Testové otázky na prednášku 6

6-1. Ako sú klasifikované systémy prenosu údajov podľa média šírenia signálu, ktoré používajú?

6-2. Čo sa používa ako kontinuálne prenosové médium?

6-3. Čo sa používa ako otvorené prenosové médium?

6-4. Uveďte typy káblových komunikačných liniek?

6-5. Čo spôsobuje multiplikačný šum?

6-6- Čo spôsobuje vnútorný aditívny hluk?

6-7. Čo je príčinou vonkajšieho aditívneho hluku?

6-8. Uveďte hlavné typy vonkajšieho aditívneho hluku?

6-9. Čo je príčinou galvanického rušenia?

6-10. Čo spôsobuje kapacitné snímače?

6-11. Čo spôsobuje magnetické rušenie?

6-12. Čo spôsobuje elektromagnetické rušenie?

6-13. Čo sa používa ako druhý vodič v jednožilovom nevyváženom vedení?

6-14. Prečo sa jednovodičové vedenie nazýva nevyvážené?

6-15. Nakreslite ekvivalentný obvod jednovodičového nesymetrického vedenia?

6-16- Prečo jednovodičové nesymetrické vedenie spôsobuje bežný šum?

6-17. Aké sú zložky normálneho typu interferencie?

6-18. Na čo sa v najjednoduchšom prípade používa druhý signálny vodič?

6-19. Prečo inštalácia druhého signálneho vodiča výrazne znižuje magnetický snímač?

6-20. Za akých podmienok utlmí inštalácia druhého signálneho vodiča galvanický snímač?

6-21. Ako možno zabezpečiť symetrické podmienky prenosu signálu na oboch vodičoch dvojvodičového vedenia?

6-22. Prečo krútenie drôtov prakticky eliminuje magnetickú zložku rušenia?

6-23. Aký nástroj sa používa na zníženie kapacitného rušenia?

6-24. Popíšte konštrukciu koaxiálneho kábla.

6-25. Aké sú výhody koaxiálneho kábla oproti symetrickému káblu?

6-26- Čo robí koaxiálne káble veľkou šírkou pásma?

6-27. Ako je distribuovaný prevádzkový prúd vo vonkajších a vnútorných vodičoch koaxiálneho kábla v závislosti od frekvencie pracovného prúdu?

6-28. Ako sa rozdeľuje ovplyvňujúci prúd vo vonkajších a vnútorných vodičoch koaxiálneho kábla v závislosti od frekvencie ovplyvňujúceho prúdu?

6-29. Ako ovplyvňuje rozstup krútených párov tlmenie hluku?

6-30. Uveďte hlavné prvky lineárnej dráhy FOCL.

6-31. Čo je to svetlovod?

6-32. Aký je smerový prenos energie vo vlákne?

6-33. Čo určuje charakter prechodu optického žiarenia cez vlákno?

6-34. Aké optické javy sprevádzajú šírenie svetla vláknom?

6-35. Čo sa používa ako zdroje a prijímače svetla v FOCL?

6-36- Aké sú hlavné výhody SPD pomocou FOCL?

6-37. Čo sú to rádiové relé priamej viditeľnosti?

6-38. Ako sa troposférické RRL líšia od priamych viditeľnosti RRL?

6-39. Ako sa satelitné RRL líšia od troposférických RRL?

6-40. Ako sa satelitný opakovač líši od opakovačov používaných na konvenčných RRL?

Prednáška 7. Spojité metódy modulácie a manipulácie

Pri prenose informácií cez súvislý kanál sa používa určitý fyzický proces, ktorý sa nazýva nosič alebo nosič.

Matematický model nosiča môže byť funkciou času l(t,A,B,...), čo závisí aj od parametrov A, B,….

Niektoré funkčné parametre sú za daných podmienok prenosu pevne dané a potom môžu zohrávať úlohu identifikačných parametrov, t.j. môžu byť použité na určenie, či daný signál patrí do určitej triedy signálov.

Ostatné parametre sú ovplyvnené vysielačom. Tento vplyv na ne sa nazýva modulácia a tieto parametre zohrávajú úlohu informatívnych parametrov.

Vo všeobecnom prípade je modulácia mapovaním množiny možných hodnôt vstupného signálu na množinu hodnôt informatívneho parametra nosiča. Zariadenie, ktoré moduluje, sa nazýva modulátor. Jeden vstup modulátora je ovplyvnený implementáciou vstupného signálu x(t), na druhej strane - nosič signálu l(t,A). Modulátor generuje výstupný signál l(t,A), ktorého informatívny parameter sa mení v čase v súlade s prenášaným signálom. V užšom zmysle sa moduláciou rozumie pôsobenie na nosič, vyjadrené v znásobení informatívneho, t.j. modulovaný parameter na multiplikátor , kde h(t)- modulačná funkcia zodpovedajúca realizácii x(t) vstupný signál, definovaný tak, že ½ h (t) ½ £1, ale M je modulačný faktor.

Hlavným účelom modulácie je preniesť spektrum signálu do danej frekvenčnej oblasti, aby sa umožnil jeho prenos cez kanál a zvýšila sa odolnosť prenosu voči šumu.

V závislosti od typu nosiča použitej pri modulácii sa rozlišujú spojité a impulzné typy modulácie. Kontinuálna modulácia využíva ako nosnú harmonickú vlnu. Impulzná modulácia využíva ako nosič periodický sled pravouhlých impulzov.

Zvážte základné princípy metód spojitej modulácie, kedy sa harmonické napätie používa ako nosná alebo nosná alebo modulované napätie, kde je amplitúda napätia, je nosná frekvencia, je počiatočná fáza (obr. 2.7).

Okrem jednoduchých typov digitálnej modulácie existujú aj zložitejšie typy určené na maximalizáciu účinnosti nejakým spôsobom. Väčšina moderných telekomunikačných systémov využíva efektívne modulácie.

Hlavné dve oblasti, v ktorých sa typy digitálnej modulácie zlepšujú, sú energetická účinnosť a spektrálna účinnosť.

kvadratúrnej modulácie. Pri popise digitálnej modulácie sú signálové vektory často reprezentované z hľadiska kvadratúrnych a fázových komponentov (" Q"A" ja“ – ryža. 2.10).

Dôvodom je skutočnosť, že modulácia a demodulácia signálov v digitálnych komunikáciách sa najčastejšie vykonáva na kvadratúrnych modulátoroch a demodulátoroch, pretože ich implementácia je oveľa jednoduchšia ako priame riadenie fázy a amplitúdy signálu, najmä ak sú súčasne AM a PM. sú povinné.

