Moduliavimo technikos pagrindai

„Skaitmeninis į analogą konvertavimas yra vieno iš analoginio signalo charakteristikų pakeitimo procesas, pagrįstas skaitmeniniuose duomenyse esančia informacija. Sinusinę bangą apibūdina trys požymiai: amplitudė, dažnis ir fazė. Kai keičiame bet kurią iš šių savybių, sukuriame kitokią tos bangos versiją. Taigi, pakeisdami vieną paprasto elektrinio signalo charakteristiką, galime jį naudoti skaitmeniniams duomenims vaizduoti. ----- SUSIDARYKITE"


Yra trys mechanizmai, skirti moduliuoti skaitmeninius duomenis į analoginį signalą: amplitudės poslinkio klavišas (ASK), dažnio poslinkio klavišai (FSK) ir fazių poslinkio klavišai (PSK). Be to, yra ketvirtasis (ir geresnis) mechanizmas, jungiantis keičiant ir amplitudę, ir fazę, vadinamą kvadratūros amplitudės moduliacija (QAM).

Srautas
Reikalingas analoginio skaitmeninių duomenų perdavimo pralaidumas yra proporcingas signalo greičiui, išskyrus FSK, prie kurio reikia pridėti skirtumą tarp nešiklio signalų.

Taip pat žiūrėkite: >> 8-QAM, 16-QAM, 32-QAM, 64-QAM 128-QAM, 256-QAM palyginimas 

Vežėjo signalas
Esant analoginiam perdavimui, siuntimo įrenginys sukuria aukšto dažnio signalą, kuris veikia kaip informacinio signalo pagrindas. Šis bazinis signalas vadinamas nešiklio signalu arba nešiklio dažniu. Priimantis įrenginys yra suderintas su nešiklio signalo dažniu, kurio jis tikisi iš siuntėjo. Tada skaitmeninė informacija keičia nešlio signalą, modifikuodama vieną ar daugiau jo charakteristikų (amplitudę, dažnį ar fazę). Tokia modifikacija vadinama moduliacija (pamaininis klavišas).

1. amplitudės poslinkio mygtukas:
Keičiant stiprumo amplitudę, nešiklio signalo amplitudė keičiama, kad būtų sukurti signalo elementai. Ir dažnis, ir fazė išlieka pastovūs, kol keičiasi amplitudė.

Dvejetainis klausimas (krepšelis)
ASK paprastai įgyvendinamas naudojant tik du lygius. Tai vadinama dvejetainiu amplitudės poslinkio klavišu arba įjungimo-išjungimo klavišu (OOK). Didžiausia vieno signalo lygio amplitudė yra 0; kitas yra tas pats kaip nešančiojo dažnio amplitudė. Šis paveikslėlis pateikia konceptualų dvejetainių ASKS vaizdą.

 

Taip pat žiūrėkite: >> Kuo skiriasi AM ir FM? 

Įgyvendinimas:
Jei skaitmeniniai duomenys pateikiami kaip vienpolis NRZ skaitmeninis signalas, turintis didelę 1 V įtampą ir žemą 0 V įtampą, tai įgyvendinimas gali būti pasiektas padauginus NRZ skaitmeninį signalą iš nešiklio signalo, sklindančio iš generatoriaus, kuris pavaizduotas šiame paveiksle. Kai NRZ signalo amplitudė yra 1, laikoma nešiklio dažnio amplitudė; kai NRZ signalo amplitudė yra 0, nešiklio dažnio amplitudė yra lygi nuliui.




ASK pralaidumas:
Nešiklio signalas yra tik viena paprasta sinuso banga, tačiau moduliavimo procesas sukuria neperiodinį kompozicinį signalą. Šis signalas turi ištisinį dažnių rinkinį. Kaip mes tikimės, pralaidumas yra proporcingas signalo greičiui (perdavimo greičiui).

