Suočeni s novim pojmovima u svakodnevnom životu, mnogi pokušavaju pronaći odgovore na svoja pitanja. Zbog toga je potrebno opisivati ​​sve pojave. Jedan od njih je takav koncept kao modulacija. O tome će se dalje raspravljati.

Opći opis

Modulacija je proces mijenjanja jednog ili cijelog skupa parametara visokofrekventnih vibracija u skladu sa zakonom niskofrekventnih informacijskih poruka. Rezultat toga je prijenos spektra kontrolnog signala u visokofrekventno područje, budući da učinkovito emitiranje u svemir zahtijeva da svi primopredajni uređaji rade na različitim frekvencijama bez međusobnog prekidanja. Zahvaljujući ovom procesu, informacijske vibracije se postavljaju na nosač koji je unaprijed poznat. Upravljački signal sadrži prenesene informacije. Visokofrekventna vibracija preuzima ulogu nositelja informacija, zbog čega stječe status nositelja. Upravljački signal sadrži prenesene podatke. Postoje različite vrste modulacije, koje ovise o tome koji se oblik oscilacije koristi: pravokutni, trokutasti ili neki drugi. Kod diskretnog signala uobičajeno je govoriti o manipulaciji. Dakle, modulacija je proces koji uključuje oscilacije, pa može biti frekvencija, amplituda, faza itd.

Sorte

Sada možemo razmotriti koje vrste ovog fenomena postoje. U osnovi, modulacija je proces u kojem se niskofrekventni val prenosi u visokofrekventni. Najčešće korišteni tipovi su frekvencija, amplituda i faza. Kada se mijenja frekvencija, kada se mijenja amplituda, mijenja se amplituda, a kada se mijenja faza, mijenja se faza. Postoje i mješoviti tipovi. Impulsna modulacija i modifikacija su različite vrste. U tom se slučaju parametri visokofrekventne oscilacije mijenjaju diskretno.

Amplitudna modulacija

U sustavima s ovom vrstom promjene, amplituda vala nositelja s visokom frekvencijom mijenja se pomoću modulirajućeg vala. Na izlazu se detektiraju ne samo ulazne frekvencije, već i njihov zbroj i razlika. U ovom slučaju, ako je modulacija složen val, kao što su govorni signali koji se sastoje od mnogo frekvencija, tada će zbroj i razlika frekvencija zahtijevati dva pojasa, jedan ispod nosioca, a drugi iznad. Zovu se bočni: gornji i donji. Prvi je kopija originala, pomaknut na određenu frekvenciju. Donji pojas je kopija originalnog signala koji je bio invertiran, odnosno izvorne visoke frekvencije su niže frekvencije u donjem bočnom pojasu.

Donja bočna stijenka je zrcalna slika gornje bočne stijenke u odnosu na frekvenciju nosača. Sustav koji koristi amplitudnu modulaciju, odašiljajući nosilac i oba bočna pojasa, naziva se dvosmjernim. Nosač ne sadrži korisne informacije, pa se može ukloniti, ali u svakom slučaju propusnost signala bit će dvostruko veća od izvorne. Sužavanje pojasa postiže se pomicanjem ne samo nosača, već i jednog od bočnih pojaseva, budući da sadrže iste informacije. Ova vrsta je poznata kao jednopojasna modulacija potisnutog nositelja.

Demodulacija

Ovaj proces zahtijeva miješanje moduliranog signala s nosačem iste frekvencije koju emitira modulator. Nakon toga, izvorni signal se dobiva kao zasebna frekvencija ili frekvencijski pojas, a zatim se filtrira iz drugih signala. Ponekad se nosilac za demodulaciju generira lokalno, ali ne podudara se uvijek s nosivom frekvencijom na samom modulatoru. Zbog male razlike između frekvencija dolazi do neusklađenosti, što je tipično za telefonske sklopove.

Ovo koristi digitalni signal osnovnog pojasa, što znači da omogućuje kodiranje više od jednog bita po baudu kodiranjem binarnog podatkovnog signala u signal s više razina. Bitovi binarnih signala ponekad se dijele u parove. Za par bitova mogu se koristiti četiri kombinacije, pri čemu je svaki par predstavljen jednom od četiri razine amplitude. Ovaj kodirani signal karakterizira to što je modulacijska brzina prijenosa podataka upola manja od originalnog podatkovnog signala, tako da se može koristiti za amplitudnu modulaciju na uobičajeni način. Svoju primjenu našao je u radio komunikacijama.

Frekvencijska modulacija

Sustavi s takvom modulacijom pretpostavljaju da će se nosiva frekvencija mijenjati prema obliku modulirajućeg signala. Ova vrsta je superiornija od amplitude u smislu otpornosti na određene utjecaje prisutne na telefonskoj mreži, tako da se treba koristiti pri malim brzinama gdje nema potrebe za uključivanjem širokog frekvencijskog pojasa.

Fazno-amplitudna modulacija

Kako biste povećali broj bitova po baudu, možete kombinirati faznu i amplitudnu modulaciju.

Jedna od suvremenih metoda amplitudno-fazne modulacije je ona koja se temelji na prijenosu više nositelja. Na primjer, aplikacija koristi 48 nositelja odvojenih propusnošću od 45 Hz. Kombinacijom amplitudne i fazne modulacije, svakom nositelju se dodjeljuju do 32 diskretna stanja po baudu, što omogućuje prijenos 5 bita po baudu. Ispada da cijeli ovaj skup omogućuje prijenos 240 bita po baudu. Kada radi na 9600 bps, brzina modulacije zahtijeva samo 40 bauda. Tako niska brojka prilično je tolerantna na skokove amplitude i faze svojstvene telefonskoj mreži.

