Metodat e modulimit

Për përputhjen e spektrit sinjale dixhitale Me gjerësinë e brezit të kanalit, përdoren lloje të ndryshme të modulimit. Dallohen këto lloje të modulimit: modulimi analog, analog-dixhital dhe dixhital-analog.

Modulimi është procesi i konvertimit të një sinjali modulues informacioni në një formë të përshtatshme për transmetim në kanalin përkatës me ndryshimin e parametrave të një sinjali tjetër bartës. Parametrat e sinjalit bartës janë amplituda, frekuenca, faza e tij.

Modulimi analog përdoret për të kthyer një sinjal informacioni analog në një sinjal tjetër bartës analog. Cili prej parametrave është ndryshuar, merren llojet e mëposhtme të modulimit analog.

Modulimi i amplitudës AM - sinjal informacioni koduar si një ndryshim në amplituda e sinjalit bartës. Ky lloj modulimi përdoret në sistemin e transmetimit radiofonik.

Modulimi i frekuencës FM (modulimi i frekuencës) - sinjali i informacionit është i koduar si frekuenca e sinjalit bartës. Ky lloj modulimi përdoret në sistemet e transmetimit televiziv dhe sistemet satelitore komunikimet.

Modulimi i fazës PM (modulimi i fazës) - kodon sinjalin e informacionit në formën e një ndryshimi fazor (zhvendosje në kohë) të sinjalit bartës. Ky lloj modulimi përdoret në të njëjtat sisteme si FM. Nëse ndryshojnë disa parametra, është e mundur të merret, përkatësisht, modulimi amplitudë-fazë ose frekuencë-fazë.

Dixhital - modulimi analog përdoret për të kthyer sinjalet dixhitale në formë analoge (për shembull, në modeme).

Për sinjalet dixhitale, funksioni modulues merr vlera diskrete (0,1) ose (1, -1), gjë që çon në ndryshime të menjëhershme në parametrat e sinjalit bartës. Ky modulim quhet manipulim.

Dallohen llojet e mëposhtme të modulimit dixhital-analog:

Modulimi dixhital-analog me zhvendosje amplitude ASK (Amplitude Shift Keying) - sinjali i informacionit kodon ndryshimet në amplituda e sinjalit bartës.

Kodimi i zhvendosjes së frekuencës FSK ( Zhvendosja e frekuencës Keying) - një sinjal informacioni kodon një ndryshim në frekuencën (zhvendosjen e kohës) të sinjalit bartës. Në varësi të numrit të intervaleve të ndërrimit të përdorura, kjo metodë lejon që disa bit informacioni të përfaqësohen nga një sinjal i moduluar.

Kodimi PSK (Phase Shift Keying) – sinjali i informacionit kodohet duke ndryshuar fazën (zhvendosjen) e sinjalit bartës. Bëhet dallimi midis modulimit të fazës absolute dhe relative.

Me modulimin absolut të fazës me dy pozicione BPSK (Binary Phase Shift Keying), faza e lëkundjes së moduluar me një sinjal hyrës prej binar "0" përkon me vlerën e fazës së sinjalit referues (bartës) dhe me një sinjal binar "1 ” ndryshon në të kundërtën.

Në rastin e modulimit të fazës diferenciale (DPSK), faza e lëkundjes aktuale nuk ndryshon në lidhje me lëkundjen e referencës, por më tepër në raport me fazën e mesazhit të mëparshëm.

Për të rritur shpejtësinë e rrjedhës së informacionit, përdoret gjerësisht modulimi i fazës me shumë pozicione me vlera të zhvendosjes së fazave 4, 8 dhe 16. Me modulimin me 4 pozicione, një sekuencë bitësh kombinohet në dy bit (në dibit) duke përdorur diferencat fazore të parcelave ngjitur 0º, 90º, 180º, 270º.

Me modulimin me 8 pozicione, rryma ndahet në 3 bit (tribite), dhe me modulimin me 16 pozicione, rryma ndahet në katër bit (katërbit). Këndet e fazës midis vektorëve në rastin e parë ndryshojnë me 45º, në të dytën - me 22.5º.

Diagramet fazore të frekuencave quhen konstelacione sinjalesh. Për të marrë lëkundje të moduluara me një numër zhvendosjesh të fazës së sinjalit më të madh se dy, përdoren dy sinjale, të zhvendosur me 90 0, d.m.th. ndodhet ne shesh. Në këtë rast, ata flasin për modulimin e fazës kuadratike QPSK (Quadrature Phase Shift Keying).

Shpejtësia e informacionit gjatë transmetimit me shumë pozicione rritet me log m herë, d.m.th. nëse m = 4 (kyçja me katër pozicione) shpejtësia e transmetimit është 2 herë më e lartë, me m = 16 (kyçja me 16 pozicione) shpejtësia rritet katër herë.

Modulimi i amplitudës kuadratike QAM (Kuadrature Amplitude Modulation) - sinjali i informacionit kodon një ndryshim në amplituda dhe fazën e sinjalit bartës.

Në të njëjtën kohë, përdoren dy lëkundje harmonike, të zhvendosura në fazë me 90 0.

Në transmetues, njëri nga komponentët është në fazë me frekuencën bartëse, i dyti është në kuadraturë në lidhje me lëkundjen. Me fjalë të tjera, ka bartës kosinus dhe sinus (kuadraturë). Me këtë modulim, gjendjet e sinjalit bartës mund të përshkruhen me amplituda dhe faza të ndryshme.

Figura 1.13 tregon modulimin e bartësit me katër nivele.

Figura 1.13

Në një plan, procesi i kodimit mund të përfaqësohet duke vizatuar në sistemin kartezian amplituda e lëkundjes në fazë përgjatë boshtit të ordinatave dhe amplituda e komponentit të kuadraturës përgjatë boshtit të abshisës. Si rezultat, rezulton se çdo variant i amplitudave të modelimit korrespondon me një pikë të caktuar në planin e sinjalit. Nëse tani e ndajmë rrjedhën e informacionit dixhital në blloqe me një gjatësi fikse dhe i caktojmë çdo vlere të sekuencës së biteve një amplitudë të caktuar të këtyre komponentëve, duke marrë parasysh shenjën, marrim një korrespondencë një-për-një midis pikave të sinjalit në plani dhe sekuenca e biteve hyrëse. Grafikisht kjo përshkruhet në formën e të ashtuquajturit plejadë sinjalizuese. Korrespondenca midis grupeve të bitave dhe pikave të plejadës zgjidhet në atë mënyrë që pikat fqinje të ndryshojnë në numrin minimal të biteve, dhe pikërisht në bitet më domethënëse. Metoda e kodimit QAM8 karakterizohet nga tetë kombinime të mundshme të biteve.

Figura 1.14 tregon një konstelacion pasqyre, dhe Tabela 1.9 përcakton gjendjet për këtë kodim.

Figura 1.14

Tabela 1.9

Figura 1.15 tregon konstelacionin e pasqyrës kur kodohet QAM – 16

TCM (Trellis Coded Modulation) është i ngjashëm me QAM, por një bit shtesë përfshihet në sinjalin e transmetuar për korrigjimin e gabimit.

Figura 1.15

Modulimi i amplitudës-fazë me shtypjen e bartësit dhe transmetimin e një brezi anësor CAP (Carrier less Amplitude and Phase Modulation) bazohet në faktin se transmetimi i dy brezave anësor të një sinjali të moduluar është informalisht i tepërt. Duke transmetuar informacion duke përdorur një brez anësor, fuqia e sinjalit dhe gjerësia e brezit të kanalit të komunikimit mund të përdoren në mënyrë më efikase. Kur gjenerohen sinjale CAP në anën transmetuese, komponentët në fazë dhe kuadratikë i nënshtrohen filtrimit shtesë përpara përmbledhjes në modulator. Demodulimi i sinjaleve CAP në anën marrëse kryhet duke kryer rikuperimin paraprak të transportuesit. Kjo është një formë adaptive e kodit QAM. Kjo metodë lejon që vlerat e simboleve të rregullohen bazuar në gjendjen e linjës (p.sh. zhurma) në fillim të lidhjes.

