مدولاسیون یک فرآیند استتبدیل یک یا چند ویژگی از نوسان فرکانس بالا تعدیل کننده زمانی که در معرض یک سیگنال فرکانس پایین کنترل قرار می گیرد. در نتیجه، طیف سیگنال کنترل به ناحیه فرکانس بالا حرکت می کند، جایی که انتقال فرکانس های بالا کارآمدتر است.

مدولاسیون به منظور انتقال اطلاعات با استفاده از. داده های ارسال شده در سیگنال کنترل موجود است. و عملکرد حامل توسط یک ارتعاش با فرکانس بالا به نام حامل انجام می شود. در نقش نوسانات حامل، می توان از نوسانات به اشکال مختلف استفاده کرد: دندانه اره ای، مستطیلی و غیره، اما معمولاً از نوسانات سینوسی هارمونیک استفاده می شود. بر اساس نوع تغییر نوسان سینوسی، چندین نوع مدولاسیون متمایز می شود:

مدولاسیون دامنه

سیگنال های مدوله و مرجع به ورودی دستگاه تعدیل کننده منتقل می شوند، در نتیجه در خروجی سیگنال مدوله شده داریم. شرط تبدیل صحیح دو برابر فرکانس حامل در مقایسه با حداکثر مقدار سیگنال باند پایه در نظر گرفته می شود. این نوع مدولاسیون در اجرا بسیار ساده است، اما از ایمنی کم نویز برخوردار است.

مصونیت به دلیل پهنای باند باریک سیگنال مدوله شده ایجاد می شود. عمدتاً در محدوده فرکانس متوسط ​​و پایین طیف الکترومغناطیسی استفاده می شود.

مدولاسیون فرکانس

در نتیجه این نوع مدولاسیون، سیگنال به جای قدرت، فرکانس سیگنال مرجع را تعدیل می کند. بنابراین، اگر بزرگی سیگنال افزایش یابد، بر این اساس، فرکانس افزایش می یابد. با توجه به اینکه پهنای باند سیگنال دریافتی بسیار گسترده تر از مقدار سیگنال اصلی است.

چنین مدولاسیونی با ایمنی بالای سر و صدا مشخص می شود، با این حال، برای کاربرد آن، استفاده از محدوده فرکانس بالا ضروری است.

مدولاسیون فاز

در طول این نوع مدولاسیون، سیگنال باند پایه از فاز سیگنال مرجع استفاده می کند. با این نوع مدولاسیون، سیگنال حاصل از طیف نسبتاً وسیعی برخوردار است، زیرا فاز 180 درجه می چرخد.

مدولاسیون فاز به طور فعال برای ایجاد ارتباطات ایمنی در برابر نویز در محدوده مایکروویو استفاده می شود.

توابع پیوسته، نویزها، دنباله ای از پالس ها و غیره را می توان به عنوان سیگنال حامل استفاده کرد.بنابراین در مدولاسیون پالس، دنباله ای از پالس های باریک به عنوان سیگنال حامل استفاده می شود و سیگنال گسسته یا آنالوگ به عنوان سیگنال مدوله کننده عمل می کند. از آنجایی که قطار پالس با 4 ویژگی مشخص می شود، 4 نوع مدولاسیون متمایز می شود:

- فرکانس پالس؛

- عرض پالس؛

- دامنه پالس؛

- پالس فاز

تکنیک های مدولاسیون پیوسته

روش های تبدیل سیگنال

سیگنال‌های الکتریکی که در سیستم‌های مکانیک از راه دور منتقل می‌شوند، در بیشتر موارد، در قسمت فرکانس پایین طیف (در محدوده صفر تا چند ده هرتز) قرار دارند. انتقال مستقیم این سیگنال ها بین CP و CP گاهی اوقات به اصطلاح استفاده می شود سیستم های شدتاما دامنه عملکرد چنین سیستم‌هایی محدود است و به ندرت از چند ده متر بیشتر می‌شود، زیرا سیگنال‌های فرکانس پایین زمانی که در فواصل طولانی ارسال می‌شوند به شدت مستعد تداخل هستند. از آنجایی که پهنای باند خطوط ارتباطی سربار معمولاً از 0.5 کیلوهرتز شروع می شود، برای تطبیق سیگنال فرکانس پایین با خط ارتباطی فرکانس بالا، طیف سیگنال ارسالی به منطقه فرکانس بالا منتقل می شود.

برای این، سیگنال فرکانس پایین با یکی از پارامترهای نوسان فرکانس بالا مطابقت یک به یک آورده می شود، به نام حامل.چنین تبدیل طیف نامیده می شود مدولاسیونو دستگاهی که مدولاسیون را انجام می دهد - تعدیل کنندهروش های مدولاسیون پیوسته، پالسی و دیجیتال وجود دارد.

تکنیک های مدولاسیون پیوسته

تکنیک های مدولاسیون CW از یک شکل موج هارمونیک پیوسته تولید شده توسط یک ژنراتور فرکانس بالا به عنوان حامل استفاده می کند. بسته به اینکه کدام پارامتر خاص از نوسان حامل مطابق با تغییر سیگنال فرکانس پایین تغییر می کند، مدولاسیون دامنه (AM)، مدولاسیون فرکانس (FM) و مدولاسیون فاز (PM) متمایز می شود.

