Modülasyon haberleşme sistemlerinde kullanılmaktadır. Analog modülasyon türleri. modülasyon türleri

Yakın zamana kadar alınan sinyal türleri, genlik modülasyonu (AM), frekans modülasyonu (FM) ve faz modülasyonu (PM) olarak tanımlanıyordu. Çalıştığımızı ve kara mobil telsiz sistemleri için genellikle frekans modülasyonunun kullanıldığını hatırlatmama izin verin. 48, 160 ve 450 MHz'de çalışan en yaygın kullanılan geleneksel mobil radyo iletişim sistemleri. müdür ve yapısal diyagramlar frekans modülasyonu ile çalışan iletişim sistemlerinin radyo alıcıları, sinyal alım şemalarından önemli ölçüde farklıdır genlik modülasyonu.

İlk mobil radyo sistemleri, radyo abonelerinin bireysel aramasını sağlamadı. Bunlar, göndericinin, şimdi radyo iletişimini gerçekleştireceği tüm aboneleri sesli olarak bilgilendirdiği sevk iletişim sistemleriydi. Ardından, belirli bir radyo santrali abonesinin seçiminin ton veya dijital çağrı ile yapıldığı bireysel çağrı sistemleri ortaya çıktı. Şu anda, dijital modülasyon türleri ilk kez ortaya çıktı. Bu tür modülasyonlar halihazırda mevcut radyo iletimi ve radyo alım yollarını kullanır (ton frekans kanalı, PM kanalı olarak adlandırılır). MSK - ve FFSK 2400'ün belirli türleri bu modülasyon türü olarak adlandırılabilir.Ses iletimi için geleneksel frekans modülasyonu kullanılır. İlk kanal iletişimi türleri - SmarTrunk ve MPT1327 ile NMT-450 gibi ilk hücresel radyo iletişim sistemleri türleri

Hem kanal hem de dijital mobil radyo sistemlerinin geliştirilmesi hücresel sistemler iletişim, daha yüksek iletim hızları ve sonuç olarak radyo vericisinin doğrudan taşıyıcı frekansının modülasyonu gerektiriyordu. Bu, dijital radyo iletişim sistemlerinin alıcı-vericilerinin hem iletim yolunun hem de alım yolunun yapısal ve şematik diyagramında bir değişiklik gibi özel modülasyon türlerinin geliştirilmesine yol açtı. Hız açısından daha da verimli olan dijital modülasyon türlerinin geliştirilmesi, genlik bileşeni içeren sinyallerin yaratılmasına yol açtı ve bu da yapısal ve yapısal olarak başka bir değişikliğe yol açtı. şematik diyagramlar Bu tür modülasyonlarla çalışan alıcı-vericiler. Ana dijital modülasyon türlerinin sınıflandırılması Şekil 1'de gösterilmektedir.

Şekil 1. Dijital modülasyon modlarının sınıflandırılması

Açık bu figür sinyalin sabit bir zarfı (genliği) ile dijital modülasyon modları sınıfı açıkça görülebilir. Bu tür dijital modülasyon, alıcılar gibi oluşturulmuş alıcı devreleriyle çalışmanıza izin verir. frekans modülasyonu(Dünya Kupası). Sabit taşıyıcılı dijital modülasyon türleri arasında FFSK, GMSK, GFSK bulunur.

Basit dijital modülasyon türlerine ek olarak, daha fazlası vardır. karmaşık görünümler verimliliği bir şekilde en üst düzeye çıkarmak için tasarlanmıştır. Çoğu modern telekomünikasyon sistemi verimli modülasyonlar kullanır.

Dijital modülasyondaki iyileştirmelerin devam ettiği iki ana alan, güç verimliliği ve spektral verimliliktir.

Dörtlü modülasyon. Dijital modülasyonu tanımlarken, sinyal vektörleri genellikle kareleme ve faz içi bileşenler (" Q" ve " ben" - pilav. 2.10).

Bunun nedeni, sinyallerin modülasyonu ve demodülasyonu dijital iletişim Uygulamaları, özellikle eşzamanlı AM ve PM gerekli olduğunda, sinyalin faz ve genliğinin doğrudan kontrolünden çok daha basit olduğundan, çoğu zaman kareleme modülatörleri ve demodülatörler üzerinde gerçekleştirilirler.

en basit yol spektral verimliliğin arttırılması, birim zaman başına bit sayısında aynı iletim hızını korurken dikdörtgen bit patlamasının süresinin arttırılmasını içerir. Dörtlü Faz Kaydırmalı Anahtarlama bu prensibe dayanmaktadır ( dörtlü faz kaydırmalı anahtarlama - QPSK).

İncirde. 2.11, a orijinal veri akışı sunulur gün(T) = NS 0 , NS 1 , NS 2, ..., bipolar darbelerden oluşur, yani. gün ikili bir ve ikili sıfırı temsil eden +1 veya -1 değerlerini alın.

Bu darbe akışı, faz içi bir akışa bölünür. ben(T) = NS 0 , NS 2, d 4, ... ve kareleme d Q(T) = NS 1 , NS 3 , NS 5, ... şek. 2.11, B... Akış oranları ben(T) ve d Q(T) bit hızının yarısına eşittir gün(T). Uygun ortogonal QPSK sinyal uygulaması, S(T), taşıyıcının sinüs ve kosinüs fonksiyonları üzerindeki faz içi ve karesel akıların genlik modülasyonu kullanılarak elde edilebilir:

Trigonometrik özdeşlikler kullanılarak bu denklem aşağıdaki gibi gösterilebilir:

Şekil 2'de gösterilen QPSK modülatörü. 2.11 sinüs ve kosinüs terimlerinin toplamını kullanır.

Darbe akışı ben(T) bir kosinüs dalgasının genlik modülasyonu (+1 veya -1 genliği ile) için kullanılır. Bu, kosinüsün 0 veya π faz kaymasına eşdeğerdir; bu nedenle sonuç bir BPSK sinyalidir. Aynı şekilde, dürtü akışı d Q(T) öncekine dik bir BPSK sinyali üretmek için bir sinüzoidi modüle eder. Bu iki ortogonal taşıyıcı bileşen birbirine eklendiğinde bir QPSK sinyali elde edilir. miktar θ ( T) dört olası kombinasyondan birine karşılık gelir ben(T) ve d Q(T): θ( T) = 0, ± 90, 180º; sonuçtaki sinyal vektörleri Şekil 2'deki sinyal uzayında gösterilmektedir. 2.12. çünkü cos (2π F 0 + π / 4) ve günah (2π F 0 + π / 4) ortogonaldir, iki BPSK sinyali ayrı ayrı algılanabilir.

Bu nedenle QPSK, aynı şekle sahip bir spektruma sahip olduğu, ancak mesajın iki kez uzatılması nedeniyle yarı yarıya daraldığı için frekans kaynağı kullanımı açısından BPSK'dan iki kat daha ekonomiktir. Ve bu kazanç, alımın gürültü bağışıklığını bozmadan elde edilir (bitişik vektörler arasındaki Öklid mesafesi aynı kalacaktır, çünkü sabit bir güçte mesajın enerjisi, süresini ikiye katlayarak iki katına çıkacaktır).

Ancak temel seçenek kareleme manipülasyonu enerji tüketimi açısından tamamen uygun olmadığı ortaya çıktı. İletimde 180º'ye kadar faz atlamaları olabileceğinden, amplifikatörün lineer aralık gereksinimleri aşırıdır. Verici yükselticinin güç tüketimi açısından C sınıfı modundan en iyi şekilde yararlanmak için sabit zarflı bir taşıyıcıya sahip olmak gerekir.

Faz atlamalarını azaltmak için tasarlanmış dörtlü anahtarlama çeşitleri vardır. Dörtlü kaydırmalı anahtarlama kullanılması durumunda ( OQPSK - Ofset QPSK), Canlı Yayınlar ben(T) ve d Q(T) tarafından bir kaydırma ile iletilir TŞekilde gösterildiği gibi. 2.13.

Bu nedenle, her iki akışta aynı anda işaret değişimi imkansız hale gelir, bu da 180º'lik faz atlamalarının hariç tutulduğu ve fazın sadece 90º değişebileceği anlamına gelir.

Sabit zarf modülasyonuna başka bir yaklaşıma π / 4-QPSK denir. Burada, parselleri kaydırmak yerine, çift parsellerden tek parsellere geçişte, faz değerleri alfabesinin π / 4'lük bir açısıyla bir döndürme getirilir. Bu yer değiştirme nedeniyle, ben = 2k φ ben 0, π, ± π / 2 kümesinden değerler alır ve için ben = 2k+ 1 - setten ± π / 4, ± 3π / 4 (Şekil 2.14).

Bu tür bir modülasyon, demodülatörün büyük karmaşıklığını önler, ancak gerekliliği azaltmada çok etkili değildir. dinamik aralık OQPSK gibi.

QAM. Dörtlü genlik modülasyonu ( QAM - Dörtlü Genlik Modülasyonu) düşünülebilir mantıksal devam QPSK çünkü QAM sinyali iki bağımsız taşıyıcıdan oluşur (genlik modülasyonlu). QAM modülasyonlu sinyallerin iletimi, genlik ve faz kaydırmalı anahtarlama(ASK ve PSK). Sinyal vektörlerinin eşit olmayan uzunluğu nedeniyle, sinyal vektörleri arasındaki minimum mesafeyi maksimuma çıkaran takımyıldızlarının optimizasyonu sağlanır. En çok benzer modülasyon formatları farklı sayılar sinyal vektörleri ve takımyıldızındaki konfigürasyonları (Şekil 2.15), birçok telekomünikasyon sisteminde yaygın olarak kullanılmaktadır.