Modulacija pulsnog koda

Ovaj tip se obično smatra sustavom za emitiranje, na primjer, glasa u digitalnom obliku. Ova tehnika modulacije se ne koristi u modemima. To uključuje usmjeravanje analognog signala brzinom koja je dvostruko veća od komponente najviše frekvencije signala u analognom obliku. Kada se takvi sustavi koriste na telefonskim mrežama, usmjeravanje se događa 8000 puta u sekundi. Svaki uzorak je razina napona kodirana u sedmobitnom kodu. Za najbolji prikaz koristi se logaritamsko kodiranje. Sedam bitova zajedno s osmim, koji označava prisutnost signala, čine oktet.

Za rekonstrukciju signala poruke potrebna je modulacija i detekcija, odnosno obrnuti proces. U ovom slučaju, signal se pretvara na nelinearan način. Nelinearni elementi obogaćuju spektar izlaznog signala novim spektralnim komponentama, a filtri se koriste za isticanje niskofrekventnih komponenti. Modulacija i detekcija mogu se provesti korištenjem vakuumskih dioda, tranzistora, poluvodičkih dioda kao nelinearnih elemenata. Tradicionalno se koriste točkaste poluvodičke diode, budući da planarne diode imaju znatno veći ulazni kapacitet.

Moderni pogledi

Digitalna modulacija pruža mnogo veći informacijski kapacitet i kompatibilnost s različitim digitalnim podatkovnim uslugama. Osim toga, uz njegovu pomoć povećava se sigurnost informacija, poboljšava kvaliteta komunikacijskih sustava i ubrzava pristup njima.

Postoji niz ograničenja s kojima se programeri bilo kojeg sustava suočavaju: dopuštena snaga i frekvencijski pojas, određena razina buke komunikacijskih sustava. Svakodnevno se povećava broj korisnika komunikacijskih sustava, kao i potražnja za njima, što zahtijeva povećanje radio resursa. Digitalna modulacija se znatno razlikuje od analogne po tome što nositelj u njoj prenosi velike količine informacija.

Poteškoće u korištenju

Glavni zadatak koji se postavlja pred programere digitalnih radiokomunikacijskih sustava je pronaći kompromis između propusnosti prijenosa podataka i složenosti sustava u tehničkom smislu. Da biste to učinili, prikladno je koristiti različite metode modulacije kako biste dobili željeni rezultat. Radio komunikacija se može organizirati pomoću najjednostavnijih sklopova odašiljača i prijamnika, ali će se za takvu komunikaciju koristiti frekvencijski spektar proporcionalan broju korisnika. Složeniji prijamnici i odašiljači zahtijevaju manju propusnost za prijenos iste količine informacija. Da bi se prešlo na spektralno učinkovite metode prijenosa, potrebno je odgovarajuće zakomplicirati opremu. Ovaj problem ne ovisi o vrsti veze.

Alternativne opcije

Modulacija širine impulsa karakterizirana je činjenicom da je njezin signal nositelj niz impulsa, dok je frekvencija impulsa konstantna. Promjene se odnose samo na trajanje svakog impulsa prema modulirajućem signalu.

Impulsno-širinska modulacija razlikuje se od frekvencijsko-fazne modulacije. Potonji uključuje moduliranje signala u obliku sinusoide. Karakterizira ga konstantna amplituda i promjenjiva frekvencija ili faza. Impulsni signali također se mogu modulirati po frekvenciji. Trajanje impulsa može biti fiksno, a njihova frekvencija unutar određenog raspona, ali će njihova trenutna vrijednost varirati ovisno o modulirajućim signalima.

zaključke

Mogu se koristiti jednostavni tipovi modulacije, sa samo jednim parametrom koji se mijenja u skladu s informacijama o modulaciji. Kombinirana shema modulacije, koja se koristi u modernoj komunikacijskoj opremi, je kada se i amplituda i faza nosioca mijenjaju istovremeno. Suvremeni sustavi mogu koristiti nekoliko podnosača, od kojih svaki koristi određenu vrstu modulacije. U ovom slučaju govorimo o shemama modulacije signala. Ovaj izraz se također koristi za složene poglede na više razina, kada su potrebne dodatne informacije za sveobuhvatne informacije.

Suvremeni komunikacijski sustavi koriste najučinkovitije vrste modulacije, čime minimiziraju propusnost kako bi oslobodili frekvencijski prostor za druge vrste signala. Kvaliteta komunikacije samo ima koristi od toga, ali složenost opreme u ovom slučaju ispada vrlo visoka. U konačnici frekvencija modulacije daje rezultat koji je krajnjem korisniku vidljiv samo u smislu jednostavnosti korištenja tehničkih sredstava.

Modulacija je proces transformacija jedne ili više karakteristika modulirajućeg visokofrekventnog titranja pod utjecajem niskofrekventnog upravljačkog signala. Zbog toga se spektar upravljačkog signala pomiče u područje visokih frekvencija, gdje je prijenos visokih frekvencija učinkovitiji.

Modulacija se provodi u svrhu prijenosa informacija putem. Preneseni podaci sadržani su u upravljačkom signalu. A funkciju nosioca obavlja visokofrekventno titranje koje se naziva nosilac. Kao nosive vibracije mogu se koristiti oscilacije različitih oblika: pilaste, pravokutne itd., ali se obično koriste harmonijske sinusne. Ovisno o tome koja se specifična karakteristika sinusne oscilacije mijenja, razlikujemo nekoliko vrsta modulacije:

Amplitudna modulacija

Modulacijski i referentni signali prenose se na ulaz modulirajućeg uređaja, što rezultira moduliranim signalom na izlazu. Uvjetom za ispravnu pretvorbu smatra se dvostruka vrijednost nosive frekvencije u usporedbi s maksimalnom vrijednošću propusnosti modulirajućeg signala. Ova vrsta modulacije je prilično jednostavna za implementaciju, ali karakterizirana je niskom otpornošću na šum.