Tačiau paprastai yra dar vienas veiksnys, vadinamas d, kuris priklauso nuo moduliacijos ir filtravimo proceso. D reikšmė yra nuo 0 iki 

●Tai reiškia, kad pralaidumą galima išreikšti taip, kaip parodyta, kur S yra signalo sparta, o B yra pralaidumas.

Formulė rodo, kad reikalaujamo pralaidumo vertė yra mažiausia S ir didžiausia 2S. Svarbiausias punktas čia yra pralaidumo vieta. Pralaidumo vidurys yra tas, kuriame yra nešančiojo dažnio fc. Tai reiškia, kad jei turime duomenų pralaidumo kanalą, galime pasirinkti savo fc, kad moduliuotas signalas užimtų tą pralaidumą. Tai iš tikrųjų yra svarbiausias skaitmeninio į analoginį konvertavimo pranašumas.

Taip pat žiūrėkite: >>Kas yra QAM: kvadratūros amplitudės moduliacija 

2. Dažnio poslinkio klavišas

Keičiant dažnį, nešiklio signalo dažnis yra įvairus, kad būtų galima atvaizduoti duomenis. Moduliuoto signalo dažnis yra pastovus vieno signalo elemento veikimo laikotarpiu, tačiau keičiasi kitame signalo elemente, jei keičiasi duomenų elementas. Visų signalo elementų didžiausia amplitudė ir fazė išlieka pastovi.

Dvejetainis FSK (BFSK)
Vienas iš būdų galvoti apie dvejetainį FSK (arba BFSK) yra atsižvelgti į du nešiklio dažnius. Toliau pateiktame paveikslėlyje mes pasirinkome du nešiklio dažnius f1 ir f2. Mes naudojame pirmąjį nešiklį, jei duomenų elementas yra 0; mes naudojame antrąją, jei duomenų elementas yra 1.




Aukščiau pateiktame paveikslėlyje parodyta, kad vieno pralaidumo vidurys yra f1, o kito vidurys yra f2. Tiek f1, tiek f2 yra apartf, išskyrus vidurį tarp dviejų juostų. Skirtumas tarp dviejų dažnių yra 2∆f.

Taip pat žiūrėkite: >> QAM moduliatorius ir demoduliatorius  

Įgyvendinimas:
Yra du BFSK diegimai: nenuoseklus ir nuoseklus. Nuosekliame BFSK gali būti nenutrūkstamumas fazėje, kai baigiasi vienas signalo elementas, o prasideda kitas. Nuosekliame BFSK fazė tęsiasi per dviejų signalo elementų ribas. Nuoseklų BFSK galima įgyvendinti traktuojant BFSK kaip dvi ASK moduliacijas ir naudojant du nešiklio dažnius. Nuoseklų BFSK galima įgyvendinti naudojant vieną įtampos kontroliuojamą generatorių (VCO), kuris keičia dažnį pagal įėjimo įtampą.

Kitas paveikslas parodo supaprastintą antrojo įgyvendinimo idėją. Įvestis į generatorių yra vienpolis NRZ signalas. Kai NRZ amplitudė lygi nuliui, generatorius išlaiko įprastą dažnį; kai amplitudė teigiama, dažnis padidinamas.

BFSK pralaidumas:

Aukščiau pateiktas paveikslas rodo FSK pralaidumą. Vėlgi, nešlio signalai yra tik paprastos sinuso bangos, tačiau moduliacija sukuria neperiodinį kompozicinį signalą su nuolatiniais dažniais. Mes galime galvoti apie FSK kaip du ASK signalus, kurių kiekvienas turi savo nešiklio dažnį f1 ir f2. Jei skirtumas tarp dviejų dažnių yra 2∆f, tada būtinas pralaidumas yra

3. Fazių poslinkio mygtukas:
Taikant fazių poslinkio klavišą, nešiklio fazė keičiama, kad būtų pateikti du ar daugiau skirtingų signalo elementų. Kintant fazei, tiek smailės amplitudė, tiek dažnis išlieka pastovios.

