbe genişliği;

— genlik darbesi;

- faz darbesi.

Herhangi bir ortamda etkili sinyal iletimi gerçekleştirmek için, bu sinyallerin spektrumunun düşük frekanslı bölgeden yeterince yüksek frekanslı bölgeye aktarılması gerekir. Bu prosedüre radyo mühendisliğinde modülasyon denir.

Modülasyonun özü aşağıdaki gibidir. Taşıyıcı salınımı veya basitçe taşıyıcı olarak adlandırılan belirli bir salınım (çoğunlukla harmonik) oluşur ve bu salınımın parametrelerinden herhangi biri, orijinal sinyalle orantılı olarak zamanla değişir. Orijinal sinyale modülasyonlu sinyal adı verilir ve zamanla değişen parametrelerle ortaya çıkan salınım, modüle edilmiş sinyal olarak adlandırılır. Modülasyon sinyalini modüle edilmiş salınımdan ayıran ters işleme demodülasyon denir.

Modülasyon türlerinin sınıflandırılması:

1) bilgi sinyalinin türüne göre (modüle edici sinyal);

Sürekli modülasyon (analog sinyal);

Ayrık modülasyon (ayrık sinyal);

2) taşıyıcı türüne (veya taşıyıcı frekansına) göre

Harmonik (sinüzoidal sinyal);

Darbe (dikdörtgen periyodik darbe).

3) bilgi sinyalinin etkisi altında değişikliğe uğrayan taşıyıcı frekans parametrelerinin türüne göre.

Genlik modülasyonu;

Frekans modülasyonu;

Faz modülasyonu;

Genişlik modülasyonu;

Darbe genişliği modülasyonu (Şekil 1.1).

Şekil 1.1 – Modülasyon türleri

Genel harmonik sinyal:

S (t) = Bir cos(ω 0 t+ φ 0).

Bu sinyalin üç parametresi vardır: genlik A, frekans ω 0 ve başlangıç ​​fazı φ 0. Bunların her biri bir modülasyon sinyali ile ilişkilendirilebilir, böylece üç ana modülasyon türü elde edilir: genlik, frekans ve faz. Frekans modülasyonu ve faz modülasyonu çok yakından ilişkilidir çünkü her ikisi de cos fonksiyonunun argümanını etkiler. Bu nedenle bu iki modülasyon türü yaygın isim- köşe

modülasyon.

Günümüzde çeşitli iletişim kanalları aracılığıyla iletilen bilgilerin giderek artan bir kısmı dijital ortamda bulunmaktadır. Bu, iletilecek olanın sürekli (analog) modülasyonlu bir sinyal değil, bir tam sayı dizisi olduğu anlamına gelir. P 0 , P 1, P 2 , ..., bazı sabit sonlu kümelerden değerler alabilen. Sembol adı verilen bu sayılar, periyodu T olan bir bilgi kaynağından gelir ve bu periyoda karşılık gelen frekansa sembol hızı denir: F T = 1/T.

Uygulamada sıklıkla kullanılan bir değişken ikili değişkendir sayıların her biri olduğunda karakter dizisi N Ben 0 veya 1 olmak üzere iki değerden birini alabilir.

İletilen sembollerin dizisi açıkça ayrı bir sinyaldir. Semboller sonlu bir kümeden değerler aldığından bu sinyal aslında kuantize edilmiştir, yani dijital olarak adlandırılabilir sinyal.

Ayrı bir sembol dizisini iletmeye yönelik tipik bir yaklaşım aşağıdaki gibidir. Olası sembol değerlerinin her biri, belirli bir dizi taşıyıcı titreşim parametresi ile ilişkilidir. Bu parametreler T aralığı boyunca, yani bir sonraki sembol gelene kadar sabit tutulur. Bu aslında bir sayı dizisini dönüştürmek anlamına gelir { N k } adım sinyaline S N (T) parçalı sabit enterpolasyon kullanarak:

S N (t)=f(n k ), kT

Burada f bir dönüşüm fonksiyonudur. Alınan sinyal S N (T) daha sonra olağan şekilde modülasyon sinyali olarak kullanılır.