Nestabilnost šuma javlja se zbog uskog pojasa moduliranog signala. Uglavnom se koristi u srednjim i niskofrekventnim područjima elektromagnetskog spektra.

Frekvencijska modulacija

Kao rezultat ove vrste modulacije, signal modulira frekvenciju referentnog signala, a ne snagu. Stoga, ako se magnituda signala povećava, onda se frekvencija povećava u skladu s tim. Zbog činjenice da je širina pojasa primljenog signala mnogo šira od izvorne vrijednosti signala.

Ovu modulaciju karakterizira visoka otpornost na smetnje, ali za njezinu primjenu potrebno je koristiti visokofrekventno područje.

Fazna modulacija

Tijekom ove vrste modulacije, modulirajući signal koristi fazu referentnog signala. S ovom vrstom modulacije, rezultirajući signal ima prilično širok spektar jer se faza okreće za 180 stupnjeva.

Fazna modulacija se aktivno koristi za formiranje komunikacije bez šuma u mikrovalnom području.

Neprigušene funkcije, šum, niz impulsa itd. mogu se koristiti kao nosivi signal. Dakle, kod impulsne modulacije, niz uskih impulsa se koristi kao nosivi signal, a diskretni ili analogni signal djeluje kao modulirajući signal. Budući da sekvencu impulsa karakteriziraju 4 karakteristike, postoje 4 vrste modulacije:

— frekvencija-puls;

— širina pulsa;

— amplituda-puls;

- fazno-impulsni.

LickSec > Radio komunikacija

Prvi eksperiment prijenosa govora i glazbe putem radija metodom amplitudne modulacije izveo je 1906. američki inženjer R. Fessenden. Nosivu frekvenciju od 50 kHz radio odašiljač generirao je strojni generator (alternator); između generatora i antene bio je spojen karbonski mikrofon, mijenjajući slabljenje signala u krugu. Od 1920. umjesto alternatora počeli su se koristiti generatori bazirani na vakuumskim cijevima. U drugoj polovici 1930-ih, s razvojem ultrakratkih valova, amplitudna modulacija postupno se počela zamjenjivati ​​iz VHF radiodifuzije i radiokomunikacija frekvencijskom modulacijom. Od sredine 20. stoljeća u službene i amaterske radiokomunikacije na svim frekvencijama uvedena je jednopojasna modulacija (SSB), koja ima niz važnih prednosti u odnosu na AM.

Postavljalo se pitanje prijenosa radiodifuzije na OBP, no to bi zahtijevalo zamjenu svih radiodifuzijskih prijamnika složenijim i skupljim, pa do toga nije došlo. Krajem 20. stoljeća prijelaz na digitalno emitiranje započeo je korištenjem signala s manipulacijom amplitude. Modulacija (od latinske modulacije - dimenzionalnost, dimenzionalnost) je promjena u vremenu prema zadanom zakonu parametara koji karakteriziraju bilo koji stacionarni fizički proces. Parametar oscilacije promijenjen tijekom procesa modulacije (amplituda, frekvencija, faza) određuje naziv modulacije. Prema tome, amplituda, frekvencija, faza. Moguća je i mješovita modulacija, na primjer amplitudno-fazna. Modulirani signal rezultat je superpozicije oscilacija modulirajućeg signala na oscilacije nosive frekvencije.

U mnogim slučajevima, modulirajući signal je u obliku impulsa, a rezultirajući nizovi visokofrekventnih impulsa. U višekanalnim komunikacijskim sustavima kao nositelj informacija koristi se niz radioimpulsa. Takav niz određuju četiri parametra: amplituda, frekvencija, trajanje (širina) i faza. Sukladno tome, moguće je nekoliko opcija za modulaciju impulsa. Naime: amplituda impulsa, faza impulsa, frekvencija impulsa, širina impulsa, modulacija impulsnog koda. Impulsne vrste modulacije karakterizira povećana otpornost na buku u usporedbi s modulacijom kontinuiranog harmoničnog signala.

Što se tiče dometa, AM modulacija je inferiorna u odnosu na FM, kao što se može vidjeti sa slike, amplituda signala u nekim vremenskim točkama kod AM je manja nego kod FM, stoga je kraći domet. Za prijenos nosive frekvencije konvencionalnog AM radijskog signala koristi se dio snage opreme za odašiljanje (oko 50%). Izlaz za povećanje dometa komunikacije na AM-u je prebacivanje na modulaciju s jednim bočnim pojasom, što omogućuje korištenje cijele snage odašiljačke opreme za prijenos samo korisnog signala. Postoje i druge vrste modulacija, ali su manje uobičajene ili od praktične važnosti.

Modulacija signala je proces promjene jednog signala u skladu s oblikom drugog signala.
Modulacija se provodi za prijenos podataka pomoću elektromagnetskog zračenja. Obično se sinusoidni signal (nosač) modificira. Tamo su:
- amplitudna modulacija;
- frekvencijska modulacija;

Modulacija je proces u kojem se val visoke frekvencije koristi za prijenos vala niske frekvencije.