Najjednoduchším spôsobom, ako zvýšiť spektrálnu účinnosť, je predĺžiť trvanie obdĺžnikového bitového rámca pri zachovaní rovnakej bitovej rýchlosti, pokiaľ ide o bity za jednotku času. Tento princíp je založený na kvadratúrnom kľúčovaní fázovým posunom ( kvadratúrne kľúčovanie fázovým posunom – QPSK).

Na obr. 2.11, ale predstavuje pôvodný dátový tok nevie(t) = d 0 , d 1 , d 2, …, pozostávajúce z bipolárnych impulzov, t.j. nevie nadobúdajú hodnoty +1 alebo -1, ktoré predstavujú binárnu jednotku a binárnu nulu.

Tento prúd impulzov sa rozdelí na jednofázový prúd dl(t) = d 0 , d 2, d4, … a kvadratúra dQ(t) = d 1 , d 3 , d 5, …, ako je znázornené na obr. 2.11, b. Prietoky dl(t) A dQ(t) sa rovnajú polovici prietoku nevie(t). Pohodlná ortogonálna implementácia signálu QPSK, S(t), možno získať pomocou amplitúdovej modulácie súfázového a kvadratúrneho toku na sínusových a kosínusových funkciách z nosiča:

Pomocou goniometrických identít možno túto rovnicu znázorniť v nasledujúcom tvare:

Modulátor QPSK znázornený na obr. 2.11 používa súčet sínusových a kosínusových členov.

Impulzný tok dl(t) sa používa na amplitúdovú moduláciu (s amplitúdou +1 alebo -1) kosínusovej vlny. To je ekvivalentné posunutiu fázy kosínusovej vlny o 0 alebo π; výsledkom je teda signál BPSK. Rovnako aj tok impulzov dQ(t) moduluje sínusoidu, čo vedie k signálu BPSK ortogonálnemu k predchádzajúcemu. Keď sa tieto dve ortogonálne nosné zložky spočítajú, získa sa signál QPSK. Hodnota θ( t) bude zodpovedať jednej zo štyroch možných kombinácií dl(t) A dQ(t): θ( t) = 0, ± 90, 180°; výsledné signálové vektory sú znázornené v signálovom priestore na obr. 2.12. Keďže cos(2π f 0 + π/4) a sin(2π f 0 + π/4) sú ortogonálne, dva signály BPSK môžu byť detekované samostatne.

QPSK je teda dvakrát hospodárnejší ako BPSK, pokiaľ ide o využitie frekvenčných zdrojov, pretože má rovnaký tvar spektra, ale je znížený na polovicu dvojnásobným rozpätím. A tento zisk sa dosiahne bez zhoršenia odolnosti príjmu voči šumu (euklidovská vzdialenosť medzi susednými vektormi zostane rovnaká, pretože pri konštantnom výkone sa energia správy zdvojnásobí v dôsledku zdvojnásobenia jej trvania).

Základná verzia kvadratúrneho kľúčovania však nie je úplne priaznivá z hľadiska spotreby. Keďže počas prenosu sú možné fázové skoky o 180º, požiadavky na lineárny rozsah zosilňovača sú nadmerné. Pre využitie energeticky najefektívnejšieho režimu triedy C zosilňovača vysielača je potrebné mať nosnú vlnu s konštantnou obálkou.

Existujú rôzne druhy kvadratúrneho kľúčovania určeného na zníženie fázových skokov. V prípade kľúčovania kvadratúrneho posunu ( OQPSK - Offset QPSK), potoky dl(t) A dQ(t) sa prenášajú s posunom o T, ako je znázornené na obr. 2.13.

Preto je súčasná zmena znamienka v oboch prúdoch nemožná, čo znamená, že fázové skoky o 180º sú vylúčené a fáza sa môže zmeniť len o 90º.

Iný prístup k modulácii konštantnej obálky sa nazýva π/4-QPSK. Tu sa namiesto posunu správ zavádza rotácia o uhol π/4 abecedy fázových hodnôt pri prechode z párnych správ na nepárne. Vďaka tomuto posunu, i = 2k φ i nadobúda hodnoty z množiny 0, π, ±π/2 a kedy i = 2k+ 1 - z množiny ±π/4, ±3π/4 (obr. 2.14).

Tento druh modulácie sa vyhýba veľkej zložitosti demodulátora, hoci nie je taký účinný pri zmierňovaní požiadavky na dynamický rozsah ako OQPSK.

QAM. kvadratúrna amplitúdová modulácia ( QAM – kvadratúrna amplitúdová modulácia) možno považovať za logické rozšírenie QPSK, keďže signál QAM tiež pozostáva z dvoch nezávislých nosných (amplitúdovo modulovaných). Prenos QAM modulovaných signálov možno tiež považovať za kombináciu kľúčovania amplitúdy a fázového posunu (ASK a PSK). V dôsledku nerovnakej dĺžky signálových vektorov sa dosiahne optimalizácia ich konštelácie, maximalizácia minimálnej vzdialenosti medzi signálovými vektormi. Podobné modulačné formáty so širokou škálou signálových vektorov a ich konšteláciou v konštelácii (obr. 2.15) sú široko používané v mnohých telekomunikačných systémoch.

MSK. Formát QPSK môžete ďalej vylepšiť odstránením nespojitých fázových prechodov. Jednou zo schém, ktorá implementuje moduláciu bez fázového prerušenia, je kľúčovanie s minimálnym posunom ( kľúčovanie minimálneho radenia-MSK). Možno si to predstaviť ako špeciálny prípad kľúčovania frekvenčného posunu bez prerušenia fázy (CPFSK) alebo ako špeciálny prípad QPSK so sínusovým vážením symbolov. V prvom prípade môže byť signál MSK reprezentovaný takto:

Tu f 0 nosná frekvencia, nevie= ±1 predstavuje bipolárne údaje a nevie je fázová konštanta pre k interval prenosu binárnych údajov. o nevie= 1 vysielaná frekvencia je f 0 + 1/4T, a kedy nevie= –1 je f 0 – 1/4T. Preto je rozostup tónov v MSK polovičný ako v ortogonálnom FSK, odtiaľ názov kľúčovanie. minimálne posun.

Uvažovaný typ modulácie sa v podstate redukuje na kľúčovanie s binárnym frekvenčným posunom. V tomto prípade dochádza k prepínaniu frekvencie bez fázových skokov, vysielanie nasledujúceho znaku sa začína fázou, ktorá "prebehla" pri prenose predchádzajúceho znaku. Tento princíp možno ilustrovať na strome fázových trajektórií (obr. 2.16, ale). Počas každého časového intervalu sa fáza lineárne zvyšuje alebo znižuje v súlade s aktuálnym prírastkom frekvencie a ktorákoľvek z možných fázových trajektórií sa ukáže ako spojitá funkcia (obr. 2.16, b). Takáto modulácia poskytuje konštantnú obálku a v dôsledku toho optimálny režim zosilňovača výkonu vysielača.