Metoda e transmetimit me shumë frekuencë DMT (Modulim diskret me shumë ton) përdor transmetimin e njëkohshëm të sinjaleve QAM në breza të ndryshëm frekuencash. Të gjitha diapazoni i frekuencës ndarë në disa zona gjerësi fikse. Secili prej këtyre seksioneve përdoret për të organizuar një kanal të pavarur të transmetimit të të dhënave. Transmetuesi, duke marrë parasysh nivelin e ndërhyrjes në çdo seksion, zgjedh një skemë modulimi. Nëse zona ka një nivel të ulët zhurme, përdoret një algoritëm me një numër të madh pozicionesh, për shembull, QAM-64. Në zonat më të zhurmshme, më shumë algoritme të thjeshta p.sh. QPSK. Gjatë transmetimit të të dhënave, informacioni shpërndahet ndërmjet kanaleve në proporcion me kapacitetin e tyre.

Metoda DMT specifikohet në standardin T1.413 të zhvilluar nga Instituti Kombëtar i Standardeve Amerikane, sipas të cilit në kanal janë specifikuar 256 nënkanale, gjerësia e brezit të secilit nënkanal është 4.3125 kHz. Çdo nënkanal modulohet në mënyrë të pavarur duke përdorur teknikën diskrete të modulimit QAM. Sinjali transmetohet duke përdorur rrymë DC me një gjerësi brezi prej 1,104 MHz; teorike xhiros për të dhënat me një gjerësi brezi prej 1,104 MHz është 16,384 Mbit/s. DMT është miratuar nga ANSI si standardi i kodimit për linjat T1 dhe përdoret në sistemet e sinjalizimit ADSL.

OFDM (Multipleksimi ortogonal i ndarjes së frekuencës) - rast i veçantë Metoda e transmetimit DMT. Thelbi i metodës OFDM është se rryma e të dhënave të transmetuara shpërndahet në nënkanale të shumëfishta frekuencash dhe transmetimi kryhet paralelisht në të gjitha këto nënkanale. Shpejtësi e lartë transmetimi arrihet për shkak të tillë transmetimi i njëkohshëm. Për të kursyer përdorimin e të gjithë gjerësisë së brezit të një kanali të ndarë në nënkanale, është e dëshirueshme që nënkanalet të rregullohen sa më afër që të jetë e mundur. Në rrjete, diapazoni i frekuencës 5.2 GHz ndahet në 12 kanale jo të mbivendosura me një gjerësi brezi prej 20 MHz. Çdo kanal është i ndarë në 64 nënkanale me një gjerësi brezi prej 912.5 kHz. Për transmetimin e të dhënave përdoren 48 nënkanale. Katër shërbejnë për të transmetuar dridhjet e referencës dhe 6 nënkanale në të djathtë dhe në të majtë shërbejnë si breza mbrojtës. Në cilindo nga kanalet mund të transmetoni me një shpejtësi prej 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 ose 54 Mbit/s. Kjo përcaktohet nga faza e zgjedhur ose modulimi amplitudë-fazor me BPSK – 6 Mbit/s, me QPSK – 12 Mbit/s, me QAM – 16 – 24 Mbit/s, me QA_-64 – 54 Mbit/s.

Modulimi analog në dixhital Përdoret për konvertimin e sinjaleve analoge në formë dixhitale, i pershtatshem per transmetim nga kanalet dixhitale komunikimet (DS – shërbimi dixhital).

Dallohen llojet e mëposhtme të modulimit të tillë:

1. Modulimi Delta - DM (modulimi delta) - një sinjal analog përfaqësohet nga një sekuencë bitesh, vlerat e të cilave përcaktohen nga një ndryshim në nivelin e sinjalit analog në krahasim me vlerën e mëparshme.

6. Llojet e modulimit. Hyrje në specialitet

6. Llojet e modulimit

Parimet e sinjalizimit telekomunikues

Transferimi i një sinjali nga një pikë e hapësirës në tjetrën kryhet nga një sistem telekomunikacioni. Një sinjal elektrik është në thelb një formë e paraqitjes së një mesazhi për transmetim nga një sistem telekomunikacioni.

Burimi i mesazhit (Fig. 6.1) gjeneron një mesazh a(t), i cili, duke përdorur pajisje speciale, konvertohet në sinjal elektrik s(t). Gjatë transmetimit të të folurit, ky transformim kryhet nga një mikrofon, kur transmetohet një imazh - nga një tub me rreze katodë, kur transmetohet një telegram - nga pjesa transmetuese e aparatit telegrafik.

Për të transmetuar një sinjal në një sistem telekomunikacioni, duhet të përdorni një lloj transportuesi. Është e natyrshme të përdoren si bartës ato objekte materiale që priren të lëvizin në hapësirë, për shembull, fusha elektromagnetike në tela ( lidhje me tela), në hapësirë ​​të hapur (radiokomunikim), rreze drite (komunikim optik). Në Fig. 6.2 tregon përdorimin e shkallës së frekuencës dhe valës lloje të ndryshme për lloje të ndryshme komunikimi.

Kështu, në pikën e transmetimit (Fig. 6.1), sinjali primar s(t) duhet të shndërrohet në një sinjal v(t), i përshtatshëm për transmetimin e tij mbi mediumin përkatës të përhapjes. Në pikën e marrjes, kryhet konvertimi i kundërt. Në disa raste (për shembull, kur mediumi i përhapjes është një palë tela fizike, si në një qytet komunikimi telefonik) konvertimi i sinjalit të specifikuar mund të mungojë.

Sinjali i dërguar në pikën e marrjes duhet të kthehet përsëri në një mesazh (për shembull, duke përdorur një telefon ose altoparlant për transmetimin e zërit, tub me rreze katodë në transmetimi i imazhit, pjesa marrëse e aparatit telegrafik kur transmetohet një telegram) dhe më pas i transmetohet marrësit.

Transmetimi i informacionit shoqërohet gjithmonë nga efektet e pashmangshme të ndërhyrjeve dhe shtrembërimeve. Kjo çon në faktin se sinjali në dalje të sistemit të telekomunikacionit dhe mesazhi i marrë mund të ndryshojnë në një farë mase nga sinjali në hyrje s(t) dhe mesazhi i transmetuar a(t). Shkalla e korrespondencës së mesazhit të marrë me atë të transmetuar quhet saktësia e transmetimit të informacionit.

Për mesazhe të ndryshme, cilësia e transmetimit të tyre vlerësohet ndryshe. Pranuar mesazh telefonik duhet të jetë mjaft i lexueshëm, abonenti duhet të jetë i dallueshëm. Ekziston një standard për një mesazh televiziv (një tabelë në Ekrani i televizorit), i cili vlerëson cilësinë e imazhit të marrë.

Vlerësimi sasior i besnikërisë së transmetimit mesazhe diskrete Raporti i numrit të elementeve të mesazhit të pranuar gabimisht me numrin e elementeve të transmetuara është shkalla e gabimit (ose shkalla e gabimit).

Modulimi i amplitudës

Në mënyrë tipike, një lëkundje harmonike me frekuencë të lartë, një lëkundje bartëse, përdoret si bartës. Procesi i transformimit të sinjalit primar konsiston në ndryshimin e një ose më shumë parametrave të valës bartëse sipas ligjit të ndryshimeve në sinjalin primar (d.m.th., pajisja e valës bartëse me shenja të sinjalit primar) dhe quhet modulim.