Dvejetainis PSK (BPSK):
Paprasčiausias PSK yra dvejetainis PSK, kuriame mes turime tik du signalo elementus, vieną su 0 ° faze, o kitą su 180 ° faze. Šis paveikslėlis pateikia konceptualų PSK vaizdą. Dvejetainis PSK yra toks pat paprastas kaip dvejetainis ASK, turintis vieną didelį pranašumą - jis mažiau jautrus triukšmui. ASK atveju bitų aptikimo kriterijus yra signalo amplitudė. Bet PSK - tai fazė. Triukšmas gali pakeisti amplitudę lengviau nei tai gali pakeisti fazę. Kitaip tariant, PSK yra mažiau jautrus triukšmui nei ASK. PSK yra pranašesnis už FSK, nes mums nereikia dviejų nešiklio signalų.

juostaplotis:
Pralaidumas yra toks pat kaip dvejetainio ASK pralaidumas, bet mažesnis nei BFSK. Atskiriant du nešiklio signalus praleidžiamas pralaidumas.

Taip pat žiūrėkite: >>512 QAM vs 1024 QAM vs 2048 QAM vs 4096 QAM moduliacijos tipai

Įgyvendinimas:
BPSK įdiegimas yra toks pat paprastas kaip ir ASK. Priežastis ta, kad signalo elementas su faze 180 ° gali būti vertinamas kaip signalo elemento su 0 ° faze komplementas. Tai suteikia mums informacijos, kaip įgyvendinti BPSK. Mes naudojame polinį NRZ signalą vietoj vienpolio NRZ signalo, kaip parodyta paveikslėlyje. Poliarinis NRZ signalas padauginamas iš nešiklio dažnio. 1 bitui (teigiama įtampa) pavaizduota fazė, prasidedanti nuo 0 °, o 0 bitų (neigiama įtampa) pavaizduota, kai fazė prasideda nuo 180 °.

 

4. Kvadratinės amplitudės moduliacija (QAM)
PSK riboja įrangos galimybė atskirti nedidelius fazių skirtumus. Šis veiksnys riboja jo galimą bitų spartą. Iki šiol mes keitėme tik vieną iš trijų sinuso bangos ypatybių vienu metu; o kas, jei pakeistume du? Kodėl nesujungus ASK ir PSK? Kvadratūrinės amplitudės moduliacijos (QAM) idėja yra naudoti du nešmenis, vieną fazėje, o kitą kvadratūrą su skirtingais amplitudės lygiais kiekvienam nešikliui.

Galimų QAM variantų yra daugybė. Šis paveikslėlis parodo kai kurias iš šių schemų. Tokia figūra A dalis parodo paprasčiausias 4-QAM schema (keturi skirtingi signalo elementų tipai), naudojant vienpoliui NRZ signalas moduliuoja kiekvienas vežėjas. Tai tas pats mechanizmas, kurį naudojome ASK (OOK). B dalyje parodytas dar vienas 4-QAM, naudojant polinį NRZ, tačiau tai visiškai tas pats, kas QPSK. C dalyje parodytas dar vienas QAM-4, kuriame mes panaudojome signalą su dviem teigiamais lygiais, kad moduliuotume abu nešmenis. Galiausiai, d dalyje parodytas 16-QAM signalo žvaigždynas, turintis aštuonis lygius, keturis teigiamus ir keturis neigiamus.

Jūs taip pat gali patikti: >>Kuo skiriasi „dB“, „dBm“ ir „dBi“? 
                                >>Kaip rankiniu būdu įkelti / pridėti M3U / M3U8 IPTV grojaraščius palaikomuose įrenginiuose
                                >>Kas yra VSWR: nuolatinės įtampos bangų santykis

Palik žinutę 

Žinučių sąrašas