V kvadratúrnej reprezentácii môže byť signál zapísaný nasledovne:

Impulz s obálkou vo forme kosínusovej polvlny sa tak stáva vysielaním. Vďaka vyhladenému tvaru je spektrum oproti QPSK výrazne zúžené.

GMSK. Pri vysielaní cez rádiový kanál je často žiaduca užšia šírka pásma signálu ako pri MSK, kde sú pomerne veľké bočné laloky, ktoré presahujú 1/ T b. Aby sa dosiahlo ďalšie zúženie spektra, pred moduláciou sa vykoná dolnopriepustná filtrácia. Ak sa použije filter s Gaussovou frekvenčnou odozvou, potom sa táto možnosť modulácie nazýva GMSK ( Gaussov MSK). Na charakterizáciu priepustného pásma dolnopriepustného filtra sa zavedie nasledujúca hodnota:

kde f–3 dB – medzná frekvencia na úrovni –3 dB; R– bitová rýchlosť. Na obr. 3,17, ale impulzné odozvy Gaussovho filtra sú uvedené pre BT= 0,3 a BT= 0,5. Na obr. 2.17 b možno vidieť zisk šírky pásma pri použití GMSK s týmito hodnotami vo vzťahu k MSK.

Ryža. 2.17

Ako však možno vidieť z obr. 2.17 ale s rastúcou hodnotou BT dĺžka symbolu je natiahnutá, čo je spojené so zvýšenou interferenciou medzi symbolmi. To znamená, že zisk v kompaktnosti spektra sa dosiahne znížením spoľahlivosti prenosu informácií. V štandarde GSM sa berie optimálna hodnota BT = 0.3.

Moduláciu GMSK možno považovať za ďalšie zdokonalenie princípu dosiahnutia fázovej kontinuity. V tomto prípade sú eliminované nielen diskontinuity samotnej fázy, ale aj jej derivátov. Na obr. Obrázok 2.18 ukazuje strom fázovej cesty GMSK ilustrujúci tento princíp.

Ako ukazuje vyššie uvedený prehľad, používané metódy digitálnej modulácie sú pozoruhodné svojou rozmanitosťou. Preto pri navrhovaní telekomunikačných systémov existuje veľa spôsobov, ako dosiahnuť optimálny výkon. Na záver môžeme uviesť krátke porovnanie niektorých typov digitálnej modulácie medzi sebou.

Na obr. Obrázok 2.19 ukazuje graf, kde ordináta ukazuje špecifickú spektrálnu účinnosť (bit/s/Hz) a x x ukazuje energetickú účinnosť (pomer energie na bit správy k spektrálnej hustote šumu potrebnej na dosiahnutie pravdepodobnosti chyby 10 –5).

Rôzne typy modulácie sú na tomto grafe označené bodkou, ktorá charakterizuje vzťah medzi spektrálnou a energetickou účinnosťou tohto typu. Z grafu je jasne vidieť kompromisný charakter voľby typu digitálnej modulácie vzhľadom na tieto dva parametre.

V tabuľke. 2.1 sú uvedené príklady využitia niektorých typov digitálnej modulácie v komerčných telekomunikačných systémoch na rôzne účely.

Tabuľka 2.1

Výber typu modulácie závisí od vlastností aplikácie, rozmiestnenia systémov, požadovanej prenosovej rýchlosti, požadovanej spoľahlivosti prenosu.

Všeobecné informácie o modulácii

Modulácia— je to proces prevodu jedného alebo viacerých informačných parametrov nosného signálu v súlade s okamžitými hodnotami informačného signálu.

V dôsledku modulácie sa signály prenesú do oblasti vyšších frekvencií.

Použitie modulácie vám umožňuje:

• zosúladiť parametre signálu s parametrami linky;
• zvýšiť odolnosť signálov voči šumu;
• zvýšiť rozsah prenosu signálu;
• organizovať viackanálové prenosové systémy (MSP s FDC).

Modulácia sa vykonáva v zariadeniach modulátory. Podmienené grafické označenie modulátora vyzerá takto:

Obrázok 1 - Podmienené grafické označenie modulátora

Počas modulácie sa na vstup modulátora privedú nasledujúce signály:

u(t) — modulačný, tento signál je informačný a nízkofrekvenčný (jeho frekvenciu označujeme W alebo F);

S(t) — modulovaný (nosič), tento signál je neinformačný a vysokofrekvenčný (jeho frekvenciu označujeme w 0 alebo f 0);

Sm(t) — modulovaný signál, tento signál je informačný a vysokofrekvenčný.

Ako nosný signál možno použiť:

• harmonické kmitanie, pričom modulácia je tzv analógový alebo nepretržitý;
• periodický sled impulzov, pričom modulácia je tzv impulz;
• jednosmerný prúd, pričom modulácia je tzv hlučné.

Keďže informačné parametre kmitania nosnej vlny sa počas procesu modulácie menia, názov typu modulácie závisí od premenného parametra tohto kmitania.

1. Typy analógovej modulácie:

• amplitúdová modulácia (AM), dochádza k zmene amplitúdy kmitania nosiča;
• frekvenčná modulácia (FM), dochádza k zmene frekvencie kmitania nosnej vlny;
• fázová modulácia (FM), dochádza k zmene fázy nosnej vlny.

2. Typy pulznej modulácie:

• pulzná amplitúdová modulácia (AIM), dochádza k zmene amplitúdy impulzov nosného signálu;
• pulzná frekvenčná modulácia (PFM) dochádza k zmene frekvencie opakovania impulzov nosného signálu;
• Pulzná fázová modulácia (PPM), dochádza k zmene fázy impulzov nosného signálu;
• Modulácia šírky impulzu (PWM), dochádza k zmene trvania impulzov nosného signálu.

Amplitúdová modulácia

Amplitúdová modulácia- proces zmeny amplitúdy nosného signálu v súlade s okamžitými hodnotami modulačného signálu.

amplitúdovo modulované(AM) signál s harmonickým modulačným signálom. Pri vystavení modulačnému signálu

u(t)= Um hriech? t (1)

pre vibrácie nosiča

S(t)= hm hriech(? 0 t+ ? ) (2)

dochádza k zmene amplitúdy nosného signálu podľa zákona:

Uam(t)=Um+ránoHm, ty hriech? t(3)

kde am je faktor proporcionality amplitúdovej modulácie.