Le të shkruajmë lëkundjen harmonike të zgjedhur si bartës në formën e mëposhtme:

Ky lëkundje karakterizohet plotësisht nga tre parametra: amplituda V, frekuenca w dhe faza fillestare j. Modulimi mund të realizohet duke ndryshuar ndonjë nga tre parametrat sipas ligjit të sinjalit të transmetuar.

Ndryshimi në kohë i amplitudës së lëkundjes së bartësit është proporcional me sinjalin primar s(t), d.m.th. V(t) = V + kAM s(t), ku kAM është koeficienti i proporcionalitetit, quhet modulim amplitudë (AM).

Lëkundja e bartësit me amplitudë të moduluar sipas ligjit të sinjalit primar është i barabartë me: v(t) = V(t)cos(wt + j). Nëse përdorim të njëjtin lëkundje harmonike (por me një frekuencë më të ulët W) s(t) = ScosWt si sinjal primar, atëherë lëkundjet e moduluara do të shkruhet në formën (për thjeshtësi merret j = 0): v(t ) = (V + kAMScosWt) coswt.

Le të nxjerrim V nga kllapat dhe të shënojmë DV = kAMS dhe MAM = = DV/V. Pastaj

Parametri MAM = DV/V quhet thellësia e modulimit të amplitudës. Në MAM = 0 nuk ka modulim dhe v(t) = v0(t), d.m.th. fitojmë një lëkundje bartëse të pamoduluar (2.1). Në mënyrë tipike, amplituda e bartësit zgjidhet të jetë më e madhe se amplituda e sinjalit primar, kështu që MAM është 1.

Në Fig. Figura 6.3 tregon formën e sinjalit të transmetuar (a), lëkundjen e bartësit përpara modulimit (b) dhe lëkundjen e bartësit të moduluar nga amplituda (c).

Pasi kemi shumëzuar në (6.2), marrim se lëkundjet e moduluara nga amplituda

përbëhet nga shuma e tre komponentëve harmonikë me frekuenca w, w + W dhe w – W dhe amplituda V, MAMV/2 dhe MAMV/2, përkatësisht. Kështu, spektri i një lëkundjeje të moduluar nga amplituda (ose lëkundje AM) përbëhet nga frekuenca e lëkundjes së bartësit dhe dy frekuenca anësore, simetrike në raport me bartësin, me të njëjtat amplituda (Fig. 6.4, b). Spektri i sinjalit primar s(t) është paraqitur në Fig. 6.4, a.

Nëse sinjali primar është kompleks dhe spektri i tij është i kufizuar nga frekuencat dhe (Fig. 6.4, c), atëherë spektri i dridhjes AM do të përbëhet nga një dridhje bartëse dhe dy breza anësore, simetrike në lidhje me bartësin (Fig. 6.4, d. ).

Analiza e marrëdhënieve të energjisë tregon se fuqia kryesore e dridhjes AM përmbahet në dridhjen e bartësit, e cila nuk përmban informacione të dobishme. Shirit anësor të poshtëm dhe të sipërm mbajnë të njëjtin informacion dhe kanë fuqi më të ulët.

Modulimi i këndit

Është e mundur të ndryshohet në kohë në proporcion me sinjalin primar s(t) jo amplituda, por frekuenca e lëkundjes së bartësit:

ku është koeficienti i proporcionalitetit; vlera quhet devijimi i frekuencës (në fakt, ky është devijimi maksimal i frekuencës së sinjalit të moduluar nga frekuenca e lëkundjes së bartësit).

Ky lloj modulimi quhet modulim i frekuencës. Në Fig. 6.5 tregon ndryshimin në frekuencën e dridhjes së bartësit kur modulimi i frekuencës.

Kur ndryshojmë fazën e lëkundjes së bartësit, marrim modulimin e fazës

ku është koeficienti i proporcionalitetit; – indeksi i modulimit të fazës.

Ekziston një marrëdhënie e ngushtë midis modulimit të frekuencës dhe fazës. Le të imagjinojmë dridhjen e bartësit në formë

ku j - faza fillestare lëkundjet, dhe Y(t) është faza totale e tij. Ekziston një lidhje midis fazës Y(t) dhe frekuencës w:

. (6.6)

Le të zëvendësojmë w(t) në shprehjen (6.6) (6.3) me modulimin e frekuencës:

Madhësia i quajtur indeksi i modulimit të frekuencës.

Lëkundja e moduluar nga frekuenca do të shkruhet në formën:

Lëkundjet e moduluara në fazë duke marrë parasysh (6.4) për j(t) janë si më poshtë:

Nga krahasimi i (6.7) dhe (6.8) del se sipas pamjen sinjali v(t) është e vështirë të dallosh se cili modulim aplikohet - frekuenca apo faza. Shpesh të dyja këto lloje të modulimit quhen modulim këndor, dhe MFM dhe MFM quhen indekse të modulimit këndor.

Dridhja e bartësit që i nënshtrohet modulimit këndor (6.7) ose (6.8) mund të përfaqësohet si një shumë e dridhjeve harmonike:

Këtu M është indeksi i modulimit këndor, duke marrë vlerën MFM për FM dhe MFM për PM. Amplituda harmonike në këtë shprehje përcaktohen nga koeficientë të caktuar, vlerat e të cilave për argumente të ndryshme jepen në tabela të veçanta referimi. Sa më i madh M, aq më i gjerë është spektri i lëkundjes së moduluar.

Kështu, spektri i bartësit të moduluar me modulim këndor, edhe me një sinjal primar harmonik s(t), përbëhet nga numër i pafund komponentë diskrete që formojnë brezat anësorë të poshtëm dhe të sipërm të spektrit, simetrike në raport me frekuencën bartëse dhe që kanë të njëjtat amplituda (Fig. 6.6).

Nëse sinjali primar s(t) ka një formë të ndryshme nga sinusoidale dhe zë një brez frekuence nga deri në , atëherë spektri i lëkundjes së moduluar gjatë modulimit këndor do të ketë një formë edhe më komplekse.

Ndonjëherë modulimi i një lëkundjeje të bartësit harmonik në amplitudë, frekuencë ose fazë nga sinjale primare diskrete s(t), për shembull telegrafi ose transmetimi i të dhënave, konsiderohet veçmas. Në Fig. Figura 6.7 tregon një sinjal primar diskret (a), një lëkundje bartëse të moduluar në amplitudë (b), frekuencë (c) dhe fazë (d).

Modulimi i një lëkundjeje të bartësit harmonik nga sinjali primar s(t) quhet i vazhdueshëm, pasi si bartës zgjidhet një sinjal periodik i vazhdueshëm.

Krahasimi i llojeve të ndryshme të modulimit të vazhdueshëm na lejon të identifikojmë veçoritë e tyre. Në modulimi i amplitudës Gjerësia e spektrit të një sinjali të moduluar është, si rregull, shumë më i vogël se sa me modulimin këndor (frekuenca dhe faza). Kështu, ka një kursim në spektrin e frekuencës: për sinjalet e moduluara nga amplituda, një brez më i ngushtë frekuencash mund të ndahet gjatë transmetimit. Siç do të tregohet më vonë, kjo është veçanërisht e rëndësishme kur ndërtoni sisteme transmetimi me shumë kanale.

Modulimi i pulsit

Shpesh një sekuencë periodike e pulseve relativisht të ngushta përdoret si bartës. Pasoja pulset drejtkëndëshe e së njëjtës shenjë karakterizohet nga parametrat (Fig. 6.8): amplituda e pulsit V; kohëzgjatja (gjerësia) e pulseve; frekuenca e përsëritjes (ose frekuenca e orës), ku T është periudha e përsëritjes së pulsit (); pozicioni (faza) e pulseve në lidhje me pikat e orës (referencës). Raporti quhet cikli i punës.