در نظر گرفتن دامنهمدولاسیون (شکل 14.1). اجازه دهید یک سیگنال ورودی تعدیل کننده وجود داشته باشد (شکل 14.1، a را ببینید) و یک نوسان هارمونیک حامل (نگاه کنید به شکل 14.1، a)، و فرکانس حامل بسیار بالاتر از فرکانس سیگنال ورودی، و فازهای اولیه است و صفر در نظر گرفته شده است. در نتیجه مدولاسیون، دامنه شکل موج حامل به صورت زیر با سیگنال تعدیل کننده مرتبط می شود:

دامنه سیگنال حامل کجاست. ایکس- دامنه سیگنال ورودی؛ - فاکتور مدولاسیون

سپس عبارت سیگنال مدوله شده شکل خواهد داشت

با گسترش براکت ها، با قضیه حاصلضرب کسینوس به دست می آوریم

آن ها سیگنال مدوله شده از سه جزء با فرکانس و به ترتیب با دامنه و. بنابراین پهنای باند خط ارتباطی برای چنین سیگنالی باید حداقل 2 باشد.

برنج. 14.1. مدولاسیون دامنه: آ- سیگنال ورودی؛ ب- سیگنال مدوله شده؛ v- تشخیص دادن

سیگنال منسجم؛ جی- بلوک دیاگرام تبدیل سیگنال.

اگر سیگنال ورودی با فرکانس تناوبی باشد، اما شکل پیچیده ای داشته باشد، با توجه به تبدیل فوریه می توان آن را به صورت مجموع اجزای هارمونیک با فرکانس ها و غیره نشان داد. بر این اساس، اجزای دارای فرکانس در طیف سیگنال مدوله شده ظاهر می شوند و غیره. با سیگنال‌های ورودی پالسی و غیر تناوبی، این سری بی‌نهایت است، اما قدرت اجزای هارمونیک بالاتر بسیار کم است و در عمل می‌توان طیف سیگنال مدوله‌شده را محدود در نظر گرفت.

بنابراین، صرف نظر از شکل سیگنال، در نتیجه مدولاسیون، طیف آن از ناحیه فرکانس پایین به ناحیه فرکانس بالا منتقل می شود: از فرکانس به فرکانس. فرکانس نوسان فرکانس بالا بسته به نوع و پهنای باند خط ارتباطی انتخاب می شود. به خودی خود، ارتعاش مدوله شده اطلاعاتی را حمل نمی کند، بنابراین، پس از دریافت، برعکس تبدیل می شود و سیگنال فرکانس پایین اصلی را برجسته می کند. این تبدیل نامیده می شود دمدولاسیونو دستگاه مربوطه دمدولاتور.

برای از بین بردن نوسانات AM، سیگنال از یک آشکارساز دامنه عبور می کند که به عنوان یکسو کننده یک یا دو موج استفاده می شود. در نتیجه، یک سیگنال دمودوله شده به دست می آید که شکل آن (برای یکسو کننده تمام موج) در شکل نشان داده شده است. 14.1، vاین سیگنال حاوی یک جزء اولیه با فرکانس است که برای آن از یک فیلتر پایین گذر (LPF) با پاسخ فرکانسی مربوطه استفاده می شود.

یکی از معایب قابل توجه روش مدولاسیون دامنه، ایمنی کم نویز آن است. این به این دلیل است که سیگنال تداخلی با فرکانس همیشه در خط ارتباطی، وقتی به سیگنال مفید اضافه می شود، اول از همه دامنه آن را تغییر می دهد. و از آنجایی که دامنه نوسان AM یک پارامتر اطلاعاتی است، پس از دمودولاسیون سیگنال انتخاب شده (نگاه کنید به شکل 14.1، ز)به طور قابل توجهی با سیگنال ارسالی متفاوت است.

سوالات کنترلی برای سخنرانی 6

6-1. سیستم های انتقال داده بسته به رسانه انتشار سیگنال مورد استفاده در آنها چگونه تقسیم بندی می شوند؟

6-2. چه چیزی به عنوان یک رسانه انتقال پیوسته استفاده می شود؟

6-3. چه چیزی به عنوان یک رسانه انتقال باز استفاده می شود؟

6-4. انواع خطوط ارتباطی سیمی را لیست کنید؟

6-5. چه چیزی باعث تداخل ضربی می شود؟

6-6- علت ایجاد صدای افزودنی داخلی چیست؟

6-7. علت تداخل افزودنی خارجی چیست؟

6-8. انواع اصلی نویز افزودنی خارجی را فهرست کنید؟

6-9. علت انتشار گالوانیکی چیست؟

6-10. علت پیکاپ خازنی چیست؟

6-11. چه چیزی باعث پیکاپ مغناطیسی می شود؟

6-12. علت تداخل الکترومغناطیسی چیست؟

6-13. چه چیزی به عنوان سیم دوم در یک خط نامتعادل یک سر استفاده می شود؟

6-14. چرا خط تک سیم نامتعادل نامیده می شود؟

6-15. مدار معادل یک خط نامتعادل تک سر را رسم کنید؟

6-16- چرا در خط نامتعادل تک سر تداخل کلی وجود دارد؟

6-17. اجزای یک تداخل معمولی چیست؟

6-18. سیم سیگنال دوم در ساده ترین حالت برای چیست؟

6-19. چرا نصب سیم سیگنال دوم به میزان قابل توجهی پیکاپ مغناطیسی را کاهش می دهد؟

6-20. در چه شرایطی نصب سیم سیگنال دوم پیکاپ گالوانیکی را ضعیف می کند؟

6-21. چگونه می توانید شرایط متقارن را برای انتقال سیگنال در هر دو سیم یک خط دو سیم فراهم کنید؟

6-22. چرا چرخاندن سیم ها عملاً جزء مغناطیسی تداخل را از بین می برد؟

6-23. برای کاهش پیکاپ خازنی از چه ابزاری استفاده می شود؟

6-24. ساختار کابل کواکسیال را توضیح دهید.

