Proces se naziva modulacija. konverzija jedne ili više karakteristika modulirajuće visokofrekventne oscilacije kada je izložena kontrolnom niskofrekventnom signalu. Kao rezultat toga, spektar kontrolnog signala prelazi u područje visokih frekvencija, gdje je prijenos visokih frekvencija efikasniji.

Modulacija se vrši kako bi se informacije prenijele. Preneseni podaci sadržani su u kontrolnom signalu. A funkciju nosača vrši visokofrekventna oscilacija, nazvana nosač. U ulozi nosivih oscilacija mogu se koristiti oscilacije raznih oblika: pilaste, pravougaone itd., ali se najčešće koriste harmonijske sinusoidne. Na osnovu toga koja se određena karakteristika sinusoidne oscilacije mijenja, razlikuje se nekoliko tipova modulacije:

Amplitudna modulacija

Modulirajući i referentni signali se prenose na ulaz modulirajućeg uređaja, kao rezultat toga imamo modulirani signal na izlazu. Uslov za ispravnu konverziju je dvostruka vrijednost noseće frekvencije u odnosu na maksimalnu vrijednost propusnog opsega modulirajućeg signala. Ova vrsta modulacije je prilično jednostavna u izvođenju, ali ima nisku otpornost na buku.

Otpornost na buku nastaje zbog uskog opsega moduliranog signala. Koristi se uglavnom u srednjim i niskim frekvencijama elektromagnetnog spektra.

Frekvencijska modulacija

Kao rezultat ove vrste modulacije, signal modulira frekvenciju referentnog signala, a ne snagu. Stoga, ako se veličina signala povećava, tada se, shodno tome, povećava i frekvencija. Zbog činjenice da je propusni opseg primljenog signala mnogo širi od originalne vrijednosti signala.

Takvu modulaciju karakterizira visoka otpornost na buku, ali za njenu primjenu treba koristiti visokofrekventni raspon.

Fazna modulacija

Tokom ove vrste modulacije, modulirajući signal koristi fazu referentnog signala. Kod ove vrste modulacije, rezultirajući signal ima prilično širok spektar, jer se faza okreće za 180 stepeni.

Fazna modulacija se aktivno koristi za formiranje komunikacija otpornih na buku u mikrotalasnom opsegu.

Kao nosivi signal mogu se koristiti kontinuirane funkcije, šum, niz impulsa itd. Dakle, u impulsnoj modulaciji se kao nosivi signal koristi niz uskih impulsa, a kao modulirajući signal djeluje diskretni ili analogni signal. S obzirom da se niz impulsa karakteriziraju 4 karakteristike, postoje 4 vrste modulacije:

- frekvencijsko-pulsno;

- širina pulsa;

- amplitudno-pulsno;

- fazni impuls.

Metode kontinuirane modulacije.

Metode konverzije signala.

Električni signali koji se prenose u telemehaničkim sistemima u većini slučajeva leže u niskofrekventnom dijelu spektra (u rasponu od nula do nekoliko desetina herca). Direktan prijenos ovih signala između PU i CP ponekad se koristi u tzv sistemi intenziteta, ali domet takvih sistema je ograničen i rijetko prelazi nekoliko desetina metara, budući da su niskofrekventni signali najosjetljiviji na smetnje kada se prenose na velike udaljenosti. Budući da širina pojasa nadzemnih komunikacionih linija obično počinje od 0,5 kHz, kako bi se niskofrekventni signal uskladio sa visokofrekventnom komunikacionom linijom, spektar emitovanog signala se prenosi u visokofrekventno područje.

Da bi se to postiglo, niskofrekventni signal se dovodi u korespondenciju jedan prema jedan sa jednim od parametara visokofrekventne oscilacije, tzv. ležaj. Ova transformacija spektra se zove modulacija, i modulacioni uređaj - modulator.Postoje metode kontinuirane, impulsne i digitalne modulacije.

Metode kontinuirane modulacije.

U metodama kontinuirane modulacije, kao nosilac se koristi kontinuirana harmonijska oscilacija koju generiše visokofrekventni generator. U zavisnosti od toga koji se pojedini parametar oscilacije nosioca mijenja u skladu sa promjenom niskofrekventnog signala, razlikuju se amplituda (AM), frekvencijska (FM) i fazna (PM) modulacija.

Razmislite amplituda modulacija (slika 14.1). Neka postoji modulirajući ulazni signal (vidi sliku 14.1, a) i harmonijska oscilacija nosioca (vidi sliku 14.1, a), štaviše, frekvencija nosioca je mnogo veća od frekvencije ulaznog signala, a početne faze i biće uzete jednake nuli. Kao rezultat modulacije, amplituda nosećeg vala postaje povezana sa modulirajućim signalom na sljedeći način:

gdje je amplituda signala nosioca; X- amplituda ulaznog signala; - faktor modulacije.