Dosadením (3) do matematického modelu (2) dostaneme:

Sam(t)=(Um+ránoHm, ty hriech? t) hriech(? 0 t+? ). (4)

Vyberme Um zo zátvoriek:

Sam(t)=Um(1+ránoHm u / Hm hriech? t) hriech(? 0 t+? ) (5)

Pomer a am Um u /Um = m am sa nazýva faktor amplitúdovej modulácie. Tento koeficient by nemal presiahnuť jednu, keďže v tomto prípade vznikajú skreslenia obálky modulovaného signálu, tzv nadmerná modulácia. Ak vezmeme do úvahy m am, matematický model AM signálu s harmonickým modulačným signálom bude vyzerať takto:

Sam(t)=Um(1+mránohriech ? t) hriech(? 0 t+ ? ). (6)

Ak je modulačný signál u(t) neharmonický, potom bude matematický model AM signálu v tomto prípade vyzerať takto:

Sam(t)=(Um+ránou(t)) hriech(? 0 t+ ? ) . (7)

Zvážte spektrum signálu AM pre harmonický modulačný signál. Aby sme to urobili, otvoríme zátvorky matematického modelu modulovaného signálu, t.j. znázorníme ho ako súčet harmonických zložiek.

Sam(t)=Um(1+mránohriech? t) hriech (? 0 t+ ? ) = Hm hriech (? 0 t+ ? ) +

+mránoHm/2 hriech( (? 0 — ? )t+j) — mránoHm/2 hriech((? 0 + ? )t+j). (8)

Ako je možné vidieť z výrazu, v spektre AM signálu sú tri zložky: zložka nosného signálu a dve zložky na kombinovaných frekvenciách. Navyše komponent na frekvencii ? 0 —? volal spodný bočný komponent a na frekvencii ? 0 + ? — komponent hornej strany. Spektrálne a časové diagramy modulačných, nosných a amplitúdovo modulovaných signálov vyzerajú takto (obrázok 2).

Obrázok 2 - Časové a spektrálne diagramy modulačných (a), nosných (b) a amplitúdovo modulovaných (c) signálov

D ? ráno=(? 0 + ? ) — (? 0 — ? )=2 ? (9)

Ak je modulačný signál náhodný, potom sú v spektre zložky modulačného signálu symbolicky označené trojuholníkmi (obrázok 3).

Komponenty vo frekvenčnom rozsahu ( ? 0 — ? max)? ( ? 0 — ? min) forma spodné postranné pásmo (LBP), a komponenty vo frekvenčnom rozsahu ( ? 0 + ? min)? ( ? 0 + ? max) forma horný bočný pás (SBP)

Obrázok 3 - Časové a spektrálne diagramy signálov s náhodným modulačným signálom

Šírka spektra pre daný signál bude určená

D? ráno=(? 0 + ? max) — (? 0 — ? min)=2 ? max (10)

Obrázok 4 ukazuje časové a spektrálne diagramy AM signálov pre rôzne indexy m am. Ako vidíte, keď m am = 0, nedochádza k modulácii, signál je nemodulovaná nosná frekvencia a spektrum tohto signálu má iba zložku nosného signálu (obrázok 4,

Obrázok 4 - Časové a spektrálne diagramy AM signálov pre rôzne mamy: a) pre mam=0, b) pre mam=0,5, c) pre mam=1, d) pre mam>1

a), pri modulačnom indexe m am =1 dochádza k hlbokej modulácii, v spektre signálu AM sa amplitúdy bočných zložiek rovnajú polovici amplitúdy zložky nosného signálu (obrázok 4c), táto možnosť je optimálna, pretože energiu väčšinou tvoria informačné zložky. V praxi je ťažké dosiahnuť koeficient rovný jednotke, preto dosahujú pomer 0 1 dochádza k premodulácii, ktorá, ako je uvedené vyššie, vedie k skresleniu obálky AM signálu, v spektre takéhoto signálu amplitúdy bočných zložiek presahujú polovicu amplitúdy zložky nosného signálu (obrázok 4d).

Hlavné výhody amplitúdovej modulácie sú:

• úzka šírka spektra AM signálu;
• jednoduchosť získania modulovaných signálov.

Nevýhody tejto modulácie sú:

• nízka odolnosť proti šumu (pretože pri rušení signálu dochádza k skresleniu jeho tvaru - obálky, ktorá obsahuje prenášanú správu);
• neefektívne využitie výkonu vysielača (pretože najväčšia časť energie modulovaného signálu je obsiahnutá v zložke nosného signálu až 64% a informačné postranné pásma tvoria po 18%).

Amplitúdová modulácia našla široké uplatnenie:

• v systémoch televízneho vysielania (na prenos televíznych signálov);
• v systémoch zvukového vysielania a rádiovej komunikácie na dlhých a stredných vlnách;
• v systéme trojprogramového drôtového vysielania.

Vyvážená modulácia s jedným postranným pásmom

Ako bolo uvedené vyššie, jednou z nevýhod amplitúdovej modulácie je prítomnosť zložky nosného signálu v spektre modulovaného signálu. Na odstránenie tejto nevýhody sa používa vyvážená modulácia. o vyvážená modulácia modulovaný signál sa tvorí bez zložky nosného signálu. Toto sa vykonáva hlavne pomocou špeciálnych modulátorov: vyvážených alebo kruhových. Časový diagram a spektrum vyváženého modulovaného (BM) signálu je znázornené na obrázku 5.

Obrázok 5 - Časové a spektrálne diagramy modulačných (a), nosných (b) a vyvážene modulovaných (c) signálov

Charakteristickým znakom modulovaného signálu je tiež prítomnosť dvoch postranných pásiem nesúcich rovnakú informáciu v spektre. Potlačenie jedného z pásiem umožňuje znížiť spektrum modulovaného signálu a tým zvýšiť počet kanálov v komunikačnej linke. Modulácia, pri ktorej sa vytvára modulovaný signál s jedným postranným pásmom (horným alebo dolným) sa nazýva jednopruh. Vytvorenie signálu modulovaného jedným postranným pásmom (OS) sa vykonáva zo signálu BM špeciálnymi metódami, ktoré sú diskutované nižšie. Spektrá signálu OM sú znázornené na obrázku 6.

Obrázok 6 - Spektrálne diagramy signálov modulovaných jedným postranným pásmom: a) s horným postranným pásmom (UBP), b) so spodným postranným pásmom (LBP)

Frekvenčná modulácia

Frekvenčná modulácia- proces zmeny frekvencie nosného signálu v súlade s okamžitými hodnotami modulačného signálu.

Zvážte matematický model frekvenčne modulovaný(FM) signál s harmonickým modulačným signálom. Pri vystavení modulačnému signálu

u(t) = Um hriech? t

pre vibrácie nosiča

S(t) = hm hriech(? 0 t+ ? )

dochádza k zmene frekvencie nosného signálu podľa zákona:

wmajstrovstvá sveta(t) =? 0 + chmHm, ty hriech? t(9)

kde a fm je faktor úmernosti frekvenčnej modulácie.