MSK. Kesintili faz geçişlerini ortadan kaldırarak QPSK formatını daha da geliştirebilirsiniz. Fazda kesinti olmadan modülasyonu uygulayan şemalardan biri, minimum kaydırma ile anahtarlamadır ( minimum kaydırmalı anahtarlama - MSK). olarak görülebilir özel durum Frekans kaydırmalı anahtarlama faz kesintisi olmadan (CPFSK) veya sinüzoidal sembol ağırlıklı özel bir QPSK durumu olarak. İlk durumda, MSK sinyali temsil edilebilir. Aşağıdaki şekilde:

Buraya F 0 taşıyıcı frekansı, gün= ± 1 bipolar verileri temsil eder ve gün- için faz sabiti k-th ikili veri iletim aralığı. NS gün= 1 iletilen frekans F 0 + 1/4T, ve gün= -1 F 0 – 1/4T... Bu nedenle, MSK ton aralığı, ortogonal FSK için kullanılanın yarısı kadardır, dolayısıyla ad - anahtarlama. en az vardiya.

Göz önünde bulundurulan modülasyon türü, esas olarak ikili frekans kaydırmalı anahtarlamaya indirgenmiştir. Bu durumda, frekans değiştirme faz atlamaları olmadan gerçekleşir, bir sonraki sembolün iletimi, önceki sembolün iletimi sırasında "çalışmış" fazdan başlar. Bu ilke, faz yörünge ağacı ile gösterilebilir (Şekil 2.16, a). Her zaman aralığında faz, mevcut frekans artışına göre lineer olarak artar veya azalır ve olası faz yörüngelerinden herhangi biri sürekli bir fonksiyon olur (Şekil 2.16, B). Bu modülasyon, sabit bir zarf ve sonuç olarak optimum verici güç amplifikatörü modu sağlar.

Dörtlü gösterimde, sinyal aşağıdaki gibi yazılabilir:

Böylece, bir kosinüsün yarım dalgası şeklinde bir zarfa sahip bir darbe gönderme olur. Düzleştirilmiş şekli nedeniyle, QPSK ile karşılaştırıldığında spektrumda önemli bir daralma meydana gelir.

GMSK. Bir radyo kanalı üzerinden iletim yapılırken, sinyal spektrumunun daha dar bir bant genişliği, genellikle 1 / 1'in ötesine geçen yeterince büyük yan lobların olduğu MSK'den daha fazla arzu edilir. T B. Spektrumu daha da daraltmak için modülasyondan önce alçak geçiren filtreleme yapılır. Gauss frekans yanıtına sahip bir filtre kullanılıyorsa, bu modülasyon seçeneği GMSK olarak adlandırılır ( Gauss MSK'sı). Alçak geçiren filtrenin geçiş bandını karakterize etmek için şu değer verilir:

nerede F–3 dB - –3 dB düzeyinde kesme frekansı; r- bit hızı. İncirde. 3.17, a Gauss filtresinin dürtü yanıtları için verilmiştir BT= 0.3 ve BT= 0,5. İncirde. 2.17, B MSK'ya göre bu değerlerle GMSK kullanırken bant genişliğindeki kazancı görebilirsiniz.

Pirinç. 2.17

Ancak Şekilden de görülebileceği gibi. 2.17, a artan değerle BT karakterin uzunluğu uzar, bu da artan ile doludur semboller arası girişim... Yani, spektrumun kompaktlığındaki kazanç, bilgi iletiminin güvenilirliğini azaltarak elde edilir. V GSM standardı başına optimal değer kabul edilmiş BT = 0.3.

GMSK modülasyonu, faz sürekliliğini sağlama ilkesinin daha da iyileştirilmesi olarak görülebilir. Bu durumda, sadece fazın kendisindeki süreksizlikler değil, aynı zamanda türevlerinin de süreksizlikleri ortadan kaldırılır. İncirde. Şekil 2.18, bu prensibi gösteren bir GMSK faz yörünge ağacını göstermektedir.

Yukarıdaki incelemenin gösterdiği gibi, uygulanan dijital modülasyon yöntemleri, fark edilir bir çeşitlilikle ayırt edilir. Bu nedenle telekomünikasyon sistemlerini tasarlarken optimum performansa ulaşmanın birçok yolu vardır. Sonuç olarak, bazı dijital modülasyon türlerinin birbirleriyle kısa bir karşılaştırmasını verebiliriz.

İncirde. 2.19, ordinatın belirli spektral verimliliği (bit / s / Hz) temsil ettiği ve apsisin enerji verimliliğini temsil ettiği bir grafiktir (mesaj biti başına enerjinin, 10 hata olasılığını elde etmek için gereken gürültü spektral yoğunluğuna oranı – 5).

Farklı çeşit modülasyonlar, bu grafikte spektral ve bu tip enerji verimliliği arasındaki ilişkiyi karakterize eden bir nokta ile işaretlenmiştir. Grafik, bu iki parametreye göre dijital modülasyon tipi seçiminin uzlaşmacı doğasını açıkça göstermektedir.

Tablo 2.1, çeşitli amaçlar için ticari telekomünikasyon sistemlerinde bazı dijital modülasyon türlerinin kullanımına ilişkin örnekleri gösterir.