Amplitudna modulacija
U sustavima amplitudne modulacije (AM), modulirajući val mijenja amplitudu visokofrekventnog vala nositelja. Analiza izlaznih frekvencija pokazuje prisutnost ne samo ulaznih frekvencija Fc i Fm, već i njihovog zbroja i razlike: Fc + Fm i Fc - Fm. Ako je modulirajući val složen, kao što je govorni signal, koji se sastoji od mnogo frekvencija, tada će zbrojevi i razlike različitih frekvencija zauzeti dva pojasa, jedan ispod, a drugi iznad nosive frekvencije. Zovu se gornji i donji bočni. Gornji pojas je kopija izvornog razgovornog signala, samo pomaknut na Fc frekvenciju. Donji pojas je obrnuta kopija originalnog signala, tj. visoke frekvencije u originalu su niske frekvencije na donjoj strani. Donja strana je zrcalna slika gornje strane u odnosu na frekvenciju nosača Fc. AM sustav koji prenosi i bočni baud i nositelj poznat je kao dvostruki bočni baud (DSB) sustav. Nosilac ne nosi korisne informacije i može se ukloniti, ali sa ili bez nosača, DSB signal ima dvostruko veću propusnost od izvornog signala. Za sužavanje pojasa moguće je pomaknuti ne samo nosač, već i jedan od bočnih, budući da nose iste informacije. Ova vrsta rada poznata je kao modulacija s jednim bočnim pojasom sa potisnutim nosiocem (SSB-SC - Single SideBand Suppressed Carrier).
Demodulacija AM signala postiže se miješanjem moduliranog signala s nositeljem iste frekvencije kao modulator. Izvorni signal se zatim dobiva kao zasebna frekvencija (ili frekvencijski pojas) i može se filtrirati iz drugih signala. Kada se koristi SSB-SC, nosilac demodulacije se generira lokalno i ne može se ni na koji način uskladiti s frekvencijom nositelja na modulatoru. Mala razlika između dviju frekvencija uzrokuje neusklađenost frekvencija, koja je svojstvena telefonskim krugovima.

Amplitudna modulacija pomoću digitalnih signala
Poseban slučaj amplitudne modulacije je kada se niža od dvije razine amplitude dovede na nulu, tada se proces modulacije sastoji od uključivanja i isključivanja nosioca. Međutim, valovi u prijenosnoj energiji čine ovu tehniku ​​neprikladnom za prijenos podataka preko komunikacijskih mreža.

Vrste modulacije: FM, AM, SSB
Što je dopušteno, kako vrsta modulacije utječe na domet komunikacije.
Značajke rada s SSB.
U Rusiji je u CB rasponu dopušteno koristiti frekvencijsku (FM), amplitudnu (AM) i jednopojasnu (SSB) modulaciju. Koju je modulaciju bolje odabrati za komunikaciju?

Prije svega, vaša modulacija mora odgovarati modulaciji vašeg dopisnika. Velika većina ruskih CB korisnika koristi FM. Omogućuje najkvalitetniji zvuk ako je signal dopisnika dovoljno jak. Korištenje FM-a omogućuje vam suzbijanje većine vrsta smetnji koje su amplitudne prirode. Nedostatak FM-a je visoka razina šuma detektora u nedostatku signala, što zahtijeva precizno podešavanje praga supresora šuma.

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

Radiokomunikacija pomoću jednog bočnog pojasa ima toliko velike prednosti u odnosu na AM i FM da ih je potpuno zamijenila u profesionalnim i amaterskim radiokomunikacijama. SSB se pojavio u radioamaterskim opsezima pedesetih godina. Godine 1956. u svijetu je bilo tek nekoliko desetaka amaterskih SSB radio postaja, no 1961. njihov je broj već premašio 20 tisuća. Prvi sovjetski kratkovalni operater koji je radio na SSB bio je Georgij Rumjancev (UA1DZ), jedan od najstarijih ruskih radioamatera L. Labutin (UA3CR), koji je počeo raditi na SSB 1958. godine, učinio je mnogo za popularizaciju rada na SSB.

SSB modulacija došla je u CB opseg mnogo kasnije: u inozemstvu - 90-ih, u Rusiji - tek posljednjih godina.

Glavni razlog niske upotrebe SSB u CB rasponu je viša cijena SSB primopredajnika, koja premašuje cijene AM/FM postaja za 3-5 puta, drugi razlog su osobitosti rada na SSB, koje zahtijevaju veće kvalifikacije operatera.

Kada primate postaju s SSB modulacijom, morate koristiti gumb za fino podešavanje kako biste postigli najbolju razumljivost i prirodnost glasa dopisnika. To je ono što je spriječilo široku upotrebu SSB-a u autoradiju, čije ručno podešavanje ne bi trebalo ometati vozača tijekom vožnje. Međutim, nedavno su se na tržištu pojavile sasvim pristojne SSB auto stanice, ali su cijenom samo 1,5-2 puta skuplje od AM, FM stanica, koje imaju stabilnost frekvencije sasvim dovoljnu da rade na SSB dok se automobil kreće.

Mora se imati na umu da čak i uz fino ugađanje, zvuk glasa dopisnika pri radu na SSB-u i dalje ostaje neprirodan, sa specifičnom "sintetiziranom" bojom, koja, međutim, ne ometa prijem informacija.

Glavna prednost SSB-a u odnosu na AM i FM je dobitak u snazi ​​korisnog emitiranog signala koji iznosi 9 dB, odnosno 8 puta. Prema pravilima usvojenim u Rusiji, snaga nosača CB radijske postaje s AM i FM vrstama modulacije i vršna snaga s SSB modulacijom ne bi trebala prelaziti 10 W. Odakle dolaze dobici?

S SSB modulacijom, nosilac i jedan od bočnih pojaseva se ne zrače, dopuštajući da se sva dopuštena snaga zrači kao jedan bočni pojas. Snaga prijenosa korisnih govornih informacija kod AM i FM je u najboljem slučaju 1,25 W, a kod SSB svih 10 W. Dakle, pri prijemu SSB signala od odašiljača vršne snage 10 W, čujnost će biti ista kao kod prijema AM odašiljača snage 80 W!