Tada će izraz za modulirani signal izgledati ovako

Otvarajući zagrade, po teoremi kosinusnog proizvoda dobijamo

one. modulirani signal se sastoji od tri komponente sa frekvencijama , i i , respektivno, sa amplitudama i . Prema tome, širina pojasa komunikacione linije mora biti najmanje 2 za takav signal.

Rice. 14.1. Amplitudna modulacija: ali– ulazni signal; b– modulirani signal; in– detektiv-

pokvaren signal; G– blok dijagram konverzije signala.

Ako je ulazni signal periodičan sa frekvencijom, ali ima složen oblik, onda se prema Fourierovoj transformaciji može predstaviti kao zbir harmonijskih komponenti sa frekvencijama, itd. Shodno tome, komponente sa frekvencijama će se pojaviti u spektru modulisanog signala itd. Kod impulsnih i neperiodičnih ulaznih signala, ovaj niz ispada beskonačan, ali je snaga viših harmonijskih komponenti vrlo mala, pa se u praksi spektar moduliranog signala može smatrati ograničenim.

Dakle, bez obzira na oblik signala, kao rezultat modulacije, njegov spektar se prenosi iz područja niske frekvencije u područje visoke frekvencije: sa frekvencije na frekvenciju. Frekvencija visokofrekventne oscilacije se bira ovisno o vrsti i propusnosti komunikacijske linije. Sama po sebi, modulirana oscilacija ne nosi informacije, stoga se, kada se primi, obrnuto pretvara, naglašavajući izvorni niskofrekventni signal. Takva transformacija se zove demodulacija, i odgovarajući uređaj demodulator.

Za demodulaciju AM oscilacija, signal se propušta kroz detektor amplitude, koji je jedno- ili dva polutalasni ispravljač. Kao rezultat, dobiva se demodulirani signal, čiji je oblik (za punovalni ispravljač) prikazan na Sl. 14.1, in. Ovaj signal sadrži originalnu komponentu sa frekvencijom , za čiji izbor se koristi niskopropusni filter (LPF) sa odgovarajućim frekvencijskim odzivom.

Značajan nedostatak metode amplitudske modulacije je niska otpornost na buku. To je zato što signal smetnje frekvencije, koja je uvijek prisutna u komunikacijskoj liniji, kada se doda korisnom signalu, mijenja, prije svega, svoju amplitudu. A pošto je amplituda AM oscilacije informativni parametar, nakon demodulacije odabrani signal (vidi sliku 14.1, G) značajno se razlikuje od emitovanog signala.

Test pitanja za predavanje 6

6-1. Kako su sistemi za prenos podataka klasifikovani prema medijumu za širenje signala koji koriste?

6-2. Šta se koristi kao neprekidni prenosni medij?

6-3. Šta se koristi kao otvoreni prenosni medij?

6-4. Navedite vrste žičanih komunikacijskih linija?

6-5. Šta uzrokuje multiplikativni šum?

6-6- Šta uzrokuje unutrašnju aditivnu buku?

6-7. Šta je uzrok spoljašnje aditivne buke?

6-8. Navedite glavne vrste eksterne aditivne buke?

6-9. Šta je uzrok galvanskih smetnji?

6-10. Šta uzrokuje kapacitivne podizanje?

6-11. Šta uzrokuje magnetske smetnje?

6-12. Šta uzrokuje elektromagnetne smetnje?

6-13. Šta se koristi kao druga žica u jednožičnom neuravnoteženom vodu?

6-14. Zašto se jednožični vod naziva neuravnoteženim?

6-15. Nacrtajte ekvivalentno kolo jednožične neuravnotežene linije?

6-16- Zašto jednožični nebalansirani vod uzrokuje uobičajeni šum?

6-17. Koje su komponente smetnje normalnog tipa?

6-18. Čemu služi druga signalna žica u najjednostavnijem slučaju?

6-19. Zašto instaliranje druge signalne žice značajno smanjuje magnetsko hvatanje?

6-20. Pod kojim uslovima instalacija druge signalne žice smanjuje galvanski prijem?

6-21. Kako se mogu osigurati simetrični uvjeti prijenosa signala na obje žice dvožične linije?

6-22. Zašto uvrtanje žica praktično eliminiše magnetnu komponentu smetnji?

6-23. Koji alat se koristi za smanjenje kapacitivnih smetnji?

6-24. Opišite konstrukciju koaksijalnog kabla.

6-25. Koje su prednosti koaksijalnog kabla u odnosu na balansirani?

6-26- Šta čini koaksijalne kablove visokim propusnim opsegom?

6-27. Kako je radna struja raspoređena u vanjskim i unutrašnjim žicama koaksijalnog kabela ovisno o frekvenciji radne struje?