Sipas ligjit të sinjalit primar të transmetuar, cilido nga parametrat e listuar të sekuencës së pulsit mund të ndryshohet (modulohet). Në këtë rast, modulimi quhet puls.

Varësisht se cili parametër modulohet nga sinjali primar s(t), ekzistojnë: modulimi i amplitudës së pulsit (APM), kur sipas ligjit të sinjalit të transmetuar (Fig. 6.8, a), amplituda e pulseve ndryshon ( shih Fig. 6.8, b); modulimi i gjerësisë së pulsit(PWM), kur gjerësia e pulsit ndryshon (Fig. 6.8, c); Modulimi i frekuencës së pulsit (PFM) – ndryshon shpejtësia e përsëritjes së pulsit (shih Fig. 6.8, d); modulimi i fazës së pulsit (PPM) - faza e pulseve ndryshon, d.m.th. pozicioni i kohës në lidhje me pikat e orës (shih Fig. 6.8, d).

Modulimi PPM dhe PFM kombinohen në modulimin e kohës së pulsit (TPM). Ekziston një lidhje midis tyre, e ngjashme me lidhjen midis modulimit të fazës dhe frekuencës së një lëkundjeje sinusoidale.

Oriz. 6.10. Spektri i sinjalit AIM

Si shembull në Fig. Figura 6.10 tregon spektrin e sinjalit AIM kur sekuenca e pulsit modulohet nga një sinjal primar kompleks s(t) me një brez frekuence nga 0 në W. Ai përmban spektrin e sinjalit origjinal s(t), të gjitha harmonitë frekuenca e orës(dmth frekuencat etj.) dhe brezave anësor harmonikat e frekuencës rreth orës.

Spektrat e sinjaleve PWM, PFM dhe PIM kanë një pamje edhe më komplekse.

Sekuencat e pulsit të paraqitura në Fig. 6.8 quhen sekuenca pulsi video. Nëse mediumi i përhapjes lejon, atëherë impulset video transmetohen pa transformime shtesë(për shembull, me kabllo). Megjithatë, është e pamundur të transmetohen pulset video përmes lidhjeve radio. Pastaj sinjali i nënshtrohet një faze të dytë të konvertimit (modulimit).

Duke moduluar një lëkundje të bartësit harmonik të një frekuence mjaft të lartë duke përdorur impulse video, fitohen impulse radio që mund të përhapen në ajër. Sinjalet e marra si rezultat i kombinimit të fazës së parë dhe të dytë të modulimit mund të quhen AIM-AM, PIM-AM, PIM-FM, etj.

Krahasimi llojet e impulseve modulimi tregon se PIM ka një gjerësi spektrale më të vogël në krahasim me PWM dhe PPM. Megjithatë, këto të fundit janë më rezistente ndaj ndërhyrjeve. Për të justifikuar zgjedhjen e një metode modulimi në një sistem transmetimi, është e nevojshme të krahasohen këto metoda sipas kritereve të ndryshme: kostot e energjisë për transmetimin e sinjalit, imuniteti ndaj zhurmës (aftësia e sinjaleve të moduluara për të përballuar efekte të dëmshme interferenca), kompleksiteti i pajisjeve etj.

Pyetje kontrolli

1. Cila është struktura e pajisjes për transmetimin e mesazhit?

2. Cili është parimi i modulimit të amplitudës (frekuencës, fazës)?

3. Si ndryshon modulimi i vazhdueshëm nga modulimi pulsues?

4. Si rikthehet sinjali origjinal nga ai i moduluar?

Bibliografi

1. Sistemet e telekomunikacionit: Libër mësuesi për universitetet; Ed. V.P.Shuvalova. – M.: Radio dhe komunikime, 1987. – 512 f.

2. Baskakov S.I. Qarqet e radios dhe sinjalet: Teksti mësimor. – Botimi i 3-të, i rishikuar. dhe shtesë - M.: Më e lartë. shkollë, 2000. – 462 f.

Llojet e modulimit analog

ku A 0 ,ω 0 = 2πf 0 , janë respektivisht amplituda, frekuenca këndore dhe faza fillestare e bartësit; k = A m /A 0 - koeficienti i proporcionalitetit ndërmjet sinjalit modulues dhe ndryshimeve në amplituda e koeficientit të lëkundjes AM ose modulimit; A t Ω= 2πF φ- amplituda, frekuenca këndore dhe faza fillestare e lëkundjes moduluese; t- koha.

Në Fig. Figura 5.2 tregon një grafik të lëkundjes AM kundrejt kohës, i cili tregon se mbështjellja ka formën e një lëkundjeje harmonike moduluese.

Shprehja (5.1) mund të shndërrohet në formë (për thjeshtësi, fazat fillestare janë hequr)

Kjo formë regjistrimi tregon se në spektrin e një lëkundjeje të moduluar, përveç bartësit, ekzistojnë dy përbërës anësor me një amplitudë proporcionale me koeficientin e modulimit dhe me frekuenca mbi dhe poshtë bartësit në frekuencën e modulimit. Ω = 2πF (Fig. 5.3). Gjerësia e spektrit të një sinjali të tillë AM

Nëse luhatja moduluese me frekuencë të ulët është komplekse, atëherë spektri i lëkundjes së moduluar do të përmbajë, përveç bartësit, dy shirita anësor - të sipërm dhe të poshtëm. Ato përfaqësojnë spektrin e sinjalit modulues të transferuar në rajonin e frekuencës së bartësit pa ndryshim dhe me përmbysje, përkatësisht. Për të përcaktuar gjerësinë e plotë të spektrit të lëkundjes AM në këtë rast, zëvendësoni frekuencën maksimale të spektrit të lëkundjes moduluese në (5.3).

Diagrami vektorial i sinjalit të moduluar është shumë i qartë (Fig. 5.4). Lëkundja harmonike e bartësit përfaqësohet nga vektori

Oriz. Grafiku i lëkundjeve 5.2 AM Fig. 5.3 spektri i lëkundjeve të mëngjesit

, duke rrotulluar në drejtim të kundërt të akrepave të orës me shpejtësi konstante ω 0 radianë për sekondë. Përbërësit anësor, nga ana tjetër, përfaqësohen nga vektorët /2 dhe /2, simetrikë në lidhje me vektorin e parë dhe të fiksuar në fund të tij. Ata

rrotullohen në drejtim të kundërt dhe të akrepave të orës me shpejtësi modulimi këndor Ω, duke lëvizur së bashku me vektorin bartës. Vektori që rezulton i lëkundjes së moduluar ndryshon gjatësinë e tij në varësi të pozicionit të dy vektorëve simetrik; frekuenca e rrotullimit të tij mbetet konstante.

Fuqia e lëkundjes AM varet nga thellësia e modulimit. Fuqia e frekuencës së bartësit është konstante dhe proporcionale. Fuqia e çdo komponenti anësor është proporcionale me katrorin e amplitudës së tij, domethënë vlerën.

Në modulimin më të thellë (k=1), fuqia e lëkundjes AM (e barabartë me shumën e fuqive të të tre komponentëve) është vetëm një herë e gjysmë më e madhe se fuqia e lëkundjes së pamoduluar. Në praktikë, vlera mesatare e koeficientit të modulimit të amplitudës nuk kalon 0.5 për të zvogëluar gjasat e mbimodulimit në vlerat kulmore të funksionit modulues.