Tablo 2.1

Modülasyon tipinin seçimi, uygulamanın özelliklerine, sistemlerin konuşlandırılmasına, gerekli hız iletim, gerekli iletim güvenilirliği.

Yüzleşmek Gündelik Yaşam yeni konseptlerle birçoğu sorularına cevap bulmaya çalışıyor. Bunun için herhangi bir fenomeni tanımlamak gerekir. Bunlardan biri modülasyon gibi bir şeydir. Onun hakkında ve bir konuşma olacak Daha öte.

Genel açıklama

Modülasyon, düşük frekanslı bir bilgi mesajı yasasına uygun olarak yüksek frekanslı bir salınımın bir veya bir dizi parametresini değiştirme işlemidir. Sonuç, kontrol sinyalinin spektrumunun yüksek frekans bölgesine aktarılmasıdır, çünkü uzaya etkili yayın, tüm alıcı-vericilerin birbirini kesmeden farklı frekanslarda çalışmasını gerektirir. Bu işlem sayesinde, bilgi titreşimleri önceden bilinen bir taşıyıcıya yerleştirilir. Kontrol sinyali şunları içerir: iletilen bilgi... Yüksek frekanslı titreşim, bir taşıyıcı statüsü kazandığı için bir bilgi taşıyıcısı rolünü üstlenir. Kontrol sinyali, iletilen verileri içerir. var farklı şekiller hangi salınım biçiminin kullanıldığına bağlı olan modülasyonlar: dikdörtgen, üçgen veya diğerleri. NS ayrık sinyal manipülasyon hakkında konuşmak gelenekseldir. Dolayısıyla modülasyon, salınımları içeren bir süreçtir, dolayısıyla frekans, genlik, faz vb. olabilir.

çeşitleri

Şimdi bu fenomenin ne tür olduğunu düşünebilirsiniz. Temel olarak modülasyon, düşük frekanslı bir dalganın yüksek frekanslı bir dalga tarafından taşınması işlemidir. En sık kullanılan türleri frekans, genlik ve fazdır. Frekans değiştiğinde, genlik - genlik ve faz - faz olduğunda. Karışık türleri de vardır. Darbe modülasyonu ve modifikasyon anlamına gelir belirli türler... Bu durumda, yüksek frekanslı salınımın parametreleri ayrı ayrı değiştirilir.

genlik modülasyonu

Bu tip değişikliğin olduğu sistemlerde, yüksek frekanstaki taşıyıcı dalganın genliği modüle edici bir dalga vasıtasıyla değiştirilir. Çıkışta, yalnızca giriş frekansları değil, aynı zamanda bunların toplamı ve farkı da algılanır. Bu durumda, modülasyon, çoklu frekanslardan oluşan konuşma sinyalleri gibi karmaşık bir dalga ise, frekansların toplamı ve farkı, biri taşıyıcının altında ve diğeri yukarıda olmak üzere iki bant gerektirecektir. Yan olarak adlandırılırlar: üst ve alt. Birincisi, orijinalin belirli bir frekansa kaydırılmış bir kopyasıdır. Alt bant, orijinal sinyalin ters çevrilmiş bir kopyasıdır, yani orijinal yüksek frekanslar, alt taraftaki düşük frekanslardır.

Alt tarafı ayna yansıması taşıyıcı frekansına göre üst yanal. Genlik modülasyonu kullanan, taşıyıcıyı ve her iki yan bandı ileten bir sisteme çift bant denir. Taşıyıcı içermez kullanışlı bilgi, bu nedenle kaldırılabilir, ancak her durumda sinyal bant genişliği orijinalin iki katı olacaktır. Şeridin daralması, yalnızca taşıyıcıyı değil, aynı zamanda bir bilgi içerdiklerinden yanal olanlardan birini de değiştirerek elde edilir. Bu form, bastırılmış taşıyıcı tek yan bant modülasyonu olarak bilinir.

demodülasyon

Bu işlem, modüle edilmiş sinyalin, modülatör tarafından yayılan aynı frekanstaki bir taşıyıcı ile karıştırılmasını gerektirir. Bundan sonra, orijinal sinyal ayrı bir frekans veya frekans bandı şeklinde elde edilir ve daha sonra diğer sinyallerden filtrelenir. Bazen demodülasyon için taşıyıcının üretimi yerinde gerçekleşir ve modülatörün kendisindeki taşıyıcı frekansı ile her zaman çakışmaz. Frekanslar arasındaki küçük fark nedeniyle, telefon devreleri için tipik olan uyumsuzluklar ortaya çıkar.

V bu durumda bir dijital temel bant sinyali kullanılır, yani bir ikili veri sinyalini çok seviyeli bir sinyale kodlayarak baud başına birden fazla bitin kodlanmasına izin verir. İkili sinyal bitleri bazen çiftlere bölünür. Bir çift bit için, her bir çiftin dört genlik seviyesinden biri ile temsil edildiği dört kombinasyon kullanılabilir. Bu kodlanmış sinyalin özelliği, modülasyon baud hızının orijinal veri sinyalinin yarısı olmasıdır, bu nedenle olağan şekilde genlik modülasyonu için kullanılabilir. Başvurusunu radyo iletişiminde buldu.