6-25. مزایای کابل کواکسیال نسبت به کابل متعادل چیست؟

6-26- چه چیزی پهنای باند وسیع کابل های کواکسیال را فراهم می کند؟

6-27. جریان عملیاتی بسته به فرکانس جریان کاری در سیم های بیرونی و داخلی کابل کواکسیال چگونه توزیع می شود؟

6-28. جریان تأثیرگذار بسته به فرکانس جریان تأثیرگذار در سیم های خارجی و داخلی کابل کواکسیال چگونه توزیع می شود؟

6-29. اندازه گام سیم های پیچ خورده در جفت تابیده چگونه بر ضعیف شدن تداخل تأثیر می گذارد؟

6-30. عناصر اصلی مسیر خطی FOCL را فهرست کنید.

6-31. فیبر نوری چیست؟

6-32. انتقال انرژی جهت دار در فیبر چگونه انجام می شود؟

6-33. چه چیزی ماهیت انتقال تابش نوری از طریق فیبر را تعیین می کند؟

6-34. انتشار نور در طول فیبر با چه پدیده های نوری همراه است؟

6-35. چه چیزی به عنوان منبع نور و گیرنده در FOCL استفاده می شود؟

6-36- مزایای اصلی SPT با استفاده از FOCL چیست؟

6-37. لینک های مایکروویو خط دید چیست؟

6-38. RRL های تروپوسفری با RRL های خط دید چه تفاوتی دارند؟

6-39. RRL های ماهواره ای چه تفاوتی با RRL های تروپوسفر دارند؟

6-40. تکرار کننده ماهواره ای با تکرار کننده های مورد استفاده در لینک های رله رادیویی معمولی چه تفاوتی دارد؟

سخنرانی 7. مدولاسیون مداوم و تکنیک های دستکاری

هنگام انتقال اطلاعات از طریق یک کانال پیوسته، از یک فرآیند فیزیکی خاص استفاده می شود که حامل یا حامل نامیده می شود.

مدل ریاضی حامل می تواند تابعی از زمان باشد l (t، A، B، ...)که به پارامترها نیز بستگی دارد الف، ب، ….

برخی از پارامترهای تابع تحت شرایط انتقال داده شده ثابت می شوند و سپس می توانند نقش شناسایی پارامترها را ایفا کنند. می توان از آنها برای تعیین تعلق یک سیگنال معین به کلاس خاصی از سیگنال ها استفاده کرد.

سایر پارامترها تحت تأثیر فرستنده هستند. این اثر روی آنها مدولاسیون نامیده می شود و این پارامترها نقش پارامترهای اطلاع رسانی را ایفا می کنند.

در حالت کلی، مدولاسیون نگاشت مجموعه مقادیر ممکن سیگنال ورودی به مجموعه مقادیر پارامتر اطلاعاتی حامل است. دستگاه مدولاسیون را مدولاتور می نامند. اجرای سیگنال ورودی بر روی یک ورودی مدولاتور عمل می کند x (t)، از سوی دیگر - یک حامل سیگنال l (t، A)... مدولاتور یک سیگنال خروجی تولید می کند l (t، A)، که پارامتر اطلاعاتی آن در طول زمان مطابق با سیگنال ارسالی تغییر می کند. در معنای محدودتر، مدولاسیون به تأثیر بر حامل اشاره دارد که در ضرب اطلاعات بیان شده است، یعنی. پارامتر مدوله شده توسط یک عامل ، جایی که h (t)- تابع تعدیل مربوط به پیاده سازی x (t)سیگنال ورودی، تعریف شده به طوری که ½ ساعت (t) ½ £ 1، آ م- فاکتور مدولاسیون

هدف اصلی مدولاسیون انتقال طیف سیگنال به یک دامنه فرکانس مشخص است تا امکان انتقال آن از طریق کانال و افزایش ایمنی نویز انتقال را فراهم کند.

بسته به نوع حامل مورد استفاده برای مدولاسیون، انواع مدولاسیون پیوسته و پالسی متمایز می شوند. با مدولاسیون پیوسته، شکل موج هارمونیک به عنوان حامل استفاده می شود. مدولاسیون پالس از یک توالی تناوبی از پالس های مستطیلی به عنوان حامل استفاده می کند.

اصول اساسی روش های مدولاسیون پیوسته را در نظر بگیرید، زمانی که ولتاژ هارمونیک به عنوان حامل یا حامل استفاده می شود یا ولتاژ مدوله شده، جایی که دامنه ولتاژ، فرکانس حامل، فاز اولیه است (شکل 2.7).

LikBez> ارتباطات رادیویی

اولین تجربه انتقال گفتار و موسیقی توسط رادیو با استفاده از روش مدولاسیون دامنه در سال 1906 توسط مهندس آمریکایی R. Fessenden انجام شد. فرکانس حامل 50 کیلوهرتز فرستنده رادیویی توسط یک ژنراتور ماشین (آلترناتور) تولید شد؛ برای مدولاسیون آن، یک میکروفون کربنی بین ژنراتور و آنتن روشن شد و تضعیف سیگنال در مدار را تغییر داد. از سال 1920، ژنراتورهای لوله خلاء به جای دینام استفاده شده است. در نیمه دوم دهه 1930، با توسعه امواج فوق کوتاه، مدولاسیون دامنه به تدریج جایگزین پخش رادیویی و ارتباطات رادیویی بر روی مدولاسیون فرکانس VHF شد. از اواسط قرن بیستم، مدولاسیون تک باند جانبی (SSB) در خدمات و ارتباطات رادیویی آماتور در همه فرکانس‌ها معرفی شده است که دارای چندین مزیت مهم نسبت به AM است.

این سوال در مورد انتقال به SSB و پخش مطرح شد، اما این امر مستلزم جایگزینی همه گیرنده های پخش با گیرنده های پیچیده تر و گران تر است، بنابراین انجام نشد. در پایان قرن بیستم، انتقال به پخش دیجیتال با استفاده از سیگنال‌هایی با کلیدهای تغییر دامنه آغاز شد. پارامتر نوسان (دامنه، فرکانس، فاز) تغییر یافته در جریان مدولاسیون نام مدولاسیون را تعیین می کند. بر این اساس، دامنه، فرکانس، فاز. مدولاسیون مختلط نیز ممکن است، به عنوان مثال، دامنه-فاز. سیگنال مدوله شده نتیجه روی هم قرار دادن نوسان سیگنال تعدیل کننده با نوسان فرکانس حامل است.