Për të rritur efikasitetin dhe përdorimin e transmetuesit dhe për të ruajtur brezin e frekuencës të zënë nga sinjali i moduluar, jo i gjithë spektri, por një shirit anësor Lëkundjet AM. Në këtë rast, transportuesi dhe pala tjetër shtypen. Ky modulim quhet AM me brez të vetëm anësor (SSBAM). Duhet të theksohet se në një kuptim të ngushtë kjo tashmë do të jetë një lëkundje me modulim kompleks amplitudë-fazë.

Dallohen llojet e mëposhtme të modulimit të amplitudës:

AM me dy drejtime (Double Sideband - DSB);

Transportuesi me brez të dyfishtë anësor (DSBSC);

Single Sideband AM;

Single Sideband Suppressed Carrier (SSBSC) AM me opsionet Lower Sideband (LSB) dhe Upper Sideband (USB);

AM me një nga shiritat anësor të shtypur pjesërisht (Vestigal Sideband - VSB);

AM me dy breza anësor të pavarur (Independent Single Sideband - ISSB).

Një mënyrë tjetër për të rritur efikasitetin e AM është përdorimi i AM dinamik (DAM), në të cilin fuqia e bartësit rregullohet në varësi të amplitudës së lëkundjes moduluese.

Modulimi i amplitudës dhe variacionet e tij kanë gjetur zbatim kryesisht në transmetimet radiotelevizive. Në brezat DV dhe MW përdoret AM me dy breza, në brezat HF ​​dhe VHF përdoret AM me një brez. Në rangun VHF, sistemet televizive përdorin AM me një brez anësor të shtypur pjesërisht për të transmetuar sinjalin e imazhit (komponenti i ndriçimit) dhe për të transmetuar sinjale të ndryshimit të ngjyrave në sistemet PAL_ dhe NTSC, një lloj modulimi i balancuar, i ashtuquajturi AM kuadratura. përdoret. Parimi AM OBP përdoret për të formuar grupe kanalesh në sistemet me shumë kanale lidhje me multipleksimin e frekuencës. Përveç kësaj, ky lloj modulimi përdoret në sisteme komunikimet celulare dhe për komunikim me avionë (118...136 MHz).

Modulimi i frekuencës (FM)është rast i veçantë i modulimit këndor.Në FM parametri i ndryshueshëm është frekuenca bartëse d.m.th. në çdo moment të kohës devijimi i tij nga vlera e tij nominale është në përpjesëtim me nivelin e sinjalit modulues. Në rastin e një lëkundjeje harmonike moduluese, frekuenca e menjëhershme

ku është amplituda e devijimit të frekuencës së bartësit nga devijimi nominal ose i frekuencës.

Faza totale e menjëhershme lidhet me frekuencën e saj të menjëhershme përmes integralit

Madhësia

i quajtur indeksi i modulimit të frekuencës. Për një sinjal kompleks modulues në (5.6) ne zëvendësojmë frekuencë maksimale spektrin e tij. Shprehje analitike për një sinjal FM U(t) shkruhet si më poshtë:

Oriz. 5.5 Grafiku i lëkundjeve FM Fig. 5.6 Spektri i sinjalit FM

Grafiku i sinjalit FM është paraqitur në Fig. 5.5.

Spektri i lëkundjeve FM me modulim me një ton mund të merret duke paraqitur lëkundjen (5.7) në formën e një serie trigonometrike të pafundme

ku - funksion të veçantë Rendi Bessel n i argumentit x. Për një argument fiks, funksioni Bessel zvogëlohet sipas renditjes me rend në rritje vlere absolute dhe në t > fq ka një vlerë të vogël. Prandaj, në praktikë, ne jemi të kufizuar në marrjen në konsideratë të një numri të kufizuar të komponentëve të spektrit.

Spektri i lëkundjeve FM kur modulohet nga një sinjal harmonik është paraqitur në Fig. 5.6.

Ka broadband T() dhe brez i ngushtë T() modulimi i frekuencës. Në rastin e parë, si rregull, merren parasysh përbërësit me numra n. Kjo korrespondon me gjerësinë e spektrit FM gjatë modulimit harmonik, në të cilin është përqendruar 99% e energjisë së sinjalit.

Për indekset e vogla FM (nga 1 në 2.5), duhet të përdorni

formulë

Jashtë këtij brezi, amplituda e komponentëve është 100 herë më e vogël se amplituda e bartësit të pamoduluar

Në T Lëkundja FM (5.7) përshkruhet përafërsisht si

ato. mund të supozojmë se spektri i një sinjali të tillë të moduluar nga frekuenca përmban vetëm bartësin dhe dy komponentë anësore të ndara prej tij nga frekuenca e modulimit. Megjithatë, ndryshe nga modulimi i amplitudës, komponenti i dytë anësor ka një zhvendosje fazore prej π radianeve.

Diagrami vektorial në këtë rast ka formën e treguar në Fig. 5.7. Ndryshe nga dridhjet AM, shuma e vektorëve të dridhjeve anësore është pingul me vektorin e dridhjes së bartësit, gjë që çon në përshpejtimin dhe ngadalësimin e rrotullimit të vektorit që rezulton. Gjatësia e këtij vektori, që përfaqëson amplituda e lëkundjes së moduluar, ndryshon pak për shkak të përafrimeve të bëra. NË rast i përgjithshëm do të shtohet një numër më i madh vektorësh dhe fundi i vektorit që rezulton, kur ai lëkundet, do të lëvizë përgjatë një harku rrethor, d.m.th. gjatësia e vektorit që rezulton nuk do të ndryshojë.

Meqenëse spektri i sinjalit FM është më i gjerë se sa me AM, imuniteti ndaj zhurmës i një modulimi të tillë është më i lartë. FM përdoret për shkak të brezit të gjerë të saj kryesisht në intervalin e njehsorëve dhe më shumë valë të shkurtra. FM me brez të ngushtë (Narrow Frequency Modulation - NFM) përdoret në sistemet e komunikimit celular, me brez të gjerë (Wide Frequency Modulation - WFM) në transmetimet radio dhe televizive. Në transmetimin stereo, sinjali i brezit bazë përmban një nënbartës me modulim shtesë në varësi të standardit të transmetimit. Për më tepër, FM u përdor gjerësisht në sistemet e transmetimit të radios dhe komunikimit satelitor; modulimi i transportuesit u krye me brez të gjerë sinjal grupi, por aktualisht, sinjale të tilla janë zëvendësuar praktikisht me ato dixhitale.

Në radar, FM përdoret si intrapuls në variantet e FM lineare, simetrike, zigzag etj.

Modulimi i fazës (PM)është gjithashtu një rast i veçantë i modulimit këndor. Lëkundja e moduluar nga frekuenca e diskutuar më sipër është në të njëjtën kohë e moduluar në fazë. Megjithatë, me modulimin e fazës, ndryshimi i fazës dhe jo i frekuencës, duhet të përkojë me ligjin e ndryshimit të lëkundjes moduluese. paraqitje analitike Lëkundjet FM kanë formën

ku është amplituda e devijimit të fazës (devijimit).

Kur kryhet? modulimi këndor sinjal harmonik, është e mundur të dallojmë modulimin e frekuencës nga modulimi fazor vetëm duke krahasuar ndryshimet në fazën e menjëhershme të lëkundjes së moduluar me ligjin e ndryshimit të tensionit modulues.

Një krahasim i (5.7) dhe (5.12) tregon se indeksi i modulimit të frekuencës ndikohet nga amplituda e devijimit të fazës, e matur në radianë. Megjithatë, me modulet e frekuencës, indeksi i modulimit është në përpjesëtim të zhdrejtë me frekuencën moduluese dhe me devijimi i fazës faza është fikse dhe nuk varet nga frekuenca e modulimit.