Od hodnoty hriechu ? t sa môže meniť v rozsahu od -1 do 1, potom je najväčšia odchýlka frekvencie FM signálu od frekvencie nosného signálu

? ? m = hmUm (10)

Hodnota Dw m sa nazýva frekvenčná odchýlka. v dôsledku toho frekvenčná odchýlka ukazuje najväčšiu odchýlku frekvencie modulovaného signálu od frekvencie nosného signálu.

Význam ? chm (t) nemožno priamo nahradiť do S(t), pretože argument sínus ? t+j je okamžitá fáza signálu?(t), ktorá súvisí s frekvenciou výrazom

? = d? (t)/ dt (11)

Z toho vyplýva, čo určiť? hm (t) musí byť integrované ? hm (t)

A vo výraze (12)? je počiatočná fáza nosného signálu.

Postoj

Mchm = ?? m/ ? (13)

volal index frekvenčnej modulácie.

Ak vezmeme do úvahy (12) a (13), matematický model FM signálu s harmonickým modulačným signálom bude vyzerať takto:

Smajstrovstvá sveta(t)=Hm hriech(? 0 t — mchmcos? t+? ) (14)

Časové diagramy vysvetľujúce proces tvorby frekvenčne modulovaného signálu sú znázornené na obrázku 7. Prvé diagramy a) a b) znázorňujú nosné a modulačné signály, obrázok c) znázorňuje diagram znázorňujúci zákon zmeny frekvencie signál FM. Diagram d) znázorňuje frekvenčne modulovaný signál zodpovedajúci danému modulačnému signálu, ako je zrejmé z diagramu, akákoľvek zmena amplitúdy modulačného signálu spôsobuje úmernú zmenu frekvencie nosného signálu.

Obrázok 7 - Tvorba FM signálu

Na zostavenie spektra FM signálu je potrebné rozložiť jeho matematický model na harmonické zložky. V dôsledku rozkladu dostaneme

Smajstrovstvá sveta(t) = Um J° (Mmajstrovstvá sveta) hriech (? 0 t+? ) —

— Um J 1 (Mmajstrovstvá sveta) (cos[(? 0 — ? )t+j]+ cena[(? 0 + ? )t+ ? ]} —

— Um J 2 (Mmajstrovstvá sveta) (hriech[(? 0 — 2 ? )t+j]+hriech[(? 0 +2 ? )t+ ? ]}+

+ Um J 3 (Mmajstrovstvá sveta) (cos[(? 0 — 3 ? )t+j]+ cena[(? 0 +3 ? )t+? ]} —

— Um J 4 (Mmajstrovstvá sveta) (hriech[(? 0 — 4 ? )t+j]+hriech[(? 0 +4 ? )t+? ]} — … (15)

kde J k (Mchm) sú koeficienty proporcionality.

Jk (Mchm) sú určené Besselovými funkciami a závisia od indexu frekvenčnej modulácie. Obrázok 8 zobrazuje graf obsahujúci osem Besselových funkcií. Na určenie amplitúd zložiek spektra FM signálu je potrebné určiť hodnotu Besselových funkcií pre daný index. A ako

Obrázok 8 - Besselove funkcie

Z obrázku je vidieť, že rôzne funkcie začínajú na rôznych hodnotách MFM, a preto počet zložiek v spektre bude určovať MFM (s rastúcim indexom sa zvyšuje aj počet zložiek spektra). Napríklad je potrebné určiť koeficienty J k (Mchm) pri Mchm=2. Graf ukazuje, že s daným indexom môžete určiť koeficienty pre päť funkcií (J 0, J 1, J 2, J 3, J 4) Ich hodnota pre daný index bude: J 0 =0,21; J1 = 0,58; J2=0,36; J3=0,12; J4 = 0,02. Všetky ostatné funkcie začínajú za hodnotou Mchm=2 a sú rovné nule. Pre daný príklad bude počet zložiek v spektre FM signálu rovný 9: jedna zložka nosného signálu (Um J 0) a štyri zložky v každom postrannom pásme (Um J 1; Um J 2; Um J 3; um J 4).

Ďalšou dôležitou vlastnosťou spektra FM signálu je, že je možné dosiahnuť neprítomnosť zložky nosného signálu alebo urobiť jeho amplitúdu oveľa menšiu ako amplitúdy informačných zložiek bez dodatočných technických komplikácií modulátora. Na to je potrebné zvoliť taký modulačný index MFM, v ktorom sa J 0 (MFM) bude rovnať nule (v priesečníku funkcie J 0 s osou MFM), napríklad MFM=2,4.

Keďže nárast zložiek vedie k zväčšeniu šírky spektra signálu FM, znamená to, že šírka spektra závisí od MFM (obrázok 9). Ako je vidieť z obrázku, pri MFM?0,5 šírka spektra FM signálu zodpovedá šírke spektra AM signálu a v tomto prípade je frekvenčná modulácia úzkopásmový, ako sa MFM zvyšuje, šírka spektra sa zvyšuje a modulácia v tomto prípade je širokopásmové pripojenie. Pre FM signál je šírka spektra určená

D? majstrovstvá sveta=2 (1+Mchm) ? (16)

Výhodou frekvenčnej modulácie je:

• vysoká odolnosť proti hluku;
• efektívnejšie využitie výkonu vysielača;
• porovnateľná jednoduchosť získavania modulovaných signálov.

Hlavnou nevýhodou tejto modulácie je veľká šírka spektra modulovaného signálu.

Používa sa frekvenčná modulácia:

• v systémoch televízneho vysielania (na prenos audio signálov);
• satelitné televízne a rozhlasové vysielacie systémy;
• systémy vysokokvalitného stereofónneho vysielania (rozsah FM);
• rádioreléové linky (RRL);
• pripojenie mobilného telefónu.

Obrázok 9 - Spektrá FM signálu s harmonickým modulačným signálom a s rôznymi indexmi MFM: a) s MFM=0,5, b) s MFM=1, c) s MFM=5

Fázová modulácia

Fázová modulácia- proces zmeny fázy nosného signálu v súlade s okamžitými hodnotami modulačného signálu.

Zvážte matematický model fázovo modulovaný(FM) signál s harmonickým modulačným signálom. Pri vystavení modulačnému signálu

u(t) = Um hriech? t

pre vibrácie nosiča

S(t) = hm hriech(? 0 t+ ? )

dochádza k zmene okamžitej fázy nosného signálu podľa zákona:

? fm(t) =? 0 t+? + a fmHm, ty hriech? t(17)

kde a fm je faktor úmernosti frekvenčnej modulácie.

Nahrádzanie ? fm(t) na S(t), získame matematický model FM signálu s harmonickým modulačným signálom:

Sfm(t) = Um sin(? 0 t+a fmHm, ty hriech? t+? ) (18)

Súčin a fm Um u =Dj m sa nazýva index fázovej modulácie alebo fázová odchýlka.

Pretože zmena fázy spôsobuje zmenu frekvencie, potom pomocou (11) určíme zákon zmeny frekvencie signálu PM:

? fm(t)= d ? fm(t)/ dt= w 0 + fmUm? cos ? t (19)

Produkt a fm Um u ? =?? m je frekvenčná odchýlka fázovej modulácie. Porovnaním frekvenčnej odchýlky s frekvenčnou a fázovou moduláciou môžeme konštatovať, že pri FM aj PM frekvenčná odchýlka závisí od koeficientu úmernosti a amplitúdy modulačného signálu, ale pri PM frekvenčná odchýlka závisí aj od frekvencie modulačný signál.

Časové diagramy vysvetľujúce proces vytvárania FM signálu sú znázornené na obrázku 10.

Pri rozklade matematického modelu signálu PM na harmonické zložky dostaneme rovnaký rad ako pri frekvenčnej modulácii (15), len s tým rozdielom, že koeficienty J k budú závisieť od indexu fázovej modulácie? ? m (J k (? ? m)). Tieto koeficienty sa budú určovať rovnakým spôsobom ako pre FM, t.j. podľa Besselových funkcií, len s tým rozdielom, že pozdĺž osi x je potrebné nahradiť MFM za? ? m . Keďže spektrum FM signálu je konštruované podobne ako spektrum FM signálu, je charakterizované rovnakými závermi ako pre FM signál (časť 1.4).

Obrázok 10 - Tvorba FM signálu

Šírka spektra signálu PM je určená výrazom:

? ? fm=2(1+ ? jm) ? (20).

Výhody fázovej modulácie sú:

• vysoká odolnosť proti hluku;
• efektívnejšie využitie výkonu vysielača.
• Nevýhody fázovej modulácie sú:

• veľká šírka spektra;
• porovnávacie ťažkosti pri získavaní modulovaných signálov a ich detekcii

Diskrétna binárna modulácia (kľúčovanie harmonickej nosnej)

Diskrétna binárna modulácia (kľúčovanie)- špeciálny prípad analógovej modulácie, v ktorom sa ako nosný signál používa harmonická nosná a ako modulačný signál sa používa diskrétny binárny signál.

Existujú štyri typy manipulácie:

• manipulácia s amplitúdou (AMn alebo AMT);
• kľúčovanie s frekvenčným posunom (FMN alebo TBI);
• fázové kľúčovanie (FMN alebo FMT);
• relatívne fázové kľúčovanie (RPKn alebo RPK).

Časové a spektrálne diagramy modulovaných signálov pre rôzne typy manipulácie sú znázornené na obrázku 11.

o manipulácia s amplitúdou, ako aj pri akomkoľvek inom modulačnom signáli, obálka S AMn (t) opakuje tvar modulačného signálu (obrázok 11, c).

o kľúčovanie frekvenčným posunom používajú sa dve frekvencie? 1 a? 2. Ak je v modulačnom signáli impulz (burst), používa sa vyššia frekvencia? 2, pri absencii impulzu (aktívna pauza) sa používa nižšia frekvencia w1 zodpovedajúca nemodulovanej nosnej (obrázok 11, d)). Spektrum frekvenčne posunutého kľúčovaného signálu S FSK (t) má dve pásma blízko frekvencií? 1 a? 2.

o fázové kľúčovanie fáza nosného signálu sa zmení o 180° v momente zmeny amplitúdy modulačného signálu. Ak nasleduje séria niekoľkých impulzov, potom sa fáza nosného signálu v tomto intervale nemení (obrázok 11, e).

Obrázok 11 - Časové a spektrálne diagramy modulovaných signálov rôznych typov diskrétnej binárnej modulácie

o relatívne fázové kľúčovanie fáza nosného signálu sa zmení o 180° až v momente priloženia impulzu, t.j. pri prechode z aktívnej pauzy na správu (0? 1) alebo zo správy na správu (1? 1). Keď sa amplitúda modulačného signálu zníži, fáza nosného signálu sa nemení (obrázok 11, f). Spektrá signálov pre PMN a OPMK majú rovnaký tvar (obrázok 9, f).

Pri porovnaní spektier všetkých modulovaných signálov možno poznamenať, že spektrum signálu FSK má najväčšiu šírku, najmenšiu - AMn, FMn, RPSK, ale v spektrách signálov PMn a RPSK nie je žiadna zložka nosného signálu. .

Vzhľadom na väčšiu odolnosť voči šumu sa najčastejšie používajú frekvenčné, fázové a relatívne fázové manipulácie. Ich rôzne typy sa používajú v telegrafii, pri prenose dát, v mobilných rádiokomunikačných systémoch (telefón, trunking, paging).

Pulzná modulácia

Pulzná modulácia- ide o moduláciu, pri ktorej sa ako nosný signál používa periodická sekvencia impulzov a ako modulačný signál sa môže použiť analógový alebo diskrétny signál.

Keďže periodickú sekvenciu charakterizujú štyri informačné parametre (amplitúda, frekvencia, fáza a trvanie impulzu), existujú štyri hlavné typy impulznej modulácie:

• pulzná amplitúdová modulácia (AIM); dochádza k zmene amplitúdy impulzov nosného signálu;
• pulzná frekvenčná modulácia (PFM), dochádza k zmene frekvencie opakovania impulzov nosného signálu;
• fázovo-pulzná modulácia (PIM), dochádza k zmene fázy impulzov nosného signálu;
• pulzná šírková modulácia (PWM), dochádza k zmene trvania impulzov nosného signálu.

Časové diagramy impulzne modulovaných signálov sú znázornené na obrázku 12.

Počas AIM sa amplitúda nosného signálu S(t) mení v súlade s okamžitými hodnotami modulačného signálu u(t), t.j. obálka impulzu opakuje tvar modulačného signálu (obrázok 12, c).

Pri PWM sa trvanie impulzu S(t) mení v súlade s okamžitými hodnotami u(t) (obrázok 12, d).

Obrázok 12 - Časové diagramy signálov s pulznou moduláciou

Pri PFM dochádza k zmene periódy, a teda aj frekvencie nosného signálu S(t) v súlade s okamžitými hodnotami u(t) (obrázok 12, e).

Pri PIM sú impulzy nosného signálu posunuté vzhľadom na ich hodinovú (časovú) polohu v nemodulovanej nosnej frekvencii (časy hodín sú na diagramoch vyznačené bodmi T, 2T, 3T atď.). Signál PIM je znázornený na obrázku 12, f.

Pretože pri pulznej modulácii je nosičom správy periodická sekvencia impulzov, spektrum impulzne modulovaných signálov je diskrétne a obsahuje veľa spektrálnych zložiek. Toto spektrum je spektrom periodickej sekvencie impulzov, v ktorej sa v blízkosti každej harmonickej zložky nosného signálu nachádzajú zložky modulačného signálu (obrázok 13). Štruktúra postranných pásiem okolo každej zložky nosného signálu závisí od typu modulácie.

Obrázok 13 - Spektrum impulzne modulovaného signálu

Ďalšou dôležitou vlastnosťou spektra impulzne modulovaných signálov je, že šírka spektra modulovaného signálu, okrem PWM, nezávisí od modulačného signálu. Je úplne určená dobou trvania impulzu nosného signálu. Keďže pri PWM sa trvanie impulzu mení a závisí od modulačného signálu, pri tomto type modulácie závisí šírka spektra aj od modulačného signálu.

Frekvencia opakovania impulzov nosného signálu môže byť určená teorémom V. A. Kotelnikova ako f 0 =2Fmax. V tomto prípade je Fmax horná frekvencia spektra modulačného signálu.

Prenos impulzných signálov cez vysokofrekvenčné komunikačné linky je nemožný, pretože spektrum týchto signálov obsahuje nízkofrekvenčné zložky. Preto na prenos, re-modulácia. Ide o moduláciu, pri ktorej sa ako modulačný signál používa impulzne modulovaný signál a ako nosná sa používa harmonická oscilácia. Pri remodulácii sa spektrum impulzne modulovaného signálu prenesie do oblasti nosnej frekvencie. Pre remoduláciu je možné použiť ktorýkoľvek z typov analógovej modulácie: AM, FS, FM. Výsledná modulácia je označená dvoma skratkami: prvá označuje typ pulznej modulácie a druhá označuje typ analógovej modulácie, napríklad AIM-AM (obrázok 14, a) alebo PWM-FM (obrázok 14, b), atď.

Obrázok 14 - Časové diagramy signálov s pulznou remoduláciou

Typy modulácie

Modulácia je proces riadenia jedného alebo viacerých parametrov vysokofrekvenčných oscilácií v súlade so zákonom prenášanej správy. Moduláciu možno považovať aj za proces prekrývania jedného tvaru vlny na druhú. Vysielaný signál sa nazýva modulačný, riadený vysokofrekvenčný signál sa nazýva modulovaný. Frekvencia modulačného signálu musí byť o jeden alebo viac rádov nižšia ako modulovaný signál.

Modulačné metódy možno klasifikovať podľa troch kritérií v závislosti od:

- z riadeného parametra vysokofrekvenčného signálu: amplitúda (AM), frekvencia (FM) a fáza (PM);

– počet modulačných stupňov: jedno-, dvoj-, trojstupňové;

– typ prenášanej správy – (analógová, digitálna alebo pulzná) – spojitá, s náhlou zmenou riadeného parametra (takejto modulácii sa hovorí kľúčovanie) a pulzu.

Popis modulovaných signálov je možný v rámci časových a spektrálnych metód. Pre neskreslený príjem modulovaného signálu musí byť šírka pásma všetkých vysokofrekvenčných ciest rádiového vysielača a rádiového prijímača rovnaká alebo väčšia ako šírka spektra vysielaného signálu. Na druhej strane, spektrum modulovaného signálu by nemalo presahovať povolené emisné pásmo pridelené tomuto kanálu (obr. 19.1).

Ryža. 19.1. Prípustná šírka pásma vyžarovania spektra modulovaného signálu

Emisie, ktoré ležia mimo zvoleného emisného pásma, sa nazývajú mimopásmové. Ich úroveň by nemala presiahnuť určitú, prísne štandardizovanú hodnotu. V opačnom prípade bude tento komunikačný kanál rušiť ostatné kanály.

Šírka spektra modulovaného vysokofrekvenčného signálu Df c p závisí tak od spektra prenášanej správy, ako aj od typu modulácie. Základom signálu je parameter charakterizujúci modulovaný signál, ktorý umožňuje porovnávať rôzne typy modulácie:

B \u003d TDf c p, (19.1)

kde T je trvanie signálneho prvku.

Pri prenose analógových správ je horná frekvencia jeho spektra F spojená s parametrom T, interpretovaným ako čas referenčného intervalu, vzťahom T = l / (2F), a preto (19.1) má tvar:

B \u003d Df c p / (2F). (19.2)

Pri prenose digitálnych informácií v binárnom kóde pozostávajúcom z logickej 1 a 0, s rýchlosťou V rovnajúcou sa počtu prenášaných základných balíkov (bitov) za sekundu (bit / s \u003d baud), hodnota T sa interpretuje ako trvanie. základnej parcely T \u003d 1 / V, a preto:

B \u003d Df c p / V. (19.3)

Pri B=1 sa vysokofrekvenčne modulovaný signál nazýva úzkopásmový, pri B>3…4 - širokopásmový. V súlade s touto definíciou, v závislosti od typu použitého signálu, sa rádiový systém ako celok nazýva úzkopásmový alebo širokopásmový.

Pri amplitúdovej modulácii je signál vždy úzkopásmový; s frekvenciou (v závislosti od parametra frekvenčnej odchýlky, ktorý ju charakterizuje) - úzkopásmový alebo širokopásmový. Typ modulácie a hodnota parametra B majú významný vplyv na odolnosť rádiotechnického systému voči šumu a získanie požadovaného odstupu signálu od šumu v rádiovom prijímači.

Príklad modulovaných signálov s rovnakým výkonom, ale s rôznymi šírkami spektra je znázornený na obr. 19.2.

Ryža. 19.2. Príklad modulovaných signálov rovnakého výkonu s rôznymi šírkami spektra

Uvažujme, čo spôsobilo potrebu použiť dvojstupňovú a v niektorých prípadoch dokonca trojstupňovú moduláciu. Nech sa vyžaduje prenos správ z viacerých zdrojov na jednej frekvencii nosných kmitov f. Aby ste mohli oddeliť prijaté správy v rádiovom prijímači, postupujte nasledovne. Každá zo správ najprv moduluje svoju vlastnú individuálnu nosnú, v tomto prípade nazývanú subnosná (obr. 19.3).

Pokračujeme v sérii všeobecných vzdelávacích článkov pod všeobecným názvom „Teória rádiových vĺn“.
V predchádzajúcich článkoch sme sa zoznámili s rádiovými vlnami a anténami: Pozrime sa bližšie na moduláciu rádiového signálu.