در بسیاری از موارد، سیگنال تعدیل کننده به شکل یک پالس است و حاصل آن انفجاری از پالس های فرکانس بالا است. در سیستم های ارتباطی چند کاناله، دنباله ای از پالس های رادیویی به عنوان حامل اطلاعات استفاده می شود. این توالی با چهار پارامتر تعریف می شود: دامنه، فرکانس، مدت (عرض) و فاز. بر این اساس، چندین گزینه برای مدولاسیون پالس امکان پذیر است. یعنی: دامنه پالس، فاز پالس، فرکانس پالس، عرض پالس، مدولاسیون کد پالس. انواع پالس مدولاسیون با افزایش ایمنی نویز در مقایسه با مدولاسیون سیگنال هارمونیک پیوسته متمایز می شوند.

از نظر دامنه عملکرد، مدولاسیون AM نسبت به FM از دست می دهد، همانطور که از شکل مشاهده می شود، دامنه سیگنال در برخی از نقاط زمان با AM کمتر از FM است، بنابراین برد کوتاهتر است. برای انتقال فرکانس حامل یک سیگنال رادیویی معمولی از AM، بخشی از توان تجهیزات فرستنده (حدود 50٪) استفاده می شود. راهی که امکان افزایش محدوده ارتباطی در AM را فراهم می کند، انتقال به مدولاسیون با یک باند جانبی است که استفاده از تمام قدرت تجهیزات فرستنده را برای انتقال تنها سیگنال مفید ممکن می سازد. انواع دیگری از مدولاسیون وجود دارد، اما آنها کمتر رایج هستند یا ارزش عملی دارند.

مدولاسیون سیگنال فرآیند تغییر یک سیگنال برای مطابقت با شکل سیگنال دیگر است.
مدولاسیون برای انتقال داده ها با استفاده از تابش الکترومغناطیسی انجام می شود. به طور معمول، یک سیگنال سینوسی (حامل) اصلاح می شود. تمیز دادن:
- مدولاسیون دامنه؛
- مدولاسیون فرکانس؛

مدولاسیون فرآیندی است که در آن از یک موج فرکانس بالا برای حمل یک موج فرکانس پایین استفاده می شود.

مدولاسیون دامنه
در سیستم های مدولاسیون دامنه (AM)، موج تعدیل کننده دامنه موج حامل فرکانس بالا را تغییر می دهد. تجزیه و تحلیل فرکانس های خروجی حضور نه تنها فرکانس های ورودی Fc و Fm، بلکه مجموع و تفاوت آنها را نیز نشان می دهد: Fc + Fm و Fc - Fm. اگر موج بیس باند پیچیده باشد، مانند سیگنال گفتاری که از فرکانس های متعدد تشکیل شده است، مجموع و تفاوت فرکانس های مختلف دو باند، یکی زیر و دیگری بالای فرکانس حامل را اشغال می کند. آنها سمت بالا و پایین نامیده می شوند. باند بالایی یک کپی از سیگنال گفتاری اصلی است که فقط با فرکانس Fc جابجا شده است. باند پایین یک کپی معکوس از سیگنال اصلی است، یعنی. تریبل در نسخه اصلی باس در سمت پایین است. لترال پایین تصویر آینه ای از جانبی فوقانی در رابطه با فرکانس حامل Fc است. یک سیستم AM که هر دو طرف و حامل را ارسال می کند به عنوان دو جانبه (DSB) شناخته می شود. حامل اطلاعات مفیدی ندارد و می توان آن را حذف کرد، اما با یا بدون حامل، پهنای باند سیگنال DSB دو برابر پهنای باند سیگنال اصلی است. برای باریک کردن نوار، می توان نه تنها حامل، بلکه یکی از نوارهای جانبی را نیز جابجا کرد، زیرا آنها همان اطلاعات را دارند. این نوع عملیات به عنوان Single SideBand Suppressed Carrier (SSB-SC) شناخته می شود.
دمودولاسیون سیگنال AM با اختلاط سیگنال مدوله شده با حاملی با فرکانس مشابه در مدولاتور به دست می آید. سپس سیگنال اصلی به عنوان یک فرکانس (یا پهنای باند) جداگانه دریافت می شود و می تواند از سیگنال های دیگر فیلتر شود. هنگام استفاده از SSB-SC، حامل دمدولاسیون به صورت محلی تولید می شود و ممکن است به هیچ وجه با فرکانس حامل روی مدولاتور مطابقت نداشته باشد. تفاوت اندک بین این دو فرکانس دلیل عدم تطابق فرکانس است که در مدارهای تلفن ذاتی است.

مدولاسیون دامنه با استفاده از سیگنال های دیجیتال
یک مورد خاص از مدولاسیون دامنه زمانی است که پایین تر از دو سطح دامنه به صفر برسد، سپس فرآیند مدولاسیون شامل روشن و خاموش کردن حامل است. با این حال، افزایش انرژی ارسال شده، این تکنیک را برای انتقال داده ها از طریق شبکه های ارتباطی نامناسب می کند.