Međutim, prednosti SSB-a tu ne prestaju. AM i FM stanice stalno emitiraju snagu nosača, bez obzira govorite li u mikrofon ili šutite. SSB postaje ne emitiraju nikakvu snagu tijekom pauza između riječi. Osim uštede energije i olakšavanja rada izlaznog stupnja odašiljača, ovo daje dodatne prednosti pri radu u kanalu preopterećenom stanicama. Pri korištenju AM ili FM modulacija, uključivanje jače postaje u potpunosti “zatrpava” slabiju, onemogućujući prijem pri korištenju SSB-a, u pauzama između riječi jače postaje nastavlja se slušati slabija postaja. Moguće je ne samo pratiti stanicu, već i shvatiti značenje poruke. Praktično u takvim slučajevima moguće je dogovoriti prijelaz na drugu frekvenciju. Ako razina signala ometajućih postaja nije puno viša od razine primljene, a frekvencije svih postaja potpuno iste, razumjet ćete većinu informacija željene postaje, baš kao što razumijete sugovornika kada pričati kada je okružen ljudima koji razgovaraju. U praksi se frekvencije ometajućih postaja uvijek razlikuju od primljene, stoga, zbog kršenja odnosa između frekvencijskih komponenti spektra, govor dopisnika ometajućih postaja postaje nečitljiv i puno je lakše usredotočiti svu pozornost na razumljiv govor vašeg dopisnika. Ovo, naravno, vrijedi samo u slučaju smetnji od drugih SSB postaja. Ako stanica koja stvara smetnje radi s amplitudnom ili frekvencijskom modulacijom, SSB ne daje prednosti.

Zbog toga se korisnici CB raspona, u kojem ne postoji frekvencijska diferencijacija za rad s različitim vrstama modulacije, međusobno dogovaraju koji se kanali mogu koristiti samo za SSB. Tako su se CB korisnici u europskim zemljama složili da preferirano koriste D pojas za rad s SSB-om, ostavljajući C pojas za AM i FM.

Sve navedene prednosti SSB modulacije omogućuju, pod jednakim uvjetima, postizanje komunikacijskog dometa koji je 50-75% veći nego kod AM ili FM.

Odmah ću vas upozoriti: jednostavno neće uspjeti. Modulacija je previše komplicirana stvar.

Da biste razumjeli što je modulacija, morate znati što je frekvencija, pa počnimo s tim.
Na primjer, uzmimo ljuljačku: frekvencija ljuljačke je broj potpunih oscilacija, zamaha u sekundi.
Pun, to znači da je jedna oscilacija kretanje zamaha od krajnje lijeve pozicije, dolje, kroz središte do maksimalne razine na desnoj strani i zatim ponovno kroz središte do iste razine na lijevoj strani.
Obična dvorišna ljuljačka ima frekvenciju od oko 0,5 herca, što znači da puni zamah završi za 2 sekunde.
Zvučnik zvučnog stupca njiše se mnogo brže, reproducira notu "A" prve oktave (440 herca), čini 440 vibracija u sekundi.
U električnim krugovima, oscilacije su njihanje napona, od maksimalne pozitivne vrijednosti, dolje, preko nultog napona do maksimalne negativne vrijednosti, gore, kroz nulu opet do maksimalne pozitivne vrijednosti. Ili od maksimalnog napona, preko određenog prosjeka do minimuma, pa opet kroz prosjek, opet do maksimuma.
Na grafikonu (ili ekranu osciloskopa) to izgleda ovako:

Frekvencija oscilacija napona na izlazu radiostanice koja emitira nositelj na kanalu 18 mreže C u Europi bit će 27.175.000 oscilacija u sekundi ili 27 megaherca i 175 kiloherca (mega - milijun; kilo - tisuća).

Da bi modulacija bila vizualna, izmislimo dva određena signala, jedan frekvencije 1000 Hz, drugi frekvencije 3000 Hz, grafički izgledaju ovako:

Primijetimo kako su ti signali prikazani na grafikonima s lijeve strane. Ovo su grafikoni frekvencija i razina. Što je veća frekvencija signala, to će signal biti prikazan više udesno na takvom grafikonu; što je veća njegova razina (snaga), to je viša linija ovog signala na grafikonu.

Sada zamislimo da smo dodali oba ova signala, odnosno, u gotovom obliku, naš fiktivni test signal je zbroj dva signala. Kako ste to spojili? Vrlo je jednostavno – stavili smo mikrofon i ispred njega posjeli dvoje ljudi: muškarac koji je vrištao na frekvenciji od 1000 Hz i žena koja je cviljela na 3000 Hz, na izlazu mikrofona dobili smo naš testni signal koji izgleda ovako :

A upravo tim testnim signalom ćemo “nahraniti” mikrofonski ulaz našeg fiktivnog odašiljača, proučavajući što se proizvodi na izlazu (na anteni) i kako sve to utječe na razumljivost i domet komunikacije.

Općenito o modulaciji

Modulirani nosivi signal na izlazu bilo kojeg odašiljača u svakom slučaju (s bilo kojom modulacijom) dobiva se zbrajanjem ili množenjem nosivog signala sa signalom koji treba odašiljati, npr. signalom iz izlaza mikrofona. Jedina razlika između modulacija je što se množi, čemu se dodaje i u kojem se dijelu kruga odašiljača to događa.
Što se tiče prijema, sve se svodi na to da se iz primljenog signala izdvoji ono čime je signal moduliran, da se to pojača i učini razumljivim (čujnim, vidljivim).