Frekans modülasyonu

Bu modülasyona sahip sistemler, taşıyıcı frekansının temel bant sinyalinin şekline göre değişeceğini varsayar. Bu tür, telefon şebekesinde mevcut olan belirli etkilere direnç açısından genliği aşmaktadır, bu nedenle düşük hızlar geniş bir frekans bandını dahil etmeye gerek olmayan yerlerde.

Faz-genlik modülasyonu

Baud başına bit sayısını artırmak için faz ve genlik modülasyonunu birleştirebilirsiniz.

Modern yöntemlerden biri olarak genlik faz modülasyonu birden fazla taşıyıcının iletilmesine dayanan bir çağrılabilir. Örneğin, bir uygulama 45 Hz bant genişliği ile ayrılmış 48 taşıyıcı kullanır. Genlik ve faz modülasyonunu birleştirerek, her bir bireysel baud periyodu için her bir taşıyıcıya 32'ye kadar ayrı durum tahsis edilir, böylece baud başına 5 bit aktarılabilir. Tüm bu kombinasyonun baud başına 240 bit aktarmanıza izin verdiği ortaya çıktı. 9600 bps'de çalışırken, modülasyon hızı sadece 40 baud gerektirir. Böyle düşük bir rakam, telefon şebekesinin doğasında bulunan genlik ve faz sıçramalarına karşı oldukça toleranslıdır.

Darbe kodu modülasyonu

Bu tür genellikle yayın için bir sistem olarak kabul edilir, örneğin ses girişi dijital form... Bu modülasyon tekniği modemlerde kullanılmaz. Bu, stroblamanın meydana geldiği yerdir. analog sinyal iki katı hızda en yüksek frekans analog formda sinyal bileşeni. Bu tür sistemleri kullanırken telefon ağları geçitleme saniyede 8000 kez gerçekleşir. Her örnek, yedi bitlik bir kodla kodlanmış bir voltaj seviyesidir. NS en iyi yol logaritmik yasaya göre kullanılan kodlamayı temsil eder. Yedi bit, sekizinci ile birlikte, bir sinyalin varlığını gösteren bir oktet oluşturur.

Mesaj sinyalini geri yüklemek için modülasyon ve algılama, yani ters işlem gereklidir. Bu durumda, sinyal doğrusal olmayan bir şekilde dönüştürülür. Doğrusal olmayan elemanlar, çıkış sinyali spektrumunu yeni spektrum bileşenleri ile zenginleştirir ve düşük frekanslı bileşenleri izole etmek için filtreler kullanılır. Modülasyon ve algılama, vakum diyotları, transistörler, yarı iletken diyotlar kullanılarak gerçekleştirilebilir. doğrusal olmayan elemanlar... Geleneksel olarak, nokta yarı iletken diyotlar, çünkü düzlemsel giriş kapasitansı belirgin şekilde daha yüksektir.

Modern görünümler

Dijital modülasyonçok daha fazlasını sağlar bilgi kapasitesi ve çeşitli dijital veri hizmetleriyle uyumluluk sağlar. Ayrıca bilgi güvenliğini artırır, iletişim sistemlerinin kalitesini artırır ve bunlara erişimi hızlandırır.

Herhangi bir sistem tasarımcısının karşılaştığı bir takım sınırlamalar vardır: izin verilen güç ve frekans bant genişliği, iletişim sistemlerinin belirtilen gürültü seviyesi. İletişim sistemlerinin kullanıcı sayısı her geçen gün artmakta ve bunlara olan talep artmakta, bu da radyo kaynağında bir artış gerektirmektedir. Dijital modülasyon, içindeki taşıyıcının büyük miktarda bilgi iletmesi bakımından analogdan belirgin şekilde farklıdır.

Kullanım zorlukları

Dijital radyo iletişim sistemlerinin geliştiricilerinin ana görevi, veri iletiminin bant genişliği ile sistemin karmaşıklığı arasında bir uzlaşma bulmaktır. teknik olarak... Bunun için kullanılması uygundur farklı yöntemlerİstenilen sonucu elde etmek için modülasyon. Radyo iletişimi, en basit verici ve alıcı devreleri kullanılarak organize edilebilir, ancak bu tür iletişim için kullanıcı sayısıyla orantılı bir frekans spektrumu kullanılacaktır. Daha karmaşık vericiler ve alıcılar, aynı miktarda bilgiyi yayınlamak için daha az bant genişliği gerektirir. Spektral olarak verimli iletim yöntemlerine geçmek için ekipmanı buna göre karmaşık hale getirmek gerekir. Bu sorun, iletişimin türüne bağlı değildir.

Alternatif seçenekler

Darbe genişliği modülasyonu, darbelerin frekansı sabitken, taşıyıcı sinyalinin bir darbe dizisi olması ile karakterize edilir. Değişiklikler, modüle edici sinyale göre yalnızca her darbenin süresiyle ilgilidir.

Darbe genişliği modülasyonu, frekans-faz modülasyonundan farklıdır. İkincisi, sinyalin bir sinüzoid şeklinde modülasyonunu varsayar. Sabit genlik ve değişken frekans veya faz ile karakterizedir. Darbe sinyalleri ayrıca frekans modülasyonlu olabilir. Belki darbelerin süresi sabittir ve frekansları bir çeşittir, ancak anlık değer temel bant sinyallerine bağlı olarak değişecektir.

sonuçlar

Kullanılabilir basit tipler modülasyon, modülasyon bilgilerine göre değişen sadece bir parametre ile. Kullanılan birleşik modülasyon şeması modern ekipmanİletişimin çalışması için, taşıyıcının hem genliğinde hem de fazında aynı anda bir değişiklik olduğu zamandır. V modern sistemler her biri için belirli bir modülasyon tipinin kullanıldığı birkaç alt taşıyıcı kullanılabilir. Bu durumda gelir sinyal modülasyon şemaları hakkında. Bu terim aynı zamanda karmaşık için de kullanılır. çok düzeyli görünümler kapsamlı bilgi için ek bilgi gerektiğinde

Modern iletişim sistemleri, en verimli modülasyon türlerini kullanır, böylece diğer sinyal türleri için frekans alanını boşaltmak amacıyla bant genişliğini en aza indirir. İletişimin kalitesi sadece bundan yararlanır, ancak bu durumda ekipmanın karmaşıklığı çok yüksek olur. Sonuçta, modülasyon frekansı görünür bir sonuç verir. son kullanıcı sadece teknik araçların kullanım kolaylığı açısından.

Genel eğitim makaleleri dizisine "Radyo dalgaları teorisi" genel başlığı altında devam ediyoruz.
Önceki makalelerde radyo dalgaları ve antenlerle tanıştık: Radyo sinyalinin modülasyonuna daha yakından bakalım.

Bu makale çerçevesinde ele alınacak analog modülasyon aşağıdaki türlerden:

• genlik modülasyonu
• Tek yan bantlı genlik modülasyonu
• Frekans modülasyonu
• Doğrusal frekans modülasyonu
• Faz modülasyonu
• Diferansiyel faz modülasyonu

genlik modülasyonu

Genlik modülasyonu ile, taşıyıcı salınımının genliklerinin zarfı, yasa ile örtüşen yasaya göre değişir. iletilen mesaj... Bu durumda taşıyıcı dalganın frekansı ve fazı değişmez.

AM'nin ana parametrelerinden biri modülasyon katsayısıdır (M).
Modülasyon indeksi, maksimum ve maksimum arasındaki farkın oranıdır. minimum değerler modüle edilmiş sinyalin genlikleri bu değerlerin toplamına (%) eşittir.
Basitçe söylemek gerekirse, bu katsayı, taşıyıcı titreşimin genlik değerinin ne kadar güçlü olduğunu gösterir. şu an ortalamadan sapar.
Modülasyon faktörü 1'den büyük olduğunda, aşırı modülasyonun etkisi meydana gelir ve bu da sinyal bozulmasına neden olur.

AM spektrumu

Bu spektrum, modüle edici bir sabit frekans salınımının karakteristiğidir.

Grafikte X ekseni frekansı, Y ekseni ise genliği temsil etmektedir.
AM için, merkezde bulunan temel frekansın genliğine ek olarak, taşıyıcı frekansın sağındaki ve solundaki genliklerin değerleri de sunulmaktadır. Bu sözde sol ve sağ yan çizgiler... Modülasyon frekansına eşit bir mesafede taşıyıcı frekansından aralıklıdırlar.
Soldan sağ yan şerite olan mesafeye denir spektrum genişliği.
Normal durumda, modülasyon faktörü ile<=1, амплитуды боковых полос меньше или равны половине амплитуды несущей.
Spektrumun yalnızca üst veya alt yan bantları yararlı bilgiler içerir. Ana spektral bileşen - taşıyıcı, faydalı bilgiler taşımaz. Genlik modülasyonlu verici gücü, spektrumun en temel elemanının bilgi içeriğinin eksikliğinden dolayı çoğunlukla "havayı ısıtmak" için harcanır.

Tek yan bantlı genlik modülasyonu

Klasik AM modülasyonunun verimsizliği nedeniyle, bir yan bantlı AM modülasyonu icat edildi.
Özü, taşıyıcının ve yan bantlardan birinin spektrumdan çıkarılmasında yatar, gerekli tüm bilgiler kalan yan bant boyunca iletilir.

Ancak yerli radyo yayıncılığındaki saf haliyle, bu tür kök salmadı, çünkü alıcının taşıyıcıyı çok yüksek doğrulukla sentezlemesi gerekir. Sıkıştırma ekipmanlarında ve amatör radyolarda kullanılır.
Yayında, AM daha sık bir yan bant ve kısmen bastırılmış bir taşıyıcı ile kullanılır:

Bu modülasyon ile kalite/verim oranı en iyi şekilde elde edilir.

Frekans modülasyonu

Modülasyonlu düşük frekanslı sinyal yasasına göre taşıyıcı frekansının değiştiği bir tür analog modülasyon. Bu durumda, genlik sabit kalır.

a) - taşıyıcı frekansı, b) modülasyon sinyali, c) modülasyon sonucu

Frekansın ortalama değerden en büyük sapmasına denir. sapma.
İdeal olarak sapma, modüle eden dalga formunun genliği ile doğru orantılı olmalıdır.

Frekans modülasyonlu spektrum şöyle görünür:

Taşıyıcıdan oluşur ve modüle edici salınımın frekansının bir katı olan bir frekansta, yan bantların harmoniklerinin sağına ve soluna simetrik olarak gecikmeli.
Bu spektrum harmonik titreşimi temsil eder. Gerçek modülasyon durumunda, spektrum daha karmaşık ana hatlara sahiptir.
Geniş bant ve dar bant FM modülasyonunu ayırt edin.
Geniş bantta - frekans spektrumu, modüle edici sinyalin frekansını önemli ölçüde aşıyor. FM yayınlarında kullanılır.
Radyo istasyonlarında, esas olarak, alıcının daha hassas bir şekilde ayarlanmasını gerektiren ve buna bağlı olarak parazitten daha fazla korunan dar bantlı FM modülasyonu kullanılır.
Geniş bant ve dar bant FM spektrumları aşağıda sunulmuştur.

Dar bant FM spektrumu, genlik modülasyonuna benzer, ancak yan bantların fazını hesaba kattığınızda, bu dalgaların sabit frekans ve değişken genlik (AM) yerine sabit genlik ve değişken frekansa sahip olduğu görülür. Geniş bant FM ile, taşıyıcı genliği çok küçük olabilir ve bu da yüksek FM verimliliği ile sonuçlanır; bu, iletilen enerjinin çoğunun bilgi taşıyan yan frekanslarda bulunduğu anlamına gelir.

FM'nin AM'ye göre ana avantajları, enerji verimliliği ve gürültü bağışıklığıdır.

Bir FM türü olarak Lineer Frekans Modülasyonu ayırt edilir.
Özü, taşıyıcı sinyalin frekansının doğrusal olarak değişmesi gerçeğinde yatmaktadır.

Doğrusal frekans modülasyonlu (LFM) sinyallerin pratik önemi, genliğinde gürültü seviyesinin üzerinde bir artışla alım sırasında önemli sinyal sıkıştırma olasılığında yatmaktadır.
Radarda cıvıltı kullanılır.

Faz modülasyonu

Gerçekte, faz kaydırmalı anahtarlama terimi daha çok kullanılır. esas olarak ayrık sinyallerin modülasyonunu üretir.
FM'nin anlamı, bir sonraki ayrık sinyal geldiğinde öncekinden farklı olarak taşıyıcı fazın aniden değişmesidir.

Spektrumdan, yüksek enerji verimliliğini gösteren taşıyıcının neredeyse tamamen yokluğunu görebilirsiniz.
Bu modülasyonun dezavantajı, bir semboldeki bir hatanın sonraki tüm sembollerin yanlış alınmasına yol açabilmesidir.

Diferansiyel Faz Kaydırmalı Anahtarlama

Bu modülasyon durumunda, faz, modülasyon darbesinin değerindeki her değişiklikle değil, farktaki bir değişiklikle değişir. Bu örnekte, varışta her "1".

Bu tür modülasyonun avantajı, bir sembolde kazara bir hata olması durumunda, bunun başka bir hata zinciri gerektirmemesidir.

90 derece ve daha yüksek dereceli PM içinde bir faz değişikliği kullanan kareleme gibi faz anahtarlama manipülasyonlarının da olduğunu belirtmekte fayda var, ancak bunların dikkate alınması bu makalenin kapsamı dışındadır.

Not: Makalelerin amacının ders kitabının yerini almak değil, radyonun temellerini “parmaklarda” anlatmak olduğunu bir kez daha belirtmek isterim.
Okuyucu için konu hakkında bir fikir oluşturmak için yalnızca ana modülasyon türleri dikkate alınır.

6. ders için kontrol soruları

6-1. Veri iletim sistemleri, içinde kullanılan sinyal yayılma ortamına bağlı olarak nasıl alt bölümlere ayrılır?

6-2. Sürekli iletim ortamı olarak ne kullanılır?

6-3. Açık iletim ortamı olarak ne kullanılır?

6-4. Tel iletişim hattı türlerini listeler misiniz?

6-5. Çarpımsal girişime ne sebep olur?

6-6- Dahili aditif gürültünün nedeni nedir?

6-7. Dış katkı maddesinin karışmasının nedeni nedir?

6-8. Ana harici katkı gürültüsü türlerini listeleyin?