6-28. Kako je utjecajna struja raspoređena u vanjskim i unutrašnjim žicama koaksijalnog kabela ovisno o frekvenciji utjecajne struje?

6-29. Kako visina žica upredene parice utiče na prigušivanje buke?

6-30. Navedite glavne elemente FOCL linearne putanje.

6-31. Šta je svjetlosni vodič?

6-32. Kakav je usmjereni prijenos energije u vlaknu?

6-33. Šta određuje prirodu prolaska optičkog zračenja kroz vlakno?

6-34. Koje optičke pojave prate širenje svjetlosti kroz vlakno?

6-35. Šta se koristi kao izvori i prijemnici svjetlosti u FOCL-u?

6-36- Koje su glavne prednosti SPD-a koji koristi FOCL?

6-37. Šta su radio releji vidnog polja?

6-38. Kako se troposferski RRL razlikuju od RRL-a u liniji vidljivosti?

6-39. Po čemu se satelitski RRL razlikuju od troposferskih RRL?

6-40. Kako se satelitski repetitor razlikuje od repetitora koji se koristi na konvencionalnom RRL-u?

Predavanje 7. Kontinuirane metode modulacije i manipulacije

Prilikom prijenosa informacija kontinuiranim kanalom koristi se određeni fizički proces koji se naziva nosilac ili nosilac.

Matematički model nosača može biti funkcija vremena l(t,A,B,…), što takođe zavisi od parametara A, B,….

Neki parametri funkcije su fiksirani pod datim uslovima prenosa i tada mogu igrati ulogu identifikacionih parametara, tj. mogu se koristiti za određivanje da li dati signal pripada određenoj klasi signala.

Predajnik utiče na druge parametre. Ovaj efekat na njih naziva se modulacija, a ovi parametri igraju ulogu informativnih parametara.

U općenitom slučaju, modulacija je preslikavanje skupa mogućih vrijednosti ulaznog signala u skup vrijednosti informativnog parametra nosioca. Uređaj koji modulira naziva se modulator. Na jedan ulaz modulatora utiče implementacija ulaznog signala x(t), s druge strane - nosilac signala l(t,A). Modulator generiše izlazni signal l(t,A), čiji se informativni parametar mijenja u vremenu u skladu sa odaslanim signalom. U užem smislu, modulacija se odnosi na efekat na nosilac, izražen u umnožavanju informativnog, tj. modulirani parametar po množitelju , gdje h(t)- modulirajuća funkcija koja odgovara implementaciji x(t) ulazni signal, definisan tako da ½h(t)½£1, ali M je faktor modulacije.

Glavna svrha modulacije je prenošenje spektra signala u dato područje frekvencije kako bi se omogućio njegov prijenos preko kanala i povećala otpornost prijenosa na buku.

U zavisnosti od vrste nosioca koji se koristi u modulaciji, razlikuju se kontinuirani i impulsni tipovi modulacije. Kontinuirana modulacija koristi harmonijski val kao nosilac. Impulsna modulacija koristi periodični niz pravokutnih impulsa kao nosioca.

Razmotrimo osnovne principe metoda kontinuirane modulacije, kada se kao nosilac koristi harmonijski napon ili nosilac ili modulirani napon, gdje je amplituda napona, a frekvencija nosioca, početna faza (slika 2.7).

LikBez > Radio komunikacija

Prvo iskustvo prenošenja govora i muzike putem radija metodom amplitudske modulacije napravio je 1906. godine američki inženjer R. Fessenden. Noseću frekvenciju od 50 kHz radio predajnika generirao je mašinski generator (alternator), za njegovu modulaciju između generatora i antene je bio uključen ugljični mikrofon koji je mijenjao slabljenje signala u kolu. Od 1920. umjesto alternatora koriste se generatori vakuumskih cijevi. U drugoj polovini 1930-ih, razvojem ultrakratkih talasa, amplitudna modulacija postepeno je počela da se zamenjuje iz radiodifuznih i radio komunikacija na VHF frekvencijskom modulacijom. Od sredine 20. veka u servis i radioamaterske komunikacije na svim frekvencijama uvedena je jednopojasna modulacija (SSB), koja ima niz važnih prednosti u odnosu na AM.

Pokrenuto je pitanje prelaska na UBP i emitovanja, ali bi to zahtijevalo zamjenu svih emisionih prijemnika složenijim i skupljim, pa nije sprovedeno. Krajem 20. stoljeća, prelazak na digitalno emitiranje počeo je korištenjem signala sa pomakom amplitude. Parametar oscilacije (amplituda, frekvencija, faza) koji se mijenja tokom procesa modulacije određuje naziv modulacije. Prema tome, amplituda, frekvencija, faza. Moguća je i mješovita modulacija, na primjer, amplitudno-fazna. Modulirani signal je rezultat superponiranja oscilacija modulirajućeg signala na oscilacije noseće frekvencije.