Spektri i moduluar në fazë dridhje harmonike sinjali do të jetë i njëjtë me atë të moduluar nga frekuenca nëse indekset e modulimit janë të njëjtë. Kur spektri i sinjalit FM do të përmbajë një bartës dhe dy komponentë anësor, të ndarë nga bartësi sipas frekuencës së modulimit. Dallimi i vetëm nga spektri i sinjalit AM është se komponentët anësor janë zhvendosur në fazë me 90°.

Në indekset e mëdha të modulimit, gjerësia e spektrit të sinjalit FM duhet të llogaritet duke përdorur formulat për sinjalet FM. Gjerësia e spektrit në të dyja rastet përcaktohet nga devijimi i frekuencës. Por duhet të theksohet se me një rritje të frekuencës së modulimit të një sinjali FM, gjerësia e spektrit do të mbetet e njëjtë me një numër më të vogël të komponentëve spektralë, dhe me PM, gjerësia e spektrit do të rritet me një numër konstant të këtyre komponentëve.

Diagrami vektorial FM nuk ndryshon nga diagrami vektorial FM. Thjesht duhet të keni parasysh se PM përcaktohet nga devijimi këndor i vektorit që rezulton nga pozicioni i vektorit të frekuencës së bartësit, dhe FM nga shpejtësia e këtij devijimi, d.m.th. derivat i fazës në lidhje me kohën. Modulimi i fazës përdoret kryesisht në sistemet e navigimit radio.

Llojet e modulimit

Modulimi është procesi i kontrollit të një ose më shumë parametrave të lëkundjeve me frekuencë të lartë në përputhje me ligjin e mesazhit të transmetuar. Modulimi mund të konsiderohet gjithashtu si procesi i mbivendosjes së një vibrimi mbi një tjetër. Sinjali i transmetuar i quajtur modulues, i kontrolluar me frekuencë të lartë - i moduluar. Frekuenca e sinjalit modulues duhet të jetë një ose më shumë rend të madhësisë më e ulët se ajo e moduluar.

Metodat e modulimit mund të klasifikohen sipas tre kritereve në varësi të:

– nga parametër i kontrolluar sinjal me frekuencë të lartë: amplituda (AM), frekuenca (FM) dhe faza (PM);

– numri i fazave të modulimit: një-, dy-, tre-fazor;

– lloji i mesazhit të transmetuar – (analog, dixhital ose impuls) – i vazhdueshëm, me ndryshim të menjëhershëm të parametrit të kontrolluar (ky modulim quhet manipulim) dhe puls.

Përshkrimi i sinjaleve të moduluara është i mundur brenda kornizës së metodave kohore dhe spektrale. Për marrjen e pashtrembëruar të një sinjali të moduluar, gjerësia e brezit të të gjitha shtigjeve me frekuencë të lartë të radiotransmetuesit dhe marrësit të radios duhet të jetë e barabartë ose më e madhe se gjerësia e spektrit të sinjalit të emetuar. Nga ana tjetër, spektri i sinjalit të moduluar nuk duhet të kalojë brezin e lejuar të emetimit të caktuar për këtë kanal (Fig. 19.1).

Oriz. 19.1. Brezi i lejueshëm i emetimit të spektrit të sinjalit të moduluar

Emetimet që ndodhen jashtë brezit të caktuar të emetimeve quhen jashtë brezit. Niveli i tyre nuk duhet të kalojë një vlerë të caktuar, rreptësisht të standardizuar. Përndryshe këtë kanal komunikimi do të ndërhyjë në kanale të tjera.

Gjerësia e spektrit të sinjalit të moduluar me frekuencë të lartë Df c p varet si nga spektri i mesazhit të transmetuar ashtu edhe nga lloji i modulimit. Një parametër që karakterizon sinjalin e moduluar, që lejon krahasimin lloje te ndryshme modulimi, është baza e sinjalit:

B=TDf c p, (19.1)

ku T është kohëzgjatja e elementit të sinjalit.

Gjatë transmetimit të mesazheve analoge, frekuenca e sipërme e spektrit të saj F lidhet me parametrin T, i interpretuar si koha e intervalit të referencës, me raportin T=l/(2F) dhe për këtë arsye (19.1) merr formën:

B=Df c p /(2F). (19.2)

Gjatë transferimit informacion dixhital kodi binar i përbërë nga logjika 1 dhe 0, me një shpejtësi V të barabartë me numrin e çipave (bit) të transmetuar në sekondë (bit/s = baud), vlera T interpretohet si kohëzgjatja e çipit T = 1/V, dhe për këtë arsye:

B=Df c p /V. (19.3)

Kur B=1, sinjali i moduluar me frekuencë të lartë quhet brez i ngushtë, kur B>3...4 - brez i gjerë. Në përputhje me këtë përkufizim, në varësi të llojit të sinjalit të përdorur, sistemi i radios në tërësi quhet me brez të ngushtë ose të gjerë.

Me modulimin e amplitudës, sinjali është gjithmonë me brez të ngushtë; me frekuencë (në varësi të parametrit të devijimit të frekuencës që e karakterizon) - i ngushtë ose me brez të gjerë. Lloji i modulimit dhe vlera e parametrit B kanë një ndikim të rëndësishëm në imunitetin ndaj zhurmës së sistemit radio dhe marrjen e raportit të kërkuar sinjal-zhurmë në pajisjen marrëse të radios.

Një shembull i sinjaleve të moduluara me të njëjtën fuqi, por me gjerësi të ndryshme spektri është paraqitur në Fig. 19.2.

Oriz. 19.2. Shembull i sinjaleve të moduluara të së njëjtës fuqi me gjerësi të ndryshme spektri

Le të shqyrtojmë se çfarë e shkaktoi nevojën për të përdorur modulimin me dy faza, dhe në disa raste edhe me tre faza. Supozoni se në një frekuencë të lëkundjeve të bartësit f nuk ka nevojë të transmetohen mesazhe nga disa burime. Për të qenë në gjendje të ndahen mesazhet e marra në marrësin e radios veproni si më poshtë. Çdo mesazh së pari modulon bartësin e vet individual, në këtë rast i quajtur nënbartës (Fig. 19.3).

Për të kryer transmetim efektiv të sinjalit në çdo medium, është e nevojshme të transferohet mjaftueshëm spektri i këtyre sinjaleve nga rajoni me frekuencë të ulët në rajon. frekuencave të larta. Kjo procedurë quhet modulim në inxhinierinë radio.

Thelbi i modulimit është si më poshtë. Formohet një lëkundje e caktuar (më së shpeshti harmonike), e quajtur lëkundje bartëse ose thjesht bartëse, dhe secili prej parametrave të kësaj lëkundjeje ndryshon me kalimin e kohës në proporcion me sinjalin origjinal. Sinjali origjinal quhet sinjal modulues dhe lëkundjet që rezultojnë me parametra që ndryshojnë nga koha quhet sinjal i moduluar. Procesi i kundërt - ndarja e sinjalit modulues nga oscilimi i moduluar - quhet demodulim.

Klasifikimi i llojeve të modulimit:

1) sipas llojit të sinjalit të informacionit (sinjali modulues);

Modulim i vazhdueshëm (sinjal analog);

Modulimi diskret (sinjal diskret);

2) sipas llojit të transportuesit (ose frekuencës së transportuesit)

Harmonik (sinjal sinusoidal);

Pulsi (pulsi periodik drejtkëndor).

3) sipas llojit të parametrave të frekuencës së bartësit që pësojnë ndryshime nën ndikimin e sinjalit të informacionit.

Modulimi i amplitudës;

Modulimi i frekuencës;

Modulimi fazor;

Modulimi i gjerësisë;

Modulimi i gjerësisë së pulsit (Figura 1.1).

Figura 1.1 – Llojet e modulimit

Sinjali i përgjithshëm harmonik:

S (t) = A cos(ω 0 t+ φ 0).

