Angesichts neuer Konzepte im Alltag versuchen viele, Antworten auf ihre Fragen zu finden. Dazu ist es notwendig, alle Phänomene zu beschreiben. Eine davon ist so etwas wie Modulation. Es wird weiter diskutiert.
Allgemeine Beschreibung
Modulation ist der Prozess der Änderung eines oder eines ganzen Satzes von Hochfrequenz-Oszillationsparametern in Übereinstimmung mit dem Gesetz der niederfrequenten Informationsnachricht. Das Ergebnis davon ist die Übertragung des Spektrums des Steuersignals in den Hochfrequenzbereich, da eine effektive Übertragung in den Weltraum erfordert, dass alle Transceiver auf unterschiedlichen Frequenzen arbeiten, ohne sich gegenseitig zu unterbrechen. Dank dieses Prozesses werden Informationsschwingungen auf einen a priori bekannten Träger gelegt. Das Steuersignal enthält die übertragenen Informationen. Die Hochfrequenzschwingung übernimmt die Rolle eines Informationsträgers, wodurch sie den Status eines Trägers erhält. Das Steuersignal enthält die übertragenen Daten. Es gibt verschiedene Arten der Modulation, die davon abhängen, welche Wellenform verwendet wird: rechteckig, dreