Saskaroties ar jauniem jēdzieniem ikdienā, daudzi cenšas rast atbildes uz saviem jautājumiem. Tieši tāpēc ir jāapraksta jebkuras parādības. Viens no tiem ir tāda lieta kā modulācija. Tas tiks apspriests tālāk.
Vispārīgs apraksts
Modulācija ir viena vai vesela augstfrekvences svārstību parametru kopuma maiņas process saskaņā ar zemfrekvences informācijas ziņojuma likumu. Rezultāts ir vadības signāla spektra pārnešana uz augstfrekvences reģionu, jo efektīvai apraidei kosmosā ir nepieciešams, lai visi raiduztvērēji darbotos dažādās frekvencēs, nepārtraucot viens otru. Pateicoties šim procesam, informācijas svārstības tiek novietotas uz a priori zināmu nesēju. Vadības signāls satur pārraidīto informāciju. Augstfrekvences svārstības uzņemas informācijas nesēja lomu, kā dēļ tā iegūst nesēja statusu. Vadības signāls satur pārsūtītos datus. Ir dažādi modulācijas veidi, kas ir atkarīgi no izmantotās viļņu formas: taisnstūrveida, trīsstūrveida vai kāda cita. Ar diskrētu signālu ir ierasts runāt par manipulācijām. Tātad,modulācija ir process, kas ietver svārstības, tāpēc tā var būt frekvence, amplitūda, fāze utt.
Šķirnes
Tagad mēs varam apsvērt, kādi šīs parādības veidi pastāv. Būtībā modulācija ir process, kurā zemas frekvences vilni pārnēsā augstas frekvences vilnis. Visbiežāk tiek izmantoti šādi veidi: frekvence, amplitūda un fāze. Ar frekvences modulāciju notiek frekvences izmaiņas, ar amplitūdas modulāciju - amplitūda un ar fāzes modulāciju - fāze. Ir arī jauktas sugas. Impulsu modulācija un modifikācija ir atsevišķi veidi. Šajā gadījumā augstfrekvences svārstību parametri mainās diskrēti.
Amplitūdas modulācija
Sistēmās ar šāda veida izmaiņām nesējviļņa amplitūda mainās augstā frekvencē ar modulējošā viļņa palīdzību. Analizējot frekvences izejā, tiek atklātas ne tikai ieejas frekvences, bet arī to summa un starpība. Šajā gadījumā, ja modulācija ir sarežģīts vilnis, piemēram, runas signāli, kas sastāv no daudzām frekvencēm, tad frekvenču summai un starpībai būs nepieciešamas divas joslas, viena zem nesēja un otra virs. Tos sauc par sānu: augšējo un apakšējo. Pirmais ir oriģinālā audio signāla kopija, kas nobīdīts par noteiktu frekvenci. Apakšējā josla ir oriģinālā signāla kopija, kas ir apgriezts, tas ir, sākotnējās augstās frekvences ir zemākās frekvences apakšējā daļā.
Apakšējā sānjosla ir augšējās sānjoslas spoguļattēls attiecībā pret nesējfrekvenci. Sistēma, kas izmanto amplitūdas modulāciju,pārraidīt nesēju un abas puses sauc par divvirzienu. Nesējs nesatur noderīgu informāciju, tāpēc to var noņemt, taču jebkurā gadījumā signāla joslas platums būs divreiz lielāks par sākotnējo. Joslas sašaurināšanās tiek panākta, nomainot ne tikai nesēju, bet arī vienu no sāniem, jo tajos ir viena informācija. Šis veids ir pazīstams kā SSB modulācija ar slāpētu nesēju.
Demodulācija
Šim procesam modulētais signāls ir jāsajauc ar tādas pašas frekvences nesēju, kādu izstaro modulators. Pēc tam sākotnējo signālu iegūst kā atsevišķu frekvenci vai frekvenču joslu un pēc tam filtrē no citiem signāliem. Dažreiz nesēja ģenerēšana demodulācijai notiek in situ, un tā ne vienmēr sakrīt ar nesējfrekvenci pašā modulatorā. Nelielās frekvenču atšķirības dēļ parādās neatbilstības, kas ir raksturīgas telefona shēmām.
Impulsa modulācija
Tas izmanto digitālo bāzes joslas signālu, kas nozīmē, ka ļauj kodēt vairāk nekā vienu bitu uz bodu, kodējot bināro datu signālu daudzlīmeņu signālā. Bināro signālu biti dažreiz tiek sadalīti pa pāriem. Bitu pārim var izmantot četras kombinācijas, kur katrs pāris ir attēlots ar vienu no četriem amplitūdas līmeņiem. Šādam kodētam signālam raksturīgs fakts, ka modulācijas bodu ātrums ir uz pusi mazāks nekā sākotnējā datu signālam, tāpēc to var izmantotamplitūdas modulāciju parastajā veidā. Viņa atrada savu pieteikumu radio sakaros.
Frekvences modulācija
Sistēmās ar šo modulāciju tiek pieņemts, ka nesēja frekvence mainīsies atkarībā no modulējošā signāla formas. Šis tips ir pārāks par amplitūdas tipu, ņemot vērā izturību pret noteiktām telefona tīklā pieejamām ietekmēm, tāpēc to vajadzētu izmantot zemā ātrumā, kur nav nepieciešams piesaistīt lielu frekvenču joslu.
Fāzes-amplitūdas modulācija
Lai palielinātu bitu skaitu uz bodu, varat apvienot fāzes un amplitūdas modulāciju.