Amplitudna modulacija - AM (AM, amplitudna modulacija)

Kao što vidite, s amplitudnom modulacijom, razina napona visokofrekventnih (nosećih) oscilacija izravno ovisi o veličini napona koji dolazi iz mikrofona.
Povećava se napon na izlazu mikrofona, a povećava se i nosivi napon na izlazu predajnika, odnosno veća snaga na izlazu, manji napon iz mikrofona, manji napon na izlazu. Kada je napon na izlazu mikrofona na određenom središnjem položaju, odašiljač emitira određenu središnju snagu (s AM modulacijom na 100% i tišinom ispred mikrofona na 50% snage).
Dubina AM modulacije je razina utjecaja signala iz mikrofona na razinu izlazne snage odašiljača. Ako je kolebanje 30%, tada će najjači negativni impuls napona iz mikrofona smanjiti razinu izlaznog nosača za 30% maksimalne snage.
A ovako izgleda spektar signala s AM modulacijom (raspodjela njegovih komponenti po frekvenciji):

U središtu, na frekvenciji od 27175000 Hz, nalazi se nosilac, a niže i više frekvencije su "bočne trake", odnosno zbroj nosivog signala i audio frekvencija našeg ispitnog signala:
27175000+1000Hz i 27175000-1000Hz
27175000+3000Hz i 27175000-3000Hz
Nosilac-minus-audio signali su donji bočni pojas, a nosilac-plus-audio signali su gornji bočni pojas.
Nije teško primijetiti da je samo jedan bočni pojas dovoljan za prijenos informacija, drugi samo ponavlja istu informaciju, ali samo sa suprotnim predznakom, trošeći snagu odašiljača na zračenje te duple informacije u eter.
Ako uklonite nosač, koji uopće ne sadrži nikakve korisne informacije, i jedan od bočnih pojaseva, dobit ćete SSB modulaciju (na ruskom: OBP) - modulaciju s jednim bočnim pojasom i bez nositelja (jednopojasna modulacija).

SSB modulacija (SSB, jednopojasna modulacija)

Ovako izgleda SSB na izlazu odašiljača:

Može se vidjeti da se ovaj signal ne razlikuje mnogo od AM modulacije. Razumljivo, SSB je nastavak AM-a, odnosno SSB nastaje iz AM modulacije, iz čijeg se signala uklanjaju nepotrebni bočni pojas i nosilac.
Ako pogledate spektar signala, razlika je očita:

Ne postoji ni nosilac ni duplikat bočnog pojasa (ovaj grafikon prikazuje USB, tj. jednopojasnu modulaciju, gdje je gornji bočni pojas ostavljen, tu je i LSB, to je kada je donji bočni pojas ostavljen).
Nema nosača, nema rezervne strane - sva snaga odašiljača troši se samo na prijenos korisnih informacija.
Jednostavno je nemoguće primiti takvu modulaciju na običnom AM prijemniku. Za primanje morate vratiti "polazište" - prijevoznika. To je jednostavno učiniti - poznata je frekvencija na kojoj odašiljač radi, što znači da samo trebate dodati nositelja iste frekvencije i početna točka će se pojaviti. Znatiželjni čitatelj vjerojatno je već primijetio da ako frekvencija odašiljača nije poznata, tada će početna točka biti netočna, dodat ćemo pogrešan nositelj, što ćemo čuti? A u isto vrijeme čut ćemo glas ili "bika" ili "gnoma". To će se dogoditi jer prijemnik u ovoj vrsti modulacije ne zna koje smo frekvencije imali u početku, je li to bilo 1000Hz i 3000Hz, ili 2000Hz i 4000Hz, ili 500Hz i 2500Hz - "udaljenosti" između frekvencija su točne, ali je počeo pomak, što rezultira ili "pi-pi-pi" ili "boo-boo-boo".

CW modulacija (telegraf)

S telegrafom je sve jednostavno - to je 100% AM modulacijski signal, samo oštar: ili postoji signal na izlazu odašiljača ili ga nema. Tipka telegrafa je pritisnuta - ima signala, otpuštena - nema ništa.
Telegraf na kartama izgleda ovako:

Prema tome, spektar telegrafskog signala:

Odnosno, frekvencija nosača je 100% modulirana pritiskom na telegrafsku tipku.
Zašto na spektru postoje 2 šipke, koje lagano odstupaju od signala "središnje frekvencije", a ne samo jedna - nositelj?
Ovdje je sve jednostavno: kako god bilo, telegraf je AM, a AM je zbroj signala nosača i modulacije, budući da je telegraf (Morseov kod) niz pritisaka na tipke, to su također oscilacije s određenom frekvencijom, iako niska u usporedbi sa zvukom. Upravo pri frekvenciji pritiskanja tipke bočne trake telegrafskog signala odmiču od nosača.
Kako prenositi takve signale?
U najjednostavnijem slučaju - pritiskom na tipku za prijenos tijekom tišine ispred mikrofona.
Kako primati takve signale?
Za primanje morate pretvoriti nosač koji se pojavljuje u eteru u vrijeme pritiskanja tipki u zvuk. Postoji mnogo metoda, najjednostavniji je spojiti strujni krug na izlaz detektora AM prijamnika koji daje zvučni signal svaki put kada se na detektoru pojavi napon (tj. nosilac se dovodi na detektor). Složeniji i razumniji način je pomiješati signal koji dolazi iz zraka sa signalom generatora (lokalnog oscilatora) ugrađenog u prijamnik, a razliku u signalima unijeti u audio pojačalo. Dakle, ako je frekvencija signala u eteru 27175000Hz, frekvencija generatora prijemnika 27174000, tada će na ulazu audio pojačala biti primljen signal 27175000+27174000=54349000Hz i 27175000-27174000=1000Hz, naravno prvi od njih nije audio signal, nego radio signal, audio pojačalo ga neće pojačati, ali ovo drugo, 1000Hz, je već čujni zvuk i pojačat će ga i čut ćemo "piiiiii" dok je na njemu nosač zrak i tišina (buka zraka) kada nema.
Usput, kada dvije osobe počnu emitirati u isto vrijeme, mislim da su mnogi ljudi primijetili "piiiiii" efekt koji nastaje zbrajanjem i oduzimanjem nosilaca u prijemniku. Ono što se čuje je razlika između signala nosača koji se javljaju u našem prijemniku.