V rámci tohto článku sa zváži analógová modulácia nasledujúcich typov:

• Amplitúdová modulácia
• Amplitúdová modulácia s jedným postranným pásmom
• Frekvenčná modulácia
• Lineárna frekvenčná modulácia
• Fázová modulácia
• Diferenciálna fázová modulácia

Amplitúdová modulácia

Pri amplitúdovej modulácii sa amplitúdová obálka nosnej vlny mení podľa zákona, ktorý sa zhoduje so zákonom prenášanej správy. Frekvencia a fáza kmitania nosnej vlny sa nemení.

Jedným z hlavných parametrov AM je modulačný faktor (M).
Modulačný koeficient je pomer rozdielu medzi maximálnymi a minimálnymi hodnotami amplitúd modulovaného signálu k súčtu týchto hodnôt (%).
Zjednodušene povedané, tento koeficient ukazuje, ako veľmi sa hodnota amplitúdy kmitania nosnej v danom momente odchyľuje od priemernej hodnoty.
Keď je modulačný faktor väčší ako 1, dochádza k efektu nadmernej modulácie, čo vedie k skresleniu signálu.

Spektrum AM

Toto spektrum je charakteristické pre modulačné kmitanie konštantnej frekvencie.

Na grafe os x predstavuje frekvenciu, os y predstavuje amplitúdu.
Pre AM sú okrem amplitúdy základnej frekvencie umiestnenej v strede prezentované aj hodnoty amplitúd vpravo a vľavo od nosnej frekvencie. Ide o takzvaný ľavý a pravý bočný pruh. Sú oddelené od nosnej frekvencie vo vzdialenosti rovnajúcej sa modulačnej frekvencii.
Vzdialenosť od ľavého k pravému postrannému pásmu sa nazýva šírka spektra.
V normálnom prípade s modulačným faktorom<=1, амплитуды боковых полос меньше или равны половине амплитуды несущей.
Užitočné informácie sú obsiahnuté iba v hornom alebo dolnom postrannom pásme spektra. Hlavná spektrálna zložka - nosič, nenesie užitočné informácie. Výkon vysielača počas amplitúdovej modulácie sa väčšinou vynakladá na „ohrievanie vzduchu“ kvôli nedostatku informačného obsahu najzákladnejšieho prvku spektra.

Amplitúdová modulácia s jedným postranným pásmom

Kvôli neefektívnosti klasickej amplitúdovej modulácie bola vynájdená amplitúdová modulácia s jedným postranným pásmom.
Jeho podstatou je odstránenie nosnej a jedného z postranných pásiem zo spektra, pričom všetky potrebné informácie sa prenášajú cez zostávajúce postranné pásmo.

Ale vo svojej čistej forme sa tento druh neudomácnil v spotrebiteľskom vysielaní, pretože. v prijímači je potrebné syntetizovať nosnú s veľmi vysokou presnosťou. Používa sa v zhutňovacích zariadeniach a amatérskych rádiách.
Vo vysielaní sa častejšie používa AM s jedným postranným pásmom a čiastočne potlačeným nosičom:

S touto moduláciou sa najlepšie dosiahne pomer kvalita/účinnosť.

Frekvenčná modulácia

Typ analógovej modulácie, pri ktorej sa nosná frekvencia mení podľa zákona modulačného nízkofrekvenčného signálu. Amplitúda zostáva konštantná.

a) - nosná frekvencia, b) modulačný signál, c) výsledok modulácie

Najväčšia odchýlka frekvencie od priemernej hodnoty je tzv odchýlka.
V ideálnom prípade by odchýlka mala byť priamo úmerná amplitúde modulačného kmitania.

Spektrum s frekvenčnou moduláciou vyzerá takto:

Pozostáva z nosnej vlny a harmonických postranných pásiem symetricky za ňou vpravo a vľavo o násobok frekvencie modulačnej oscilácie zaostávajúcich.
Toto spektrum predstavuje harmonickú osciláciu. V prípade reálnej modulácie má spektrum zložitejšie obrysy.
Rozlišujte medzi širokopásmovou a úzkopásmovou FM moduláciou.
V širokom pásme - frekvenčné spektrum výrazne prevyšuje frekvenciu modulačného signálu. Používa sa vo vysielaní FM.
V rozhlasových staniciach sa používa hlavne úzkopásmová FM modulácia, ktorá si vyžaduje presnejšie naladenie prijímača, a preto je viac chránená pred rušením.
Spektrá širokopásmových a úzkopásmových FM sú uvedené nižšie.

Spektrum úzkopásmového FM sa podobá amplitúdovej modulácii, ale ak vezmete do úvahy fázu postranných pásiem, potom sa ukáže, že tieto vlny majú konštantnú amplitúdu a premenlivú frekvenciu, a nie konštantnú frekvenciu a premennú amplitúdu (AM). Pri širokopásmovom FM môže byť amplitúda nosnej vlny veľmi malá, čo vedie k vysokej účinnosti FM; to znamená, že väčšina prenášanej energie je obsiahnutá v postranných pásmach nesúcich informácie.

Hlavnými výhodami FM oproti AM sú energetická účinnosť a odolnosť proti hluku.

Ako druh FM prideľte lineárnu frekvenčnú moduláciu.
Jeho podstata spočíva v tom, že frekvencia nosného signálu sa mení podľa lineárneho zákona.

Praktický význam lineárne frekvenčne modulovaných (chirp) signálov spočíva v možnosti výraznej kompresie signálu pri príjme so zvýšením jeho amplitúdy nad úroveň šumu.
LFM nájde uplatnenie v radaroch.

Fázová modulácia

V skutočnosti sa výraz fázová manipulácia používa častejšie, od r produkujú hlavne moduláciu diskrétnych signálov.
Význam FM je taký, že fáza nosnej vlny sa náhle zmení, keď príde ďalší diskrétny signál, ktorý je odlišný od predchádzajúceho.

Zo spektra je vidieť takmer úplnú absenciu nosiča, čo naznačuje vysokú energetickú účinnosť.
Nevýhodou tejto modulácie je, že chyba v jednom symbole môže viesť k nesprávnemu príjmu všetkých nasledujúcich.

Diferenciálne fázové kľúčovanie

V prípade tejto modulácie sa fáza nemení pri každej zmene hodnoty modulačného impulzu, ale pri zmene rozdielu. V tomto príklade s príchodom každej „1“.

Výhodou tohto typu modulácie je, že v prípade náhodnej chyby v jednom symbole to nespôsobuje ďalší reťazec chýb.

Stojí za zmienku, že existuje aj kľúčovanie fázovým posunom, ako je kvadratúra, ktorá využíva fázovú zmenu v rámci 90 stupňov a PM vyššieho rádu, ale ich zváženie presahuje rámec tohto článku.

PS: Ešte raz chcem poznamenať, že účelom článkov nie je nahradiť učebnicu, ale povedať „na prsty“ o základoch rádia.
Pri vytváraní predstavy o téme pre čitateľa sa berú do úvahy iba hlavné typy modulácií.