Vienu no mūsdienu amplitūdas-fāzes modulācijas metodēm var saukt par tādu, kuras pamatā ir vairāku nesēju pārraide. Piemēram, dažās lietojumprogrammās tiek izmantoti 48 nesēji, kas atdalīti ar 45 Hz joslas platumu. Apvienojot AM un PM, katram nesējam tiek piešķirti līdz pat 32 diskrētiem stāvokļiem katrā atsevišķā bodu periodā, lai varētu pārsūtīt 5 bitus uz vienu bodu. Izrādās, ka viss šis komplekts ļauj pārsūtīt 240 bitus uz bodu. Darbojoties ar ātrumu 9600 bps, modulācijas ātrumam ir nepieciešami tikai 40 bodi. Tik zems rādītājs ir diezgan tolerants pret amplitūdu un fāzes lēcieniem, kas raksturīgi tālruņu tīklam.
PCM
Šis veids parasti tiek uzskatīts par sistēmu analogo signālu, piemēram, balss, pārraidīšanai digitālā formātā. Šo modulācijas metodi modemos neizmanto. Šeit ir analogā signāla bloķēšana arar divreiz augstāku analogā signāla komponenta frekvenci. Izmantojot šādas sistēmas telefonu tīklos, zibspuldze notiek 8000 reižu sekundē. Katrs paraugs ir sprieguma līmenis, kas kodēts ar septiņu bitu kodu. Lai vislabāk attēlotu runāto valodu, tiek izmantota logaritmiskā kodēšana. Septiņi biti kopā ar astoto, kas norāda uz signāla klātbūtni, veido oktetu.
Lai atjaunotu ziņojuma signālu, tas ir, apgrieztais process ir nepieciešama modulācija un noteikšana. Šajā gadījumā signāls tiek pārveidots nelineārā veidā. Nelineārie elementi bagātina izejas signāla spektru ar jauniem spektra komponentiem, un filtri tiek izmantoti, lai izolētu zemfrekvences komponentus. Modulāciju un noteikšanu var veikt, izmantojot vakuuma diodes, tranzistorus, pusvadītāju diodes kā nelineārus elementus. Tradicionāli tiek izmantotas punktveida pusvadītāju diodes, jo plakanās ieejas kapacitāte ir ievērojami lielāka.
Moderni skati
Digitālā modulācija nodrošina daudz lielāku informācijas ietilpību un nodrošina savietojamību ar dažādiem digitālo datu pakalpojumiem. Turklāt tas palielina informācijas drošību, uzlabo sakaru sistēmu kvalitāti un paātrina piekļuvi tām.
Ir vairāki ierobežojumi, ar kuriem saskaras jebkuru sistēmu izstrādātāji: pieļaujamā jauda un joslas platums, noteiktais sakaru sistēmu trokšņu līmenis. Lietotāju skaits pieaug katru dienusakaru sistēmas, un arī pieprasījums pēc tām pieaug, kas prasa radio resursa palielināšanu. Digitālā modulācija ievērojami atšķiras no analogās ar to, ka nesējs tajā pārraida lielu informācijas daudzumu.
Lietošanas grūtības
Ciparu radiosakaru sistēmu izstrādātāju priekšā ir šāds galvenais uzdevums – rast kompromisu starp datu pārraides joslas platumu un sistēmas sarežģītību tehniskā ziņā. Šim nolūkam ir lietderīgi izmantot dažādas modulācijas metodes, lai iegūtu vēlamo rezultātu. Radiosakarus var organizēt arī izmantojot vienkāršākās raidītāju un uztvērēju shēmas, taču šādai saziņai tiks izmantots lietotāju skaitam proporcionāls frekvenču spektrs. Sarežģītākiem uztvērējiem un raidītājiem ir nepieciešams mazāks joslas platums, lai pārraidītu tādu pašu informācijas apjomu. Lai pārietu uz spektrāli efektīvām pārraides metodēm, nepieciešams attiecīgi sarežģīt iekārtas. Šī problēma nav atkarīga no saziņas veida.
Alternatīvas iespējas
Impulsa platuma modulāciju raksturo fakts, ka tās nesējsignāls ir impulsu secība, bet impulsa frekvence ir nemainīga. Izmaiņas attiecas tikai uz katra impulsa ilgumu atbilstoši modulējošajam signālam.
Impulsa platuma modulācija atšķiras no frekvences-fāzes modulācijas. Pēdējais ietver signāla modulāciju sinusoīda formā. To raksturo nemainīga amplitūda un mainīga frekvence vai fāze. Impulsu signālus var arī modulēt frekvencē. Var būt ilgumsimpulsi ir fiksēti, un to frekvence ir vidējā vērtībā, taču to momentānā vērtība mainīsies atkarībā no modulējošajiem signāliem.
Secinājumi
Var izmantot vienkāršas modulācijas, mainot tikai vienu parametru atbilstoši modulācijas informācijai. Mūsdienu sakaru iekārtās tiek izmantota kombinētā modulācijas shēma, kad vienlaikus mainās gan nesēja amplitūda, gan fāze. Mūsdienu sistēmās var izmantot vairākus apakšnesējus, no kuriem katrs izmanto noteikta veida modulāciju. Šajā gadījumā mēs runājam par signāla modulācijas shēmām. Šis termins tiek izmantots arī sarežģītiem daudzlīmeņu skatiem, kad visaptverošai informācijai ir nepieciešams papildu raksturlielumu apraksts.
Mūsdienu sakaru sistēmas izmanto visefektīvākos modulācijas veidus, lai samazinātu joslas platumu, lai atbrīvotu frekvenču vietu cita veida signāliem. Saziņas kvalitāte no tā tikai nāk par labu, taču aprīkojuma sarežģītība šajā gadījumā ir ļoti augsta. Galu galā modulācijas frekvence dod rezultātu, kas gala lietotājam ir redzams tikai tehnisko līdzekļu lietošanas ērtuma ziņā.