FM modulacija (FM, frekvencijska modulacija)

Stvarna bit frekvencijske modulacije je jednostavna: noseća frekvencija lagano se mijenja u vremenu s naponom na izlazu mikrofona. Kada se napon na mikrofonu povećava, povećava se i frekvencija; kada se napon na izlazu mikrofona smanjuje, nosiva frekvencija također opada.
Smanjenje i povećanje nosive frekvencije događa se u malim granicama, na primjer, za CB radio postaje to je plus/minus 3000 Hz s nosećom frekvencijom od oko 27 000 000 Hz, za FM radio postaje plus/minus 100 000 Hz.
Parametar FM modulacije - indeks modulacije. Omjer zvuka maksimalne frekvencije koju će mikrofonsko pojačalo odašiljača prenijeti i maksimalne promjene nosive frekvencije pri najglasnijem zvuku. Nije teško uočiti da je za CB to 1 (ili 3000/3000), a za FM radio postaje otprilike 6 ... 7 (100000/15000).
Kod FM modulacije, razina nosača (snaga signala odašiljača) uvijek je konstantna; ne mijenja se ovisno o glasnoći zvukova ispred mikrofona.
U grafičkom obliku, na izlazu FM transmitera, modulacija izgleda ovako:

Kod FM modulacije, kao i kod AM, na izlazu odašiljača postoje i nosilac i dva bočna pojasa, budući da se nosiva frekvencija klati u vremenu s modulirajućim signalom, odmičući se od središta:

DSB, DChT, fazna i druge vrste modulacije

Da budemo pošteni, treba napomenuti da postoje i druge vrste modulacije nosača:
DSB - dva bočna pojasa i bez nosača. DSB, u biti AM modulacija u kojoj je nosilac uklonjen (izrezan, potisnut).
DCT - dvofrekventni telegraf, zapravo nije ništa drugo nego frekvencijska modulacija, već pritiskom na telegrafsku tipku. Na primjer, točka odgovara pomaku nositelja od 1000 Hz, a crtica odgovara 1500 Hz.
Fazna modulacija – modulacija faze nositelja. Frekvencijska modulacija na malim indeksima 1-2 je u biti fazna modulacija.

U nekim sustavima (televizija, FM stereo emitiranje) modulaciju nosioca provodi drugi modulirani nosilac, a on već nosi korisnu informaciju.
Na primjer, pojednostavljeno rečeno, FM stereo emitirani signal je nosač moduliran frekvencijskom modulacijom, a sam signal je nosilac moduliran DSB modulacijama, gdje je jedan bočni pojas signal lijevog kanala, a drugi bočni pojas desni audio kanal signal.

Važni aspekti prijema i odašiljanja AM, FM i SSB signala

Budući da su AM i SSB modulacije u kojima je izlazni signal odašiljača proporcionalan naponu koji dolazi iz mikrofona, važno je da bude linearno pojačan i na prijemnoj i na odašiljačkoj strani. To jest, ako pojačalo pojačava 10 puta, tada s naponom na svom ulazu od 1 volta, izlaz bi trebao biti 10 volti, a sa 17 volti na ulazu, izlaz bi trebao biti točno 170 volti. Ako pojačalo nije linearno, odnosno na ulaznom naponu od 1 volta pojačanje je 10, a na izlazu 10 volti, a na 17 volti na ulazu pojačanje je samo 5, a na izlazu 85 volti, tada je izobličenje pojavit će se - hripanje i gunđanje s glasnim zvukovima ispred mikrofona. Ako je dobitak, naprotiv, manji za male ulazne signale, tada će doći do piskanja s tihim zvukovima i neugodnih prizvuka čak i kod glasnih (jer na početku svoje vibracije svaki zvuk prolazi kroz zonu blizu nule).
Posebno je važna linearnost pojačala za SSB modulaciju.

Za izjednačavanje razina signala u AM i SSB prijemnicima koriste se posebne komponente sklopa - automatski regulatori pojačanja (AGC sklopovi). Zadatak AGC-a je odabrati takvo pojačanje prijemnih čvorova da i jaki signal (od bliskog dopisnika) i slab (od udaljenog) na kraju ispadnu približno isti. Ako se ne koristi AGC, tada će se slabi signali čuti tiho, a jaki će rastrgati emiter zvuka prijemnika na komadiće, kao što kap nikotina rastrgne hrčka. Ako AGC prebrzo reagira na promjenu razine, tada će početi ne samo izjednačavati razine signala iz bliskih i udaljenih korespondenata, već i "gušiti" modulaciju unutar signala - smanjujući pojačanje kada se napon povećava i povećavajući ga kada se napon smanjuje, smanjujući svu modulaciju na nemodulirani signal.

FM modulacija ne zahtijeva posebnu linearnost pojačala; kod FM modulacije informacija se prenosi promjenom frekvencije i nikakvo izobličenje ili ograničenje razine signala ne može promijeniti frekvenciju signala. Zapravo, u FM prijemniku mora biti instaliran limiter razine signala, jer razina nije važna, važna je frekvencija, a promjena razine samo će ometati isticanje promjena frekvencije i pretvaranje FM nosača u zvuk signala s koji je moduliran.
Inače, upravo zato što su u FM prijemniku svi signali ograničeni, odnosno slabi šumovi imaju gotovo istu razinu kao i jaki korisni signal, u nedostatku FM signala detektor (demodulator) stvara toliko buke - pokušava istaknuti promjenu frekvencije buke na ulazu prijamnika i buke samog prijamnika, a kod buke je promjena frekvencije vrlo velika i nasumična pa se čuju nasumični jaki zvukovi: glasan šum.
U AM i SSB prijamniku ima manje šuma u nedostatku signala, budući da je sam šum prijemnika još uvijek niske razine, a šum na ulazu je niske razine u usporedbi s korisnim signalom, a za AM i SSB je razina koja je važna.

Za telegraf linearnost također nije bitna, informacija se prenosi samom prisutnošću ili odsutnošću nositelja, a njezina je razina tek sekundarni parametar.