U mnogim slučajevima, modulirajući signal je u obliku impulsa, i rezultirajući nalet visokofrekventnih impulsa. U višekanalnim komunikacionim sistemima, niz radio impulsa se koristi kao nosilac informacija. Takvu sekvencu određuju četiri parametra amplituda, frekvencija, trajanje (širina) i faza. Shodno tome, moguće je nekoliko varijanti impulsne modulacije. I to: amplitudno-pulsno, fazno-ipulsno, frekvencijsko-pulsno, pulsno-širinsko, kodno-pulsno modulaciju. Impulsne vrste modulacije odlikuju se povećanom otpornošću na buku u odnosu na modulaciju kontinuiranog harmonijskog signala.

Što se tiče opsega, AM modulacija gubi u odnosu na FM, kao što se može vidjeti sa slike, amplituda signala u nekim vremenskim momentima kod AM je manja nego kod FM, pa je stoga i kraći domet. Za prijenos noseće frekvencije konvencionalnog radio signala sa AM koristi se dio snage odašiljačke opreme (oko 50%). Način povećanja komunikacijskog dometa na AM je prelazak na jednopojasnu modulaciju, što omogućava korištenje cjelokupne snage odašiljačke opreme za prijenos samo korisnog signala. Postoje i druge vrste modulacija, ali su manje uobičajene ili imaju primijenjenu vrijednost.

Modulacija signala je proces promjene jednog signala kako bi odgovarao obliku drugog signala.
Modulacija se provodi za prijenos podataka pomoću elektromagnetnog zračenja. Obično je sinusoidni signal (nosač) podvrgnut modifikaciji. razlikovati:
- amplitudna modulacija;
- frekvencijska modulacija;

Modulacija je proces u kojem se visokofrekventni val koristi za prenošenje vala niske frekvencije.

Amplitudna modulacija
U amplitudno modulisanim (AM) sistemima, modulirajući talas menja amplitudu talasa nosioca visoke frekvencije. Analiza izlaznih frekvencija pokazuje prisustvo ne samo ulaznih frekvencija Fc i Fm, već i njihov zbir i razliku: Fc + Fm i Fc - Fm. Ako je modulirajući val složen, kao što je govorni signal koji se sastoji od mnogih frekvencija, tada će zbroji i razlike različitih frekvencija zauzeti dva pojasa, jedan ispod i jedan iznad noseće frekvencije. Zovu se gornji i donji bočni. Gornji opseg je kopija originalnog govornog signala, samo pomaknut za frekvenciju Fc. Donji opseg je obrnuta kopija originalnog signala, tj. gornje frekvencije u originalu su donje frekvencije na donjoj strani. Donji bočni pojas je zrcalna slika gornjeg bočnog pojasa u odnosu na noseću frekvenciju Fc. AM sistem koji prenosi i stranu i nosioca poznat je kao sistem dvostrukog bočnog prenosa (DSB). Nositelj ne nosi korisne informacije i može se izostaviti, ali sa ili bez nosioca, propusni opseg DSB signala je dvostruko veći od širine izvornog signala. Da biste suzili pojas, moguće je zamijeniti ne samo nosač, već i jedan od bočnih, jer nose iste informacije. Ova vrsta operacije je poznata kao Single SideBand Suppressed Carrier (SSB-SC).
Demodulacija AM signala se postiže miješanjem moduliranog signala sa nosiocem iste frekvencije kao na modulatoru. Originalni signal se tada dobija kao jedna frekvencija (ili frekvencijski opseg) i može se filtrirati iz drugih signala. Kada se koristi SSB-SC, nosilac demodulacije se generiše lokalno i možda se ni na koji način ne podudara sa frekvencijom nosioca na modulatoru. Mala razlika između te dvije frekvencije je uzrok neusklađenosti frekvencija koje je svojstveno telefonskim krugovima.

Amplitudna modulacija korištenjem digitalnih signala
Poseban slučaj amplitudske modulacije je kada se niži od dva nivoa amplitude dovede na nulu, tada se proces modulacije sastoji od uključivanja i isključivanja nosača. Međutim, skokovi u prenesenoj energiji čine ovu tehniku ​​neprikladnom za prijenos podataka preko komunikacijskih mreža.

Vrste modulacije: FM, AM, SSB
Šta je dozvoljeno, kako vrsta modulacije utiče na domet komunikacije.
Karakteristike rada sa SSB.
U Rusiji je u CB opsegu dozvoljena upotreba frekvencijske (FM), amplitudne (AM) i jednopojasne (SSB) modulacije. Koju je modulaciju bolje odabrati za komunikaciju?