Taşıyıcı salınımının parametreleri aniden değiştiğinde bu modülasyon yöntemine denir. manipülasyon. Hangi parametrelerin değiştirildiğine bağlı olarak genlik (AM), faz (PM) ve frekans (FM) arasında ayrım yaparlar. Ayrıca dijital iletim sırasında

bilgi için farklı şekle sahip bir taşıyıcı dalga kullanılabilir

harmonikten. Böylece, taşıyıcı salınım olarak bir dizi dikdörtgen darbe kullanıldığında, darbe genliği (APM), darbe genişliği (PWM) ve darbe süresi (PMT) modülasyonu mümkündür. PAM - darbe genlik modülasyonu, darbe taşıyıcısının genliğinin, birincil sinyalin anlık değerlerindeki değişim yasasına göre değişmesidir.

PFM – darbe frekansı modülasyonu. Birincil sinyalin anlık değerlerindeki değişim yasasına göre taşıyıcı darbelerin tekrarlanma oranı değişir.

VIM, bilgi parametresinin senkronizasyon darbesi ile bilgi darbesi arasındaki zaman aralığı olduğu zaman darbe modülasyonudur.

PWM – darbe genişliği modülasyonu. Mesele şu ki, modülasyon sinyalinin anlık değerlerindeki değişim yasasına göre taşıyıcı darbelerin süresi değişiyor.

PPM – darbe faz modülasyonu, senkronizasyon yöntemi açısından VIM'den farklıdır. Taşıyıcı darbenin faz kayması, senkronize edici darbeye göre değil, bazı geleneksel fazlara göre değişir.

PCM – darbe kodu modülasyonu. Modülasyon voltajının değeri kod sözcükleri biçiminde temsil edildiğinden, ayrı bir modülasyon türü olarak kabul edilemez.

SIM – sayma darbe modülasyonu. Bilgi parametresinin kod grubundaki darbe sayısı olduğu özel bir PCM durumudur.

Şu tarihte: genlik anahtarlama tek bir sembol HF dolgusu ile iletilir ve sıfır sembolü bir sinyalin yokluğu ile iletilir. Genlik manipülasyonlu sinyal şu ​​ifadeyle tanımlanır:

genlik teriminin alabileceği yer M ayrık değerler ve faz terimi φ keyfi bir sabittir. Şekil 1.2 (c)'de gösterilen AM sinyali, genlikleri 0 ve 0 olan iki sinyal kullanan bir radyo yayınına karşılık gelebilir.

Genlik manipülasyonu en basit olanıdır, ancak aynı zamanda gürültüye karşı en az bağışık olanıdır ve şu anda pratikte kullanılmamaktadır.

Şu tarihte: frekans ayrık modülasyonu(FM, FSK – Frekans Kaydırma Anahtarlama) bilgi bitinin 0 ve 1 değerleri, genliği değişmeden fiziksel sinyalin kendi frekanslarına karşılık gelir. Frekans kaydırmalı anahtarlı bir sinyalin genel analitik ifadesi aşağıdaki gibidir:

Buradaki frekans ω Ben M ayrık değer alabilir ve faz φ keyfi bir sabittir. FM sinyalinin şematik bir temsili Şekil 1.2 b'de gösterilmektedir; burada semboller arasındaki geçiş anlarında frekanstaki tipik bir değişikliği gözlemleyebilirsiniz.

Frekans modülasyonu gürültüye oldukça dayanıklıdır, çünkü parazit nedeniyle bozulan esas olarak frekans değil, sinyal genliğidir. Bu durumda, demodülasyonun güvenilirliği ve dolayısıyla gürültü bağışıklığı ne kadar yüksek olursa, baud aralığına o kadar fazla sinyal periyodu düşer. Ancak baud aralığını artırmak, bariz nedenlerden dolayı, bilgi aktarım hızını azaltır. Öte yandan, bu tip modülasyon için gereken sinyal spektrumu genişliği, tüm kanal bant genişliğinden önemli ölçüde daha dar olabilir. Bu, FM'in uygulama alanına yol açar - düşük hızlı, ancak genlik-frekans yanıtında büyük bozulmalara sahip kanallarda veya hatta kesilmiş bir bant genişliğinde iletişime izin veren son derece güvenilir standartlar.