Ky sinjal ka tre parametra: amplituda A, frekuenca ω 0 dhe faza fillestare φ 0. Secila prej tyre mund të shoqërohet me një sinjal modulues, duke marrë kështu tre lloje kryesore të modulimit: amplitudë, frekuencë dhe fazë. Modulimi i frekuencës dhe modulimi i fazës janë shumë të lidhura ngushtë, pasi të dyja ndikojnë në argumentimin e funksionit cos. Prandaj, këto dy lloje të modulimit kanë një emër të përbashkët - këndor

modulimi.

Aktualisht, një pjesë në rritje e informacionit të transmetuar përmes kanaleve të ndryshme të komunikimit ekziston në formë dixhitale. Kjo do të thotë që nuk është një sinjal modulues i vazhdueshëm (analog) që do të transmetohet, por një sekuencë numrash të plotë. P 0 , P 1, P 2 , ..., të cilat mund të marrin vlera nga disa grupe të fundme fikse. Këta numra, të quajtur simbole, vijnë nga një burim informacioni me një periudhë T, dhe frekuenca që korrespondon me këtë periudhë quhet shpejtësia e simboleve: f T = 1/T.

Një variant i përdorur shpesh në praktikë është binar sekuenca e karaktereve kur secili nga numrat n i mund të marrë një nga dy vlerat - 0 ose 1.

Sekuenca e simboleve të transmetuara është padyshim një sinjal diskret. Meqenëse simbolet marrin vlera nga një grup i kufizuar, ky sinjal në të vërtetë është i kuantizuar, pra mund të quhet dixhital sinjal.

Një qasje tipike për transmetimin e një sekuence diskrete simbolesh është si më poshtë. Secila prej vlerave të mundshme të simbolit shoqërohet me një grup të caktuar parametrash të dridhjeve të transportuesit. Këto parametra mbahen konstante gjatë intervalit T, domethënë derisa të arrijë simboli tjetër. Kjo në fakt nënkupton konvertimin e një sekuence numrash { n k } për të hap sinjal S n (t) duke përdorur interpolim konstant pjesë-pjesë:

s n (t)=f(n k ), kT

Këtu f është një funksion transformimi. Sinjali i marrë S n (t) përdoret më pas si sinjal modulues në mënyrën e zakonshme.

Kjo metodë e modulimit, kur parametrat e lëkundjes së bartësit ndryshojnë befas, quhet manipulimi. Në varësi të cilës parametra ndryshohen, ata bëjnë dallimin midis amplitudës (AM), fazës (PM) dhe frekuencës (FM). Përveç kësaj, gjatë transmetimit dixhital

informacion, mund të përdoret një valë bartëse me forma të ndryshme

nga harmonike. Kështu, kur përdorni një sekuencë pulsesh drejtkëndëshe si një lëkundje bartëse, amplituda e pulsit (APM), gjerësia e pulsit (PWM) dhe koha e pulsit (PMT) janë të mundshme. PAM - modulimi i amplitudës së pulsit është që amplituda e bartësit të pulsit ndryshon sipas ligjit të ndryshimeve në vlerat e menjëhershme të sinjalit primar.

PFM – modulimi i frekuencës së pulsit. Sipas ligjit të ndryshimeve në vlerat e menjëhershme të sinjalit primar, shkalla e përsëritjes së pulseve të bartësit ndryshon.

VIM është modulimi i pulsit kohor, në të cilin parametri i informacionit është intervali kohor midis pulsit sinkronizues dhe pulsit të informacionit.

PWM – modulimi i gjerësisë së pulsit. Çështja është se, sipas ligjit të ndryshimeve në vlerat e menjëhershme të sinjalit modulues, kohëzgjatja e pulseve të bartësit ndryshon.

PPM - modulimi i fazës së pulsit, ndryshon nga VIM nga metoda e sinkronizimit. Zhvendosja e fazës së pulsit bartës nuk ndryshon në lidhje me pulsin sinkronizues, por në lidhje me një fazë konvencionale.

PCM – modulimi i kodit të pulsit. Nuk mund të konsiderohet si një lloj i veçantë i modulimit, pasi vlera e tensionit modulues paraqitet në formën e fjalëve kodike.

SIM - modulimi i pulsit të numërimit. Është një rast i veçantë i PCM, në të cilin parametri i informacionit është numri i pulseve në grupin e kodit.

Në kyçja e amplitudës një simbol i vetëm transmetohet me mbushje HF dhe një simbol zero nga mungesa e një sinjali. Sinjali i manipuluar me amplitudë përshkruhet me shprehjen:

ku mund të marrë termi i amplitudës M vlerat diskrete dhe termi fazor φ është një konstante arbitrare. Sinjali AM i paraqitur në figurën 1.2 (c) mund të korrespondojë me një transmetim radio duke përdorur dy sinjale, amplituda e të cilave është 0 dhe .

Manipulimi i amplitudës është më i thjeshtë, por në të njëjtën kohë më pak imun ndaj zhurmës dhe aktualisht praktikisht nuk përdoret.

Në frekuenca modulim diskret Vlerat 0 dhe 1 të bitit të informacionit (FM, FSK–FSK–Frequency Shift Keying) korrespondojnë me frekuencat e tyre të sinjalit fizik me amplitudë të pandryshuar. Shprehja e përgjithshme analitike për një sinjal të kyçur me zhvendosje të frekuencës është si më poshtë:

Këtu është frekuenca ω i mund të marrë M vlera diskrete, dhe fazën φ është një konstante arbitrare. Një paraqitje skematike e sinjalit FM është paraqitur në figurën 1.2 b, ku mund të vëzhgoni një ndryshim tipik të frekuencës në momentet e kalimit midis simboleve.

Modulimi i frekuencës është shumë rezistent ndaj zhurmës, pasi është kryesisht amplituda e sinjalit, jo frekuenca, ajo që shtrembërohet nga ndërhyrja. Në këtë rast, besueshmëria e demodulimit, dhe për këtë arsye imuniteti i zhurmës, është më i lartë, aq më shumë periudha sinjali bien në intervalin baud. Por rritja e intervalit baud, për arsye të dukshme, zvogëlon shpejtësinë e transmetimit të informacionit. Nga ana tjetër, gjerësia e spektrit të sinjalit të kërkuar për këtë lloj modulimi mund të jetë dukshëm më e ngushtë se e gjithë gjerësia e brezit të kanalit. Kjo çon në zonën e aplikimit të FM - standarde me shpejtësi të ulët, por shumë të besueshme që lejojnë komunikimin në kanale me shtrembërime të mëdha të përgjigjes së amplitudës-frekuencës, apo edhe me një gjerësi bande të cunguar.

Në kyçja e ndërrimit të fazës 1 dhe 0 ndryshojnë në fazën e lëkundjes me frekuencë të lartë. Sinjali me çelës fazor ka formën e mëposhtme:

Këtu komponenti i fazës φ i (t) mund të pranojë M vlera diskrete, zakonisht të përcaktuara si më poshtë:

ku E është energjia e simbolit;

T – koha e transmetimit të simbolit.

Figura 1.2a tregon një shembull të kyçjes binar (M=2) të zhvendosjes së fazës, ku ndryshimet karakteristike të mprehta të fazës janë qartë të dukshme gjatë kalimit midis simboleve.

Në praktikë, çelësi i zhvendosjes së fazës përdoret kur numri i vlerave të mundshme të fazës fillestare është i vogël - zakonisht 2.4 ose 8. Përveç kësaj, është e vështirë të matet kur merr një sinjal absolute vlera e fazës fillestare; shumë më e lehtë për t'u përcaktuar i afërm zhvendosja fazore midis dy simboleve ngjitur. Prandaj, zakonisht përdoret ndryshimi i fazës ose çelësi i ndërrimit relativ të fazës.