انواع مدولاسیون: FM، AM، SSB
چه چیزی مجاز است، نوع مدولاسیون چگونه بر محدوده ارتباط تأثیر می گذارد.
ویژگی های کار با SSB.
در روسیه، استفاده از مدولاسیون فرکانس (FM)، دامنه (AM) و تک باند (SSB) در باند C-Bi مجاز است. بهترین مدولاسیون برای ارتباط چیست؟

اول از همه، مدولاسیون شما باید با مدولاسیون خبرنگار شما مطابقت داشته باشد. اکثریت قریب به اتفاق کاربران CBC روسیه از FM استفاده می کنند. اگر سیگنال خبرنگار به اندازه کافی قوی باشد، بهترین کیفیت صدا را ارائه می دهد. استفاده از FM به شما این امکان را می دهد که اکثر انواع نویزها را که دارای دامنه هستند، سرکوب کنید. نقطه ضعف FM سطح بالای نویز آشکارساز در غیاب سیگنال است که نیاز به تنظیم دقیق آستانه سرکوب کننده نویز دارد.

AM برای ارتباطات از راه دور متوسط ​​و طولانی زمانی که سیگنال خبرنگار برای استفاده از FM ضعیف است استفاده می شود. حداکثر برد ارتباطی هنگام استفاده از AM و FM عملاً یکسان است.

رادیو تک باند جانبی آنقدر نسبت به AM و FM برتری دارد که در ارتباطات رادیویی حرفه ای و آماتور کاملاً جایگزین آنها شده است. SSB در دهه پنجاه در گروه های آماتور ظاهر شد. در سال 195b، تنها چند ده ایستگاه رادیویی آماتور SSB در جهان وجود داشت، در سال 1961 تعداد آنها از 20 هزار فراتر رفت. اولین اپراتور موج کوتاه شوروی که کار بر روی SSB را آغاز کرد، گئورگی رومیانتسف (UA1DZ) بود، یکی از قدیمی ترین آماتورهای رادیویی روسی، L. Labutin (UA3CR) که در سال 1958 کار بر روی SSB را آغاز کرد، کارهای زیادی برای محبوبیت کار روی SSB انجام داد.

در CB، مدولاسیون SSB بسیار دیرتر آمد: در خارج از کشور - در دهه 90، در روسیه - فقط در سال های اخیر.

دلیل اصلی استفاده کم از SSB در باند CB قیمت بالاتر فرستنده گیرنده SSB است که 3-5 برابر قیمت ایستگاه های AM / FM بیشتر است، دلیل دوم ویژگی های عملکرد SSB است که به اپراتور بالاتر نیاز دارد. صلاحیت های.

هنگام دریافت یک ایستگاه با مدولاسیون SSB، باید از دکمه تنظیم دقیق فرکانس برای دستیابی به بهترین وضوح و طبیعی بودن صدای خبرنگار استفاده کنید. این همان چیزی است که از استفاده گسترده از SSB در رادیوهای اتومبیل جلوگیری کرد، تنظیم دستی آن نباید حواس راننده را در حین رانندگی پرت کند. با این حال، اخیراً ایستگاه های اتومبیل SSB کاملاً مناسبی در بازار ظاهر شده اند ، اما قیمت آنها فقط 1.5-2 برابر گران تر از ایستگاه های AM ، FM است که دارای ثبات فرکانس هستند که برای کار بر روی SSB در هنگام حرکت اتومبیل کاملاً کافی است. .

باید در نظر داشت که حتی با تنظیم دقیق، صدای خبرنگار در حین کار بر روی SSB همچنان غیرطبیعی باقی می ماند، با یک تایم "سنتز" خاص، که با این حال، در دریافت اطلاعات تداخلی ایجاد نمی کند.

مزیت اصلی SSB در مقایسه با AM و FM افزایش قدرت سیگنال تابشی مفید است که 9 دسی بل یا 8 برابر است. طبق قوانین اتخاذ شده در روسیه، توان حامل ایستگاه رادیویی C-Bi با مدولاسیون AM و FM و اوج قدرت با مدولاسیون SSB نباید از 10 وات تجاوز کند. جایزه از کجا می آید؟

با مدولاسیون SSB، حامل و یکی از باندهای جانبی ساطع نمی شوند، که اجازه می دهد تمام توان مجاز به عنوان یک باند جانبی منتشر شود. قدرت انتقال اطلاعات گفتار مفید با AM و FM در بهترین حالت 1.25 وات و با SSB - همه 10 وات است. بنابراین، هنگام دریافت سیگنال SSB از فرستنده با توان حداکثر 10 وات، قابلیت شنیدن مانند هنگام دریافت فرستنده AM با توان 80 وات خواهد بود!

با این حال، مزایای SSB به این محدود نمی شود. ایستگاه های AM و FM بدون توجه به اینکه صداها را جلوی میکروفون صحبت می کنید یا ساکت هستید، به طور مداوم برق حامل را ساطع می کنند. ایستگاه های SSB هیچ توانی را بین کلمات منتقل نمی کنند. این امر علاوه بر صرفه جویی در انرژی و تسهیل حالت مرحله خروجی فرستنده، مزایای بیشتری را هنگام کار در کانالی که توسط ایستگاه ها شلوغ شده است، فراهم می کند. هنگام استفاده از مدولاسیون‌های AM یا FM، گنجاندن یک ایستگاه قوی‌تر به طور کامل ایستگاه ضعیف‌تر را "در هم می‌کوبد" و دریافت را غیرممکن می‌کند؛ در هنگام استفاده از SSB، در مکث بین کلمات یک ایستگاه قدرتمند، به ایستگاه ضعیف همچنان گوش داده می‌شود. مدیریت می کند نه تنها ایستگاه را دنبال کند، بلکه معنای پیام را نیز درک می کند. در عمل، در چنین مواردی، امکان توافق بر روی انتقال به فرکانس دیگری وجود دارد. اگر سطح سیگنال ایستگاه های مزاحم تا حد زیادی از سطح دریافتی تجاوز نکند و فرکانس های همه ایستگاه ها دقیقاً منطبق باشند، بیشتر اطلاعات ایستگاه مورد نظر را درک خواهید کرد، همانطور که مخاطب را در هنگام صحبت با مکالمه درک می کنید. مردم. در عمل، فرکانس های ایستگاه های تداخلی همیشه با دریافتی متفاوت است، بنابراین، به دلیل نقض روابط بین اجزای فرکانس طیف، گفتار خبرنگاران ایستگاه های تداخلی ناخوانا می شود و بسیار راحت تر می شود. تمام توجه خود را روی گفتار قابل فهم خبرنگار خود متمرکز کنید. این البته فقط در صورت تداخل سایر ایستگاه های SSB صادق است. اگر ایستگاه تداخلی از AM یا FM استفاده می کند، هیچ مزیتی برای SSB وجود ندارد.