Prije svega, vaša modulacija mora odgovarati modulaciji vašeg dopisnika. Velika većina ruskih korisnika CB koristi FM. Pruža zvuk najvišeg kvaliteta ako je signal dopisnika dovoljno jak. Korištenje FM vam omogućava da potisnete većinu vrsta smetnji koje su amplitudske prirode. Nedostatak FM je visok nivo šuma detektora u odsustvu signala, što zahteva precizno podešavanje praga supresora šuma.

AM se koristi za komunikaciju na srednjim i velikim udaljenostima kada je signal dopisnika preslab da bi iskoristio FM. Maksimalni domet komunikacije pri korištenju AM i FM je gotovo isti.

Radio komunikacija korištenjem jednog bočnog pojasa ima tako velike prednosti u odnosu na AM i FM da ih je u potpunosti zamijenila u profesionalnim i amaterskim radio komunikacijama. SSB se pojavio na radio-amaterskim bendovima pedesetih godina. Godine 195b u svijetu je postojalo svega nekoliko desetina amaterskih SSB radio stanica, 1961. godine njihov broj je već premašio 20.000. Prvi sovjetski kratkotalasni operater koji je zaradio na SSB-u bio je Georgij Rumjancev (UA1DZ), jedan od najstarijih ruskih radio-amatera L. Labutin (UA3CR), koji je počeo da radi na SSB-u 1958. godine, učinio je mnogo na popularizaciji rada na SSB-u.

SSB modulacija je došla na CBS mnogo kasnije: u inostranstvu - 90-ih, u Rusiji - tek poslednjih godina.

Osnovni razlog slabog korišćenja SSB u CB opsegu je viša cena SSB primopredajnika, koja je 3-5 puta veća od cena AM/FM stanica, drugi razlog su osobenosti rada na SSB, koje zahtevaju viša kvalifikacija operatera.

Kada primate stanicu sa SSB modulacijom, potrebno je da koristite dugme za fino podešavanje da biste postigli najbolju razumljivost i prirodnost glasa dopisnika. To je ono što je spriječilo široku upotrebu SSB-a u auto-radijima, za čije ručno podešavanje vozača ne bi trebalo ometati tokom vožnje. Međutim, nedavno su se na tržištu pojavile sasvim pristojne SSB auto stanice, ali je cijena svega 1,5-2 puta skuplja od AM, FM stanica, koje imaju frekvencijsku stabilnost koja je sasvim dovoljna za rad na SSB-u kada se automobil kreće.

Mora se imati na umu da čak i uz fino podešavanje, zvuk dopisničkog glasa pri radu na SSB-u i dalje ostaje neprirodan, sa specifičnim "sintetiziranim" tembrom, koji, međutim, ne ometa prijem informacija.

Glavna prednost SSB u odnosu na AM i FM je povećanje snage korisnog zračenja signala, koji iznosi 9 dB, odnosno 8 puta. Prema pravilima usvojenim u Rusiji, snaga nosioca CB radio stanice sa tipom AM i FM modulacije i vršna snaga sa SSB modulacijom ne bi trebalo da pređe 10 vati. Odakle dolazi pobjeda?

Sa SSB modulacijom, nosilac i jedan od bočnih pojasa se ne emituju, što omogućava da se sva dozvoljena snaga emituje kao jedan bočni pojas. Snaga koja prenosi korisne govorne informacije sa AM i FM je u najboljem slučaju 1,25 W, a sa SSB je sve 10 W. Dakle, kod prijema SSB signala od predajnika vršne snage od 10 W, čujnost će biti ista kao i kod prijema AM predajnika snage 80 W!

Međutim, prednosti SSB-a nisu ograničene na ovo. AM i FM stanice emituju snagu nosioca cijelo vrijeme, bilo da govorite ili šutite ispred mikrofona. SSB stanice ne emituju nikakvu snagu između riječi. Pored uštede energije i olakšavanja režima izlaznog stepena predajnika, ovo pruža dodatne pogodnosti kada se radi u kanalu preopterećenom stanicama. Kada se koriste AM ili FM modulacije, uključivanje jače stanice potpuno "pritišće" slabiju, onemogućujući prijem, pri korištenju SSB-a u pauzama između riječi moćne stanice, slaba stanica nastavlja da se čuje. Moguće je ne samo pratiti stanicu, već i uhvatiti značenje poruke. U praksi je u takvim slučajevima moguće dogovoriti prelazak na drugu frekvenciju. Ako jačina signala stanica koje ometaju nije mnogo veća od primljene, a frekvencije svih stanica su potpuno iste, razumjet ćete većinu informacija željene stanice, slično kao što razumijete sagovornika kada razgovarate u okruženje ljudi koji pričaju. U praksi se frekvencije ometajućih stanica uvijek razlikuju od primljenih, pa zbog narušavanja odnosa između frekvencijskih komponenti spektra, govor dopisnika ometajućih stanica postaje nečitak i mnogo je lakše usmjeriti svu pažnju na razumljiv govor vašeg dopisnika. Ovo je tačno, naravno, samo u slučaju smetnji od drugih SSB stanica. Ako ometajuća stanica radi sa amplitudnom ili frekvencijskom modulacijom, SSB ne daje prednosti.