FM, AM i SSB na sluh

U AM i SSB signalima, impulsni šum je mnogo uočljiviji, kao što je pucketanje zvuka neispravnih paljenja automobila, škljocanje pražnjenja munje ili tutnjava iz pretvarača pulsnog napona.
Što je signal slabiji, to je njegova snaga niža, zvuk na izlazu prijemnika je tiši, a što je jači, to je glasniji. Iako AGC obavlja svoj posao izravnavanjem razina signala, njegove mogućnosti nisu beskrajne.
Za SSB modulaciju gotovo je nemoguće koristiti prigušivač buke i općenito razumjeti kada je drugi dopisnik pustio prijenos, jer kada je tišina ispred mikrofona u SSB-u, odašiljač ne zrači ništa u zrak - postoji bez nosača, a ako je tišina ispred mikrofona, onda nema bočnih traka.

Na FM signale manje utječe impulsni šum, ali visoka razina šuma FM detektora čini nepodnošljivim sjediti bez squelcha u nedostatku signala. Svaki put kada se prijenos dopisnika isključi u prijemniku, prati ga karakterističan "poof" - detektor je već počeo pretvarati buku u zvuk, ali prigušivač buke još nije zatvoren.

Slušate li AM prijemnik na FM prijemniku ili obrnuto, čut ćete gunđanje, ali ipak možete razaznati o čemu pričaju. Ako slušate SSB na FM ili AM prijemniku, dobit ćete samo divlju audio zbrku "oink-zhu-zhu-bzhu" i apsolutno nikakvu razumljivost.
Na SSB prijemniku možete savršeno slušati CW (telegraf), AM i, uz nešto izobličenja, FM s niskim indeksima modulacije.

Ako su upaljene dvije ili više AM ili FM radijskih postaja na istoj frekvenciji u isto vrijeme, onda dobijete zbrku nosača, nekakvo škripanje i škripu među kojima ne možete ništa razaznati.
Ako se dva ili više SSB odašiljača uključe na istoj frekvenciji, tada će se u prijemniku čuti svi koji su govorili, jer SSB nema nosača i nema se što tući (miješati dok ne zazviždi). Možete čuti sve, kao da su svi sjedili u istoj prostoriji i počeli govoriti odjednom.

Ako u AM ili FM frekvencija prijemnika ne odgovara točno frekvenciji odašiljača, tada se na glasnim zvukovima pojavljuju izobličenje i "šištanje".
Ako se frekvencija SSB odašiljača mijenja u vremenu s razinom signala (na primjer, oprema nema dovoljno snage), tada se u glasu može čuti grgljanje. Ako frekvencija prijemnika ili odašiljača pluta, onda zvuk pluta u frekvenciji, zatim "mrmlja", a zatim "cvrkuće".

Učinkovitost tipova modulacije - AM, FM i SSB

Teoretski, naglašavam - teoretski, uz jednaku snagu odašiljača, domet komunikacije će ovisiti o vrsti modulacije na sljedeći način:
AM = Udaljenost * 1
Svjetsko prvenstvo = udaljenost * 1
SSB = Udaljenost * 2
U toj istoj teoriji, energetski, SSB nadmašuje AM 4 puta u snazi ​​ili 2 puta u naponu. Dobitak se pojavljuje zbog činjenice da se snaga odašiljača ne troši na emitiranje beskorisnog nosioca i rasipno dupliciranje informacija drugog bočnog pojasa.
U praksi je dobitak manji jer ljudski mozak nije naviknut čuti šum zračnih valova u pauzama između glasnih zvukova i razumljivost donekle trpi.
FM je također modulacija "s iznenađenjem" - neke pametne knjige kažu da AM i FM nisu bolji jedan od drugog, pa čak i FM je lošiji, drugi tvrde da s niskim indeksima modulacije (a to su CB i amaterske radio stanice) FM nadmašuje AM 1,5 puta. Zapravo, prema subjektivnom mišljenju autora, FM je oko 1,5 puta "probojniji" od AM-a, prvenstveno zato što je FM manje osjetljiv na impulsni šum i fluktuacije razine signala.

AM, FM i SSB oprema u smislu složenosti i pretvaranja jedne u drugu

Najsloženija oprema je SSB.
U stvari, SSB uređaj može bez problema raditi u AM ili FM nakon neznatnih izmjena.
Gotovo je nemoguće pretvoriti AM ili FM primopredajnik u SSB (morat ćete uvesti mnogo, mnogo dodatnih komponenti u krug i potpuno prepraviti jedinicu odašiljača).
Od autora: osobno mi se pretvaranje AM ili FM uređaja u SSB čini potpuno suludo.
Sastavio sam SSB uređaj od nule, ali ne da pretvorim AM ili FM u SSB.

Drugi najteži je FM aparat.
Naime, FM uređaj već u prijemniku sadrži sve što je potrebno za detekciju AM signala, budući da ima i AGC (automatsku kontrolu pojačanja), a samim tim i detektor razine primljenog nosioca, odnosno punu -napredni AM prijamnik, radi samo negdje tamo, unutra (supresor praga šuma također radi iz ovog dijela kruga).
Bit će teže s odašiljačem, jer gotovo svi njegovi stupnjevi rade u nelinearnom načinu rada.
Od autora: moguće je to ponoviti, ali nikada nije bilo potrebe za tim.

AM oprema je najjednostavnija.
Za pretvorbu AM prijamnika u FM morat ćete uvesti nove komponente - limiter i FM detektor. Zapravo, limiter i FM detektor su 1 mikro krug i nekoliko dijelova.
Pretvaranje AM odašiljača u FM puno je jednostavnije, jer trebate samo uvesti lanac koji će "brbljati" noseću frekvenciju u ritmu s naponom koji dolazi iz mikrofona.
Od autora: Konvertirao sam AM primopredajnik u AM/FM nekoliko puta, posebno CB radio stanice “Cobra 23 plus” i “Cobra 19 plus”.