Në modulimi i diferencës fazore(DOPSK, TOPSK, DPSK – Differential Phase Shift Keying) parametri që ndryshon në varësi të vlerës së elementit informativ është faza e sinjalit me amplitudë dhe frekuencë konstante. Në këtë rast, çdo element informacioni shoqërohet jo me vlerën absolute të fazës, por me ndryshimin e tij në lidhje me vlerën e mëparshme.

Sipas rekomandimeve të CCITT, me një shpejtësi prej 2400 bps, rryma e të dhënave që do të transmetohet ndahet në çifte bitësh të njëpasnjëshëm (dibit), të cilët kodohen në një ndryshim fazor në lidhje me fazën e elementit të sinjalit të mëparshëm. Një element sinjal mbart 2 bit informacioni. Nëse elementi i informacionit është një dibit, atëherë në varësi të vlerës së tij (00, 01, 10 ose 11), faza e sinjalit mund të ndryshojë me 90, 180, 270 gradë ose të mos ndryshojë fare.

Me modulim të trefishtë të fazës relative ose tetëfish

Në modulimin e diferencës së fazës, rryma e të dhënave që do të transmetohet ndahet në treshe bitësh të njëpasnjëshëm (tribit), të cilat kodohen në një ndryshim në fazë në lidhje me fazën e elementit të sinjalit të mëparshëm. Një element sinjal mbart 3 bit informacioni.

Modulimi i fazës është më informativi, megjithatë, rritja e numrit të biteve të koduar mbi tre (8 pozicione të rrotullimit fazor) çon në një rënie të mprehtë të imunitetit ndaj zhurmës. Prandaj, me shpejtësi të lartë, përdoren metoda të kombinuara të modulimit amplitudë-fazë.

Manipulim amplitudë-fazë.Çelësimi i fazës amplitude (APK) është një kombinim i skemave ASK dhe PSK. Sinjali i moduluar me ARC është paraqitur në Fig. 1.2 G dhe shprehet si

me indeksimin e termave të amplitudës dhe fazës. Në Fig. 1. 2 G mund të shihen ndryshime karakteristike të njëkohshme (në momentet e kalimit midis simboleve) në fazën dhe amplituda e sinjalit të moduluar nga ARC. Në shembullin e dhënë M=8, që korrespondon me 8 sinjale (transmetim oktal). Një grup i mundshëm prej tetë vektorësh sinjalesh vizatohet në koordinatat e amplitudës fazore. Katër nga vektorët e paraqitur kanë një amplitudë, katër të tjerë kanë një tjetër. Vektorët janë të orientuar në mënyrë që këndi ndërmjet dy vektorëve më të afërt të jetë 45°.

Figura 1.2 – Llojet e modulimeve dixhitale

Nëse në hapësirën dydimensionale të sinjaleve ndërmjet M duke thirrur sinjalet në një kënd të drejtë, skema quhet modulim i amplitudës kuadratike (QAM).

Modulimi i amplitudës kuadratike

Duhet të theksohet se një lloj tjetër i modulimit linear është modulimi i amplitudës kuadratike (QAM), thelbi i të cilit është transmetimi i dy sinjaleve të ndryshëm duke përdorur metoda AM ose FM në të njëjtën frekuencë bartëse. Spektrat e këtyre dy sinjaleve mbivendosen plotësisht dhe ndarja e tyre duke përdorur filtra është e pamundur. Për të ruajtur mundësinë e ndarjes së sinjalit në anën marrëse, bartësit e lëkundjeve u furnizohen modulatorëve me një zhvendosje fazore prej 90° (në kuadraturë).

Figura 1.3 tregon diagramin e gjenerimit të sinjalit QAM.

Figura 1.3 – Kuadratura AM

Avantazhi i QAM në krahasim me AM ose BM konvencionale është dyfishi i numrit të sinjaleve që mund të transmetohen në mënyrë të pavarur në të njëjtin brez frekuencash.

Modulimi i këndit (frekuencës dhe fazës).

Modulimi i këndit zakonisht përdoret kur është e nevojshme të sigurohet besnikëri e lartë e marrjes së mesazhit të transmetuar. Kjo shpjegohet me faktin se sistemet me modulim këndor kanë rezistencë të rritur ndaj zhurmës dhe llojeve të tjera të ndërhyrjeve në krahasim me AM. Dihet, për shembull, se sistemet FM kanë veti për të shtypur ndërhyrjen e zhurmës shtesë. Kjo do të thotë që kur zbulohet FM, raporti sinjal-zhurmë përmirësohet ndjeshëm. Sidoqoftë, ky avantazh arrihet me koston e përkeqësimit të parametrave të tjerë të sinjalit, veçanërisht me koston e rritjes së brezit të frekuencës së okupuar. Modulimi i frekuencës është ndoshta shembulli më i zakonshëm që ilustron metodat për rritjen e imunitetit të zhurmës së sistemeve të komunikimit bazuar në përhapjen e spektrit të sinjalit.

Figura 1.4 tregon diagramin e kohës së sinjalit me modulim këndi me një ton.

Figura 1.4 Modulimi i këndit: a - modulimi i sinjalit me frekuencë të ulët; b - sinjal me një ton me modulim këndor

Sinjali i modulimit këndor (AM) me një bartës harmonik mund të shkruhet si më poshtë:

u UM (t)= U 0 cos[(t)]=U 0 cos[ω 0 t+φ(t)],

ku (t)=ω 0 t+φ(t) – faza totale e sinjalit;

φ(t) – faza, e cila mbart informacion për sinjalin primar.

Ekzistojnë dy lloje të PA: faza (PM) dhe frekuenca (FM). Me PM, ndryshimet fazore janë drejtpërdrejt proporcionale me sinjalin primar

Ku φ 0 është faza fillestare.

Në FM, frekuenca e menjëhershme e sinjalit është drejtpërdrejt proporcionale me sinjalin primar

, ku është koeficienti i konvertimit të sinjalit të kontrollit në një ndryshim në frekuencën e sinjalit në daljen e modulatorit të frekuencës.

Format e sinjaleve PM dhe FM nuk ndryshojnë nga njëra-tjetra nëse derivati ​​kohor i sinjalit primar ka të njëjtën formë si vetë sinjali primar. Kjo ndodh me një sinjal primar sinusoidal, për shembull

b(t)=Usint .

Sinjali PA në këtë rast mund të shkruhet si më poshtë:

u UM (t)=U 0 cos(ω 0 t+Msint),

ku M është indeksi i modulimit.

Indeksi FM përcaktohet si

M FM ==K FM U  ( – devijimi fazor).

Indeksi i Kupës së Botës është

M FM ==K FM U  /,

ku devijimi i frekuencës është K FM U  . prandaj, indeksi i Kupës së Botës

M FM =/=f / F.

Le të gjejmë spektrin e sinjalit për PA me një ton. Le të paraqesim sinjalin me PA në një ton duke përdorur shprehjen e mëposhtme:

(Re është pjesa e vërtetë).

Sepse gjatë Kupës së Botës

M FM =/=f /F,

atëherë gjejmë se për indekset e modulimit të mëdhenj

f mendje 2f,

d.m.th., gjerësia e brezit të frekuencës në FM është e barabartë me dyfishin e devijimit të frekuencës dhe nuk varet nga frekuenca e modulimit F.

Figurat 1.5 dhe 1.6 tregojnë skemat për marrjen e sinjaleve të modulimit të këndit

ku b(t) është sinjali primar;

–gjenerator bartës U0cosω0t ;

blloku -/2 rrotullon fazën sipas këndit -/2;