Iz tog razloga se korisnici CBS-a u opsegu, u kojem ne postoji odvajanje frekvencija za rad sa različitim tipovima modulacije, međusobno dogovaraju o tome koji kanali se mogu koristiti samo SSB. Tako su se korisnici CBS-a u Evropi dogovorili o preferencijalnoj upotrebi D opsega za rad sa SSB, ostavljajući C opseg za AM i FM.

Sve ove prednosti SSB modulacije omogućavaju, ceteris paribus, postizanje komunikacijskog opsega od 50-75% više nego kod AM ili FM.

6. Vrste modulacije. Uvod u specijalnost

6. Vrste modulacije

Principi telekomunikacijske signalizacije

Prenos signala sa jedne tačke u prostoru na drugu vrši se telekomunikacionim sistemom. Električni signal je, u stvari, oblik predstavljanja poruke za prenos preko telekomunikacionog sistema.

Izvor poruke (slika 6.1) generiše poruku a(t), koja se uz pomoć posebnih uređaja pretvara u električni signal s(t). Prilikom prenošenja govora ovakvu transformaciju vrši mikrofon, pri prenosu slike katodna cijev, a pri prijenosu telegrama odašiljački dio telegrafskog aparata.

Da biste prenijeli signal u telekomunikacijskom sistemu, morate koristiti neku vrstu nosača. Kao nosač, prirodno je koristiti one materijalne objekte koji se kreću u prostoru, na primjer, elektromagnetno polje u žicama (žičana komunikacija), u otvorenom prostoru (radio komunikacija), svjetlosni snop (optička komunikacija). Na sl. 6.2 prikazuje upotrebu frekvencijske skale i valova različitih tipova za različite vrste komunikacije.

Dakle, u tački prenosa (slika 6.1), primarni signal s(t) mora biti konvertovan u signal v(t), pogodan za njegov prenos preko odgovarajućeg medija za širenje. Inverzna transformacija se izvodi na prijemnoj tački. U nekim slučajevima (na primjer, kada je medij za širenje par fizičkih žica, kao u gradskom telefonu), ova konverzija signala može izostati.

Signal dostavljen prijemnoj tački mora se ponovo pretvoriti u poruku (na primjer, korištenjem telefona ili zvučnika pri prijenosu govora, katodne cijevi prilikom prijenosa slike, prijemnog dijela telegrafskog aparata kada se prenosi telegram), a zatim prenijeti primaocu.

Prijenos informacija je uvijek praćen neizbježnim djelovanjem smetnji i izobličenja. To dovodi do toga da se signal na izlazu telekomunikacionog sistema i primljena poruka mogu donekle razlikovati od signala na ulazu s(t) i odaslane poruke a(t). Stepen usklađenosti primljene poruke sa odaslanom naziva se vernost prenosa informacija.

Za različite poruke, kvalitet njihovog prijenosa se različito ocjenjuje. Primljena telefonska poruka mora biti dovoljno čitljiva, pretplatnik mora biti prepoznatljiv. Za televizijsku poruku postoji standard (tabela dobro poznata svim gledaocima na TV ekranu) koji ocjenjuje kvalitet primljene slike.

Kvantitativna procjena vjernosti prijenosa diskretnih poruka je omjer broja pogrešno primljenih elemenata poruke prema broju odaslanih elemenata – stopa greške (ili stopa greške).

Amplitudna modulacija

Obično se kao nosilac koristi visokofrekventna harmonijska oscilacija - oscilacija nosioca. Proces pretvaranja primarnog signala sastoji se u promjeni jednog ili više parametara nosećeg vala prema zakonu promjene primarnog signala (tj. davanje nosivog vala karakteristikama primarnog signala) i naziva se modulacija.

Harmoničku oscilaciju odabranu kao nosilac zapisujemo u sljedećem obliku:

Ovu oscilaciju u potpunosti karakterišu tri parametra: amplituda V, frekvencija w i početna faza j. Modulacija se može izvršiti promjenom bilo kojeg od tri parametra u skladu sa zakonom odašiljanog signala.

Promjena amplitude talasa nosioca tokom vremena je proporcionalna primarnom signalu s(t), tj. V(t) = V + kAM s(t), gdje je kAM faktor proporcionalnosti, naziva se amplitudna modulacija (AM).