به همین دلیل است که کاربران محدوده C-Bi که در آن فرکانس ها برای کار با انواع مختلف مدولاسیون جدایی وجود ندارد، بین خود توافق می کنند که در کدام کانال ها فقط می توان از SSB استفاده کرد. بنابراین کاربران CB در اروپا موافقت کردند که ترجیحاً از باند D برای SSB استفاده کنند و باند C را برای AM و FM ترک کنند.

تمام مزایای ذکر شده مدولاسیون SSB به شما امکان می دهد، با وجود یکسان بودن سایر موارد، محدوده ارتباطی 50-75٪ بیشتر از AM یا FM بدست آورید.

6. انواع مدولاسیون. مقدمه ای بر تخصص

6. انواع مدولاسیون

اصول انتقال سیگنال مخابراتی

انتقال سیگنال از یک نقطه در فضا به نقطه دیگر توسط یک سیستم مخابراتی انجام می شود. سیگنال الکتریکی اساساً شکلی از ارائه یک پیام برای انتقال توسط یک سیستم مخابراتی است.

منبع پیام (شکل 6.1) یک پیام a (t) تولید می کند، که با استفاده از دستگاه های خاص، به سیگنال الکتریکی s (t) تبدیل می شود. هنگام انتقال گفتار، چنین تبدیلی توسط یک میکروفون انجام می شود، هنگام انتقال تصویر - لوله اشعه کاتدی، هنگام انتقال تلگرام - قسمت فرستنده یک دستگاه تلگراف.

برای انتقال سیگنال در یک سیستم مخابراتی، باید از نوعی حامل استفاده کنید. به عنوان یک حامل، طبیعی است که از آن دسته از اجسام مادی استفاده شود که تمایل به حرکت در فضا دارند، به عنوان مثال، یک میدان الکترومغناطیسی در سیم (ارتباط سیمی)، در یک فضای باز (ارتباط رادیویی)، یک پرتو نور (ارتباط نوری). در شکل 6.2 استفاده از مقیاس فرکانس ها و امواج از انواع مختلف را برای انواع مختلف ارتباطات نشان می دهد.

بنابراین، در نقطه انتقال (شکل 6.1)، سیگنال اولیه s (t) باید به سیگنال v (t) تبدیل شود، که برای انتقال آن از طریق رسانه انتشار مربوطه مناسب است. تبدیل معکوس در نقطه دریافت انجام می شود. در برخی موارد (به عنوان مثال، هنگامی که رسانه انتشار یک جفت سیم فیزیکی است، مانند ارتباطات تلفن شهری)، تبدیل سیگنال مشخص شده ممکن است وجود نداشته باشد.

سیگنال ارسال شده به نقطه دریافت باید مجدداً به پیام تبدیل شود (به عنوان مثال استفاده از تلفن یا بلندگو هنگام انتقال گفتار، لوله پرتو کاتدی هنگام ارسال تصویر، قسمت دریافت کننده دستگاه تلگراف هنگام ارسال تلگرام) و سپس به گیرنده منتقل می شود.

انتقال اطلاعات همواره با اثر اجتناب ناپذیر تداخل و تحریف همراه است. این منجر به این واقعیت می شود که سیگنال در خروجی سیستم مخابراتی و پیام دریافتی ممکن است تا حدی با سیگنال ورودی s (t) و پیام ارسال شده a (t) متفاوت باشد. میزان تطابق پیام دریافتی با پیام ارسال شده را صحت انتقال اطلاعات می گویند.

برای پیام های مختلف، کیفیت انتقال آنها به طور متفاوت ارزیابی می شود. پیام تلفن دریافتی باید به اندازه کافی خوانا باشد، مشترک باید قابل تشخیص باشد. برای پیام تلویزیونی، استانداردی (جدولی که برای همه بینندگان روی صفحه تلویزیون شناخته شده است) وجود دارد که بر اساس آن کیفیت تصویر دریافتی ارزیابی می شود.

یک تخمین کمی از صحت ارسال پیام های گسسته، نسبت تعداد عناصر پیام دریافتی اشتباه به تعداد عناصر ارسال شده - نرخ خطا (یا میزان خطا) است.

مدولاسیون دامنه

معمولاً از یک ارتعاش هارمونیک با فرکانس بالا - ارتعاش حامل - به عنوان حامل استفاده می شود. فرآیند تبدیل سیگنال اولیه شامل تغییر یک یا چند پارامتر موج حامل بر اساس قانون تغییر در سیگنال اولیه (یعنی در اعطای ویژگی های سیگنال اولیه به موج حامل) است و مدولاسیون نامیده می شود.

اجازه دهید ارتعاش هارمونیک انتخاب شده به عنوان حامل را به شکل زیر بنویسیم:

این نوسان کاملاً با سه پارامتر مشخص می شود: دامنه V، فرکانس w و فاز اولیه j. مدولاسیون را می توان با تغییر هر یک از سه پارامتر طبق قانون سیگنال ارسالی انجام داد.

تغییر زمانی دامنه موج حامل متناسب با سیگنال اولیه s (t) است، یعنی. V (t) = V + kAM s (t)، که در آن kAM ضریب تناسب است، مدولاسیون دامنه (AM) نامیده می شود.