6-9. Galvanik emisyonların nedeni nedir?

6-10. Kapasitif başlatmanın nedeni nedir?

6-11. Manyetik toplamaya ne sebep olur?

6-12. Elektromanyetik parazitin nedeni nedir?

6-13. Tek uçlu balanssız hatta ikinci tel olarak ne kullanılır?

6-14. Tek telli bir hatta neden dengesiz denir?

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

6-16- Tek uçlu dengesiz bir hatta neden genel parazit var?

6-17. Normal görünen bir girişimin bileşenleri nelerdir?

6-18. En basit durumda kullanılan ikinci sinyal kablosu nedir?

6-19. İkinci bir sinyal kablosu takmak neden manyetik toplamayı önemli ölçüde azaltır?

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

6-21. İki kablolu bir hattın her iki kablosunda sinyal iletimi için simetrik koşulları nasıl sağlayabilirsiniz?

6-22. Telleri bükmek neden parazitin manyetik bileşenini neredeyse ortadan kaldırır?

6-23. Kapasitif başlatmayı azaltmak için hangi araç kullanılır?

6-24. Koaksiyel kablonun yapısını açıklayın.

6-25. Koaksiyel kablonun dengeli kabloya göre avantajları nelerdir?

6-26- Koaksiyel Kabloların Geniş Bant Genişliğini Ne Sağlar?

6-27. Çalışma akımının frekansına bağlı olarak, koaksiyel kablonun dış ve iç tellerinde çalışma akımı nasıl dağılır?

6-28. Etki akımının frekansına bağlı olarak, koaksiyel kablonun dış ve iç tellerinde etki akımı nasıl dağılır?

6-29. Bükümlü çiftte bükülü tellerin adım boyutu girişimin zayıflamasını nasıl etkiler?

6-30. FOCL doğrusal yolunun ana öğelerini listeleyin.

6-31. Optik fiber nedir?

6-32. Fiberde yönlü enerji transferi nasıl gerçekleşir?

6-33. Fiber üzerinden optik radyasyon iletiminin doğasını ne belirler?

6-34. Işığın bir fiber boyunca yayılması hangi optik olaylara eşlik eder?

6-35. FOCL'de ışık kaynağı ve alıcı olarak ne kullanılır?

6-36- FOCL kullanan SPT'nin başlıca avantajları nelerdir?

6-37. Görüş hattı mikrodalga bağlantıları nelerdir?

6-38. Troposferik RRL'ler görüş hattı RRL'lerinden nasıl farklıdır?

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

6-40. Uydu tekrarlayıcı, geleneksel radyo röle bağlantılarında kullanılan tekrarlayıcılardan nasıl farklıdır?

Ders 7. Sürekli modülasyon ve manipülasyon teknikleri

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

Taşıyıcının matematiksel modeli zamanın bir fonksiyonu olabilir. l (t, A, B, ...) bu da parametrelere bağlıdır A, B,….

Bazı fonksiyon parametreleri, verilen transfer koşulları altında sabitlenir ve daha sonra parametreleri tanımlama rolünü oynayabilirler, yani. belirli bir sinyalin belirli bir sinyal sınıfına ait olduğunu belirlemek için kullanılabilirler.

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

Genel durumda, modülasyon, giriş sinyalinin olası değerleri kümesinin, taşıyıcının bilgilendirici parametresinin değer kümesine eşlenmesidir. Modülasyon cihazına modülatör denir. Giriş sinyalinin uygulanması, modülatörün bir girişine etki eder x (t), diğer yandan - bir sinyal taşıyıcı l (t, A)... Modülatör bir çıkış sinyali üretir l (t, A), bilgi parametresi iletilen sinyale göre zamanla değişir. Daha dar bir anlamda, modülasyon, bilgilendiricinin çarpımında ifade edilen taşıyıcı üzerindeki etkiyi ifade eder, yani. bir faktör tarafından modüle edilmiş parametre , nerede h (t)- uygulamaya karşılık gelen modülasyon işlevi x (t) giriş sinyali, böylece tanımlanmış ½ saat (t) ½ £ 1, a m- modülasyon faktörü.

Modülasyonun temel amacı, kanal üzerinden iletilmesini sağlamak ve iletim gürültüsü bağışıklığını artırmak için sinyal spektrumunu belirli bir frekans alanına aktarmaktır.

Modülasyon için kullanılan taşıyıcı tipine bağlı olarak, sürekli ve darbeli modülasyon türleri ayırt edilir. Sürekli modülasyonda, taşıyıcı olarak harmonik bir dalga formu kullanılır. Darbe modülasyonu, taşıyıcı olarak periyodik bir dikdörtgen darbe dizisi kullanır.

Sürekli modülasyon yöntemlerinin temel ilkelerini göz önünde bulundurun, bir harmonik voltaj taşıyıcı veya taşıyıcı olarak kullanıldığında veya modüle edilmiş voltaj, burada voltaj genliği, taşıyıcı frekansıdır, başlangıç ​​fazıdır (Şekil 2.7).