Oscilacija nosioca sa amplitudom moduliranom prema zakonu primarnog signala je: v(t) = V(t)cos(wt + j). Ako se ista harmonijska oscilacija (ali sa nižom frekvencijom W) s(t) = ScosWt koristi kao primarni signal, tada će modulirana oscilacija biti zapisana u obliku (j = 0 se uzima radi jednostavnosti): v(t) = (V + kAMScosWt) coswt.

Izvlačimo V iz zagrada i označavamo DV = kAMS i MAM = DV/V. Onda

Parametar MAM = DV/V naziva se dubina amplitudne modulacije. Za MAM = 0 nema modulacije i v(t) = v0(t), tj. dobijamo nemoduliran noseći talas (2.1). Obično se amplituda nosioca bira da bude veća od amplitude primarnog signala, tako da je MAM 1.

Na sl. 6.3 prikazuje oblik prenošenog signala (a), talasni oblik nosioca pre modulacije (b) i amplitudno modulisani talasni oblik nosioca (c).

Pomnoženjem u (6.2) dobijamo da je oscilacija modulisana amplitudom

sastoji se od zbira tri harmonijske komponente sa frekvencijama w, w + W i w – W i amplitudama V, MAMV/2 i MAMV/2, respektivno. Dakle, spektar amplitudski modulirane oscilacije (ili AM oscilacije) sastoji se od frekvencije oscilacije nosioca i dvije bočne frekvencije, simetrične u odnosu na nosilac, sa istim amplitudama (slika 6.4, b). Spektar primarnog signala s(t) prikazan je na sl. 6.4, a.

Ako je primarni signal složen i njegov spektar je ograničen frekvencijama i (slika 6.4, c), tada će se spektar AM oscilacije sastojati od vala nosioca i dva bočna pojasa simetrična u odnosu na nosilac (slika 6.4, d).

Analiza energetskih odnosa pokazuje da glavna snaga AM oscilacije leži u oscilaciji nosioca, koja ne sadrži korisne informacije. Donja i gornja bočna traka nose iste informacije i imaju manju snagu.

Ugaona modulacija

Moguće je promijeniti u vremenu proporcionalno primarnom signalu s(t) ne amplitudu, već frekvenciju oscilacije nosioca:

gdje je koeficijent proporcionalnosti; vrijednost - naziva se devijacija frekvencije (u stvari, ovo je maksimalno odstupanje frekvencije moduliranog signala od frekvencije oscilacije nosioca).

Ova vrsta modulacije naziva se frekvencijska modulacija. Na sl. 6.5 pokazuje promjenu frekvencije nosećeg vala tokom frekvencijske modulacije.

Kada se faza oscilacije nosioca promijeni, dobijamo faznu modulaciju

gdje je koeficijent proporcionalnosti; je indeks fazne modulacije.

Postoji bliska veza između frekvencijske i fazne modulacije. Predstavljamo oscilaciju nosioca u obliku

gdje je j početna faza oscilacije, a Y(t) njena puna faza. Postoji veza između faze Y(t) i frekvencije w:

. (6.6)

Zamijenimo izraz (6.3) za w(t) u (6.6) sa frekvencijskom modulacijom:

Vrijednost naziva se indeks modulacije frekvencije.

Frekventno modulisana oscilacija će biti zapisana kao:

Fazno modulisana oscilacija, uzimajući u obzir (6.4) za j(t), je sljedeća:

Iz poređenja (6.7) i (6.8) proizilazi da je po izgledu signala v(t) teško razlučiti koja se modulacija primjenjuje – frekvencijska ili fazna. Često se obje ove vrste modulacije nazivaju kutnom modulacijom, a MFM i MPM indeksi kutne modulacije.

Noseći talas podvrgnut ugaonoj modulaciji (6.7) ili (6.8) može se predstaviti kao zbir harmonijskih oscilacija:

Ovdje je M indeks ugaone modulacije, koji uzima vrijednost MFM na FM i MFM na PM. Amplitude harmonika u ovom izrazu određene su nekim koeficijentima, čije su vrijednosti za različite argumente date u posebnim referentnim tabelama. Što je veći M, širi je spektar modulisanih oscilacija.

Dakle, spektar modulisanog nosioca sa ugaonom modulacijom, čak i sa harmonijskim primarnim signalom s(t), sastoji se od beskonačnog broja diskretnih komponenti koje formiraju donju i gornju bočnu traku spektra, simetrične u odnosu na frekvenciju nosioca i imaju iste amplitude (slika 6.6).

Ako primarni signal s(t) ima oblik koji nije sinusoidan i zauzima frekvencijski pojas od do , tada će spektar modulirane oscilacije s kutnom modulacijom imati još složeniji oblik.