موج حامل با دامنه مدوله شده طبق قانون سیگنال اولیه است: v (t) = V (t) cos (wt + j). اگر از همان نوسان هارمونیک (اما با فرکانس W کمتر) s (t) = ScosWt به عنوان سیگنال اولیه استفاده شود، نوسان مدوله شده به صورت (برای سادگی، j = 0 گرفته می شود): v (t) = (V + kAMScosWt) coswt.

بیایید V را از پرانتز خارج کنیم و DV = kAMS و MAM = = DV / V را نشان دهیم. سپس

پارامتر MAM = DV / V عمق مدولاسیون دامنه نامیده می شود. در MAM = 0، هیچ مدولاسیونی وجود ندارد و v (t) = v0 (t)، یعنی. ما ارتعاش حامل بدون مدوله (2.1) را بدست می آوریم. به طور معمول، دامنه حامل بیشتر از دامنه سیگنال اولیه انتخاب می شود، بنابراین MAM 1.

در شکل شکل 6.3 شکل سیگنال ارسالی (a)، شکل موج حامل قبل از مدولاسیون (ب) و شکل موج حامل مدوله شده با دامنه (c) را نشان می دهد.

با ضرب در (6.2)، به دست می آوریم که نوسان مدوله شده با دامنه

از مجموع سه جزء هارمونیک با فرکانس های w، w + W و w - W و دامنه های V، MAMV / 2 و MAMV / 2 تشکیل شده است. بنابراین، طیف ارتعاش مدوله شده با دامنه (یا ارتعاش AM) شامل فرکانس ارتعاش حامل و دو فرکانس جانبی متقارن نسبت به حامل، با دامنه های یکسان است (شکل 6.4، b). طیف سیگنال اولیه s (t) در شکل نشان داده شده است. 6.4، الف.

اگر سیگنال اولیه پیچیده باشد و طیف آن توسط فرکانس ها و (شکل 6.4، ج) محدود شود، طیف ارتعاش AM از یک موج حامل و دو باند جانبی متقارن نسبت به حامل تشکیل می شود (شکل 6.4). ، د).

تجزیه و تحلیل نسبت های انرژی نشان می دهد که توان اصلی نوسان AM در نوسان حامل وجود دارد که حاوی اطلاعات مفیدی نیست. نوارهای جانبی پایین و بالایی دارای اطلاعات یکسانی هستند و قدرت کمتری دارند.

مدولاسیون زاویه

تغییر زمان متناسب با سیگنال اولیه s (t) نه دامنه، بلکه فرکانس نوسان حامل امکان پذیر است:

ضریب تناسب کجاست این مقدار انحراف فرکانس نامیده می شود (در واقع این حداکثر انحراف فرکانس سیگنال مدوله شده از فرکانس موج حامل است).

به این نوع مدولاسیون، مدولاسیون فرکانس می گویند. در شکل 6.5 تغییر در فرکانس نوسان حامل با مدولاسیون فرکانس را نشان می دهد.

هنگام تغییر فاز نوسان حامل، مدولاسیون فاز را بدست می آوریم

ضریب تناسب کجاست شاخص مدولاسیون فاز است.

یک رابطه نزدیک بین فرکانس و مدولاسیون فاز وجود دارد. ما ارتعاش حامل را در فرم نشان می دهیم

که در آن j فاز اولیه نوسان است و Y (t) فاز کل آن است. بین فاز Y (t) و فرکانس w رابطه وجود دارد:

. (6.6)

در عبارت (6.6) (6.3) w (t) را با مدولاسیون فرکانس جایگزین کنید:

بزرگی شاخص مدولاسیون فرکانس نامیده می شود.

نوسان مدوله شده با فرکانس به صورت زیر نوشته می شود:

نوسان مدوله شده فاز با در نظر گرفتن (6.4) برای j (t) به شرح زیر است:

از مقایسه (6.7) و (6.8) نتیجه می شود که با ظاهر سیگنال v (t) تشخیص اینکه کدام مدولاسیون اعمال می شود - فرکانس یا فاز دشوار است. هر دوی این نوع مدولاسیون را اغلب مدولاسیون زاویه ای و MFM و MPM را شاخص های مدولاسیون زاویه ای می نامند.

یک ارتعاش حامل تحت مدولاسیون زاویه ای (6.7) یا (6.8) را می توان به عنوان مجموع ارتعاشات هارمونیک نشان داد:

در اینجا M شاخص مدولاسیون زاویه ای است که مقدار MFM را در FM و MFM را در FM می گیرد. دامنه هارمونیک ها در این عبارت توسط برخی ضرایب تعیین می شود که مقادیر آنها برای آرگومان های مختلف در جداول مرجع ویژه آورده شده است. هرچه M بیشتر باشد، طیف ارتعاش مدوله شده بیشتر است.

بنابراین، طیف یک حامل مدوله شده با مدولاسیون زاویه ای، حتی با یک سیگنال اولیه هارمونیک s (t)، از تعداد نامتناهی از اجزای گسسته تشکیل شده است که باندهای جانبی پایین و بالایی طیف را تشکیل می دهند، متقارن با توجه به فرکانس حامل. و دارای دامنه های یکسان (شکل 6.6).

اگر سیگنال اولیه s (t) شکلی غیر از سینوسی داشته باشد و یک باند فرکانسی از تا را اشغال کند، طیف نوسان مدوله شده با مدولاسیون زاویه ای شکل حتی پیچیده تری خواهد داشت.

گاهی اوقات مدولاسیون یک موج حامل هارمونیک در دامنه، فرکانس یا فاز توسط سیگنال های اولیه گسسته s (t)، به عنوان مثال، تلگراف یا انتقال داده، به طور جداگانه در نظر گرفته می شود. در شکل 6.7 یک سیگنال اولیه گسسته (a)، یک نوسان حامل مدوله شده در دامنه (b)، فرکانس (c) و فاز (d) را نشان می دهد.