Şu tarihte: faz kaydırmalı anahtarlama 1 ve 0, yüksek frekanslı salınımın aşamasında farklılık gösterir. Faz anahtarlı sinyal aşağıdaki forma sahiptir:

Burada faz bileşeni φ Ben (T) kabul edilebilir M genellikle aşağıdaki gibi tanımlanan ayrık değerler:

burada E, sembolün enerjisidir;

T – sembol iletim süresi.

Şekil 1.2a, semboller arasındaki geçiş sırasında karakteristik keskin faz değişikliklerinin açıkça görülebildiği ikili (M=2) faz kaydırmalı anahtarlamanın bir örneğini göstermektedir.

Uygulamada, faz kaydırmalı anahtarlama, başlangıç ​​fazının olası değerlerinin sayısı küçük olduğunda (tipik olarak 2,4 veya 8) kullanılır. Ayrıca, bir sinyal alınırken ölçülmesi zordur. mutlak başlangıç ​​faz değeri; belirlemek çok daha kolay akraba iki bitişik sembol arasındaki faz kayması. Bu nedenle genellikle faz farkı veya göreceli faz kaydırma anahtarlaması kullanılır.

Şu tarihte: faz farkı modülasyonu(DOPSK, TOPSK, DPSK – Diferansiyel Faz Kaydırma Anahtarlaması) bilgi elemanının değerine bağlı olarak değişen parametre, sinyalin sabit genlik ve frekansa sahip fazıdır. Bu durumda her bilgi elemanı fazın mutlak değeriyle değil, önceki değere göre değişimiyle ilişkilendirilir.

CCITT tavsiyelerine göre, 2400 bps hızında, iletilecek veri akışı, önceki sinyal elemanının fazına göre bir faz değişikliğine kodlanan ardışık bit çiftlerine (dibitler) bölünür. Bir sinyal elemanı 2 bit bilgi taşır. Bilgi elemanı bir dibit ise, değerine bağlı olarak (00, 01, 10 veya 11), sinyalin fazı 90, 180, 270 derece değişebilir veya hiç değişmeyebilir.

Üçlü bağıl faz modülasyonu veya sekiz kat

Faz farkı modülasyonunda, iletilecek olan veri akışı, önceki sinyal elemanının fazına göre faz değişikliğine kodlanan ardışık bitlerin (tribitler) üçlülerine bölünür. Bir sinyal elemanı 3 bit bilgi taşır.

Faz modülasyonu en bilgilendirici olanıdır, ancak kodlanmış bitlerin sayısını üçün üzerine çıkarmak (8 faz dönüş konumu) gürültü bağışıklığında keskin bir düşüşe yol açar. Bu nedenle yüksek hızlarda kombine genlik-faz modülasyon yöntemleri kullanılır.

Genlik-faz manipülasyonu. Genlik faz anahtarlaması (APK), ASK ve PSK şemalarının bir kombinasyonudur. ARC modülasyonlu sinyal Şekil 2'de gösterilmektedir. 1.2 G ve şu şekilde ifade edilir:

genlik ve faz terimlerinin indekslenmesiyle. Şekil 1'de. 2 G ARC modülasyonlu sinyalin fazında ve genliğinde karakteristik eşzamanlı (semboller arasındaki geçiş anlarında) değişiklikler görülebilir. Verilen örnekte M=8, 8 sinyale karşılık gelir (sekizli iletim). Faz-genlik koordinatlarında olası sekiz sinyal vektörü kümesi çizilir. Gösterilen vektörlerden dördü bir genliğe sahip, diğer dördü ise başka bir genliğe sahip. Vektörler, en yakın iki vektör arasındaki açı 45° olacak şekilde yönlendirilmiştir.

Şekil 1.2 - Dijital modülasyon türleri

Aradaki sinyallerin iki boyutlu uzayında ise M Sinyalleri dik açıyla çeviren şemaya karesel genlik modülasyonu (QAM) adı verilir.

Dörtlü genlik modülasyonu

Başka bir doğrusal modülasyon türünün, özü aynı taşıyıcı frekansta AM veya FM yöntemlerini kullanarak iki farklı sinyalin iletilmesi olan karesel genlik modülasyonu (QAM) olduğu belirtilmelidir. Bu iki sinyalin spektrumları tamamen örtüşmektedir ve filtreler kullanılarak bunların ayrılması imkansızdır. Alıcı tarafta sinyal ayrımı olasılığını korumak için salınım taşıyıcıları modülatörlere 90°'lik (karesel olarak) faz kaymasıyla beslenir.