Ponekad se odvojeno razmatra modulacija harmonijskog nosećeg talasa u amplitudi, frekvenciji ili fazi pomoću diskretnih primarnih signala s(t), na primer, telegrafskog ili prenosa podataka. Na sl. 6.7 prikazuje diskretni primarni signal (a), noseći talas moduliran u amplitudi (b), frekvenciji (c) i fazi (d).

Modulacija harmonijskog nosećeg talasa primarnim signalom s(t) naziva se kontinuirana, pošto je kao nosilac izabran kontinuirani periodični signal.

Poređenje različitih tipova kontinuirane modulacije omogućava otkrivanje njihovih karakteristika. Kod amplitudske modulacije širina spektra moduliranog signala je u pravilu mnogo manja nego kod kutne modulacije (frekvencija i faza). Dakle, postoji ušteda u frekvencijskom spektru: za amplitudno modulirane signale, uži frekvencijski pojas se može dodijeliti tokom prijenosa. Kao što će biti pokazano u nastavku, ovo je posebno važno kada se gradi višekanalni sistem prenosa.

Pulsna modulacija

Često se kao nosilac koristi periodični niz relativno uskih impulsa. Niz pravougaonih impulsa istog predznaka karakterišu sledeći parametri (slika 6.8): amplituda impulsa V; trajanje (širina) impulsa; stopa ponavljanja (ili frekvencija takta), gdje je T period ponavljanja impulsa (); položaj (faza) impulsa u odnosu na taktne (referentne) tačke. Omjer se naziva radni ciklus pulsa.

Prema zakonu prenijetog primarnog signala moguće je promijeniti (modulirati) bilo koji od navedenih parametara impulsnog niza. U ovom slučaju, modulacija se naziva impulsna.

U zavisnosti od toga koji je parametar moduliran primarnim signalom s (t), postoje: amplitudno-pulsna modulacija (AIM), kada se, prema zakonu odašiljenog signala (Sl. 6.8, a), mijenja amplituda impulsa (vidi sliku 6.8, b); modulacija širine impulsa (PWM), kada se širina impulsa mijenja (slika 6.8, c); pulsno-frekvencijska modulacija (PFM) - brzina ponavljanja impulsa se mijenja (vidi sliku 6.8, d); pulsno-fazna modulacija (PPM) - mijenja se faza impulsa, tj. vremenski položaj u odnosu na tačke sata (vidi sliku 6.8, e).

PIM i PFM modulacija su kombinovane u impulsno-vremensku modulaciju (PIM). Između njih postoji odnos sličan odnosu između fazne i frekvencijske modulacije sinusoidne oscilacije.

Rice. 6.10. AIM spektar signala

Kao primjer, na sl. 6.10 prikazuje spektar AIM signala kada je impulsni niz moduliran složenim primarnim signalom s(t) sa frekvencijskim opsegom od 0 do W. Sadrži spektar originalnog signala s(t), sve harmonike sata frekvencija (tj. frekvencije itd.) i bočne trake oko satnih harmonika.

Spektri PWM, PFM i PIM signala su još složeniji.

Pulsne sekvence prikazane na sl. 6.8 se nazivaju sekvence video impulsa. Ako medij za širenje dozvoljava, tada se video impulsi prenose bez dodatnih konverzija (na primjer, putem kabla). Međutim, video impulsi se ne mogu prenositi preko radio veza. Tada se signal podvrgava drugoj fazi transformacije (modulacije).

Modulacijom harmonijske oscilacije nosioca dovoljno visoke frekvencije uz pomoć video impulsa dobijaju se radio impulsi koji se mogu širiti u vazduhu. Signali dobijeni kao rezultat kombinovanja prve i druge faze modulacije mogu se nazvati AIM-AM, PIM-AM, PIM-FM itd.

Poređenje tipova impulsne modulacije pokazuje da AIM ima manju širinu spektra u odnosu na PWM i PWM. Međutim, potonji su otporniji na smetnje. Da bi se opravdao izbor metode modulacije u prenosnom sistemu, potrebno je ove metode uporediti prema različitim kriterijumima: troškovi energije za prenos signala, otpornost na buku (sposobnost modulisanih signala da izdrže štetne efekte smetnji), složenost opreme, itd.

test pitanja

1. Kakva je struktura uređaja za razmjenu poruka?

2. Koji je princip amplitudne (frekvencije, faze) modulacije?

3. Koja je razlika između kontinuirane modulacije i impulsne modulacije?

4. Kako je vraćanje originalnog signala iz moduliranog?

Bibliografija

1. Telekomunikacioni sistemi: Udžbenik za univerzitete; Ed. V.P. Šuvalov. - M.: Radio i komunikacija, 1987. - 512 str.

2. Baskakov S.I. Radio kola i signali: Udžbenik. - 3. izd., revidirano. i dodatne - M.: Više. škola, 2000. - 462 str.