مدولاسیون یک موج حامل هارمونیک توسط سیگنال اولیه s (t) پیوسته نامیده می شود، زیرا سیگنال تناوبی پیوسته به عنوان حامل انتخاب می شود.

مقایسه انواع مختلف مدولاسیون پیوسته به ما امکان می دهد ویژگی های آنها را شناسایی کنیم. با مدولاسیون دامنه، عرض طیف سیگنال مدوله شده، به عنوان یک قاعده، بسیار کمتر از مدولاسیون زاویه ای (فرکانس و فاز) است. بنابراین، صرفه‌جویی در طیف فرکانس وجود دارد: برای سیگنال‌های مدوله‌شده با دامنه، یک باند فرکانس باریک‌تر می‌تواند در حین انتقال منحرف شود. همانطور که در زیر نشان داده خواهد شد، این امر به ویژه هنگام ساخت سیستم های انتقال چند کاناله اهمیت دارد.

مدولاسیون پالس

یک توالی دوره ای از پالس های نسبتاً باریک اغلب به عنوان حامل استفاده می شود. دنباله ای از پالس های مستطیلی با همان علامت با پارامترها مشخص می شود (شکل 6.8): دامنه پالس ها V. مدت زمان (عرض) پالس ها؛ فرکانس تکرار (یا فرکانس ساعت)، که در آن T دوره تکرار پالس است ()؛ موقعیت (فاز) پالس ها نسبت به نقاط ساعت (مرجع). این نسبت چرخه وظیفه نامیده می شود.

با توجه به قانون سیگنال اولیه ارسالی، امکان تغییر (مدولاسیون) هر یک از پارامترهای فهرست شده دنباله پالس وجود دارد. در این حالت، مدولاسیون پالس نامیده می شود.

بسته به اینکه کدام پارامتر توسط سیگنال اولیه s (t مدوله می شود)، موارد زیر متمایز می شوند: مدولاسیون دامنه پالس (AIM)، زمانی که، طبق قانون سیگنال ارسالی (شکل 6.8، a)، دامنه پالس ها تغییر می کند (شکل 6.8، b را ببینید). مدولاسیون عرض پالس (PWM)، هنگامی که عرض پالس تغییر می کند (شکل 6.8، ج). مدولاسیون فرکانس پالس (PFM) - نرخ تکرار پالس تغییر می کند (شکل 6.8، d را ببینید). مدولاسیون پالس فاز (PPM) - فاز پالس ها تغییر می کند، یعنی. موقعیت زمانی نسبت به نقاط ساعت (شکل 6.8، e را ببینید).

مدولاسیون PPM و PFM در یک زمان پالس (PIM) ترکیب می شوند. رابطه ای بین آنها وجود دارد، مشابه رابطه بین مدولاسیون فاز و فرکانس یک موج سینوسی.

برنج. 6.10. طیف سیگنال PIM

به عنوان مثال، شکل. 6.10 طیف سیگنال PIM را هنگام تعدیل دنباله پالس با سیگنال اولیه پیچیده s (t) با باند فرکانسی از 0 تا W نشان می دهد. این شامل طیف سیگنال اصلی s (t)، همه هارمونیک های فرکانس ساعت است. (یعنی و غیره) و باندهای جانبی هارمونیک های شبانه روزی.

طیف سیگنال های PWM، PFM و PPM حتی پیچیده تر است.

توالی پالس نشان داده شده در شکل. 6.8 توالی پالس ویدیو نامیده می شود. اگر رسانه انتشار اجازه دهد، پالس های ویدئویی بدون تبدیل اضافی (به عنوان مثال، توسط کابل) منتقل می شوند. با این حال، انتقال پالس های ویدئویی از طریق پیوندهای رادیویی غیرممکن است. سپس سیگنال در معرض مرحله دوم تبدیل (مدولاسیون) قرار می گیرد.

با تعدیل یک ارتعاش حامل هماهنگ با فرکانس کافی بالا با کمک پالس های ویدئویی، پالس های رادیویی به دست می آیند که قادر به پخش در هوا هستند. سیگنال هایی که در نتیجه ترکیب مراحل اول و دوم مدولاسیون به دست می آیند ممکن است دارای نام های AIM-AM، FIM-AM، FIM-FM و غیره باشند.

مقایسه انواع مدولاسیون پالس نشان می دهد که AMM در مقایسه با PWM و PPM عرض طیف کمتری دارد. با این حال، دومی ها در برابر تداخل مقاوم تر هستند. برای توجیه انتخاب روش مدولاسیون در سیستم انتقال، لازم است این روش ها با توجه به معیارهای مختلف مقایسه شود: هزینه های انرژی برای انتقال سیگنال، ایمنی نویز (توانایی سیگنال های مدوله شده برای مقاومت در برابر اثرات مضر تداخل)، پیچیدگی تجهیزات. ، و غیره.

کنترل سوالات

1. ساختار دستگاه پیام رسان چگونه است؟

2. اصل مدولاسیون دامنه (فرکانس، فاز) چیست؟

3. تفاوت مدولاسیون پیوسته و مدولاسیون پالس چیست؟

4. چگونه سیگنال اصلی از سیگنال مدوله شده بازیابی می شود؟

کتابشناسی - فهرست کتب

1. سیستم های مخابراتی: کتاب درسی برای دانشگاه ها. اد. V.P. Shuvalov. - م .: رادیو و ارتباطات، 1366 .-- 512 ص.

2. Baskakov S.I. مدارها و سیگنال های رادیویی: کتاب درسی. - چاپ سوم، کشیش. و اضافه کنید. - م .: بالاتر. shk., 2000 .-- 462 ص.