Şekil 1.3 QAM sinyal üretim diyagramını göstermektedir.

Şekil 1.3 – Dördül AM

Geleneksel AM veya BM'ye kıyasla QAM'nin avantajı, aynı frekans bandında bağımsız olarak iletilebilen sinyal sayısının iki katıdır.

Açı (frekans ve faz) modülasyonu

Açı modülasyonu genellikle iletilen mesajın alımında yüksek doğruluğun sağlanması gerektiğinde kullanılır. Bu, açısal modülasyonlu sistemlerin AM'ye kıyasla gürültüye ve diğer parazit türlerine karşı direncin artmasıyla açıklanmaktadır. Örneğin FM sistemlerinin ilave gürültü girişimini bastıracak özelliklere sahip olduğu bilinmektedir. Bu, FM algılandığında sinyal-gürültü oranının önemli ölçüde iyileştirildiği anlamına gelir. Ancak bu avantaj, diğer sinyal parametrelerinin bozulması pahasına, özellikle de işgal edilen frekans bandının arttırılması pahasına elde edilir. Frekans modülasyonu belki de sinyal spektrumunun yayılmasına dayalı olarak iletişim sistemlerinin gürültü bağışıklığını arttırmaya yönelik yöntemleri gösteren en yaygın örnektir.

Şekil 1.4 tek tonlu açı modülasyonlu sinyalin zamanlama diyagramını göstermektedir.

Şekil 1.4 Açı modülasyonu: a - düşük frekanslı sinyalin modüle edilmesi; b - açısal modülasyonlu tek tonlu sinyal

Harmonik taşıyıcılı açısal modülasyon (AM) sinyali şu şekilde yazılabilir:

u UM (t)= U 0 cos[(t)]=U 0 cos[ω 0 t+φ(t)],

burada (t)=ω 0 t+φ(t) – sinyalin toplam fazı;

φ(t) – birincil sinyal hakkında bilgi taşıyan faz.

İki tür PA vardır: faz (PM) ve frekans (FM). PM'de faz değişiklikleri birincil sinyalle doğru orantılıdır

Burada φ 0 başlangıç ​​aşamasıdır.

FM'de sinyalin anlık frekansı birincil sinyalle doğru orantılıdır.

burada kontrol sinyalinin frekans modülatörünün çıkışındaki sinyalin frekansındaki bir değişikliğe dönüşüm katsayısıdır.

Birincil sinyalin zamana göre türevi birincil sinyalin kendisiyle aynı formdaysa PM ve FM sinyallerinin şekilleri birbirinden farklı değildir. Bu, örneğin sinüzoidal bir birincil sinyalde meydana gelir.

b(t)=Usint .

Bu durumda PA sinyali şu şekilde yazılabilir:

u UM (t)=U 0 cos(ω 0 t+Msint),

burada M modülasyon indeksidir.

FM indeksi şu şekilde belirlenir:

M FM ==K FM U  ( – faz sapması).

Dünya Kupası endeksi

M FM ==K FM U  /,

burada frekans sapması K FM U  . bu nedenle Dünya Kupası endeksi

M FM =/=f / F.

PA'nın sinyal spektrumunu tek tonla bulalım. Aşağıdaki ifadeyi kullanarak sinyali PA ile tek tonda temsil edelim:

(Re gerçek kısımdır).

Çünkü Dünya Kupası sırasında

M FM =/=f /F,

o zaman bunu büyük modülasyon indeksleri için buluruz

f akıl 2f ,

yani FM'deki frekans bant genişliği, frekans sapmasının iki katına eşittir ve modülasyon frekansı F'ye bağlı değildir.

Şekil 1.5 ve 1.6, açı modülasyon sinyallerinin elde edilmesine yönelik şemaları göstermektedir

burada b(t) birincil sinyaldir;

–taşıyıcı jeneratör U0cosω0t ;

blok -/2 fazı -/2 açısına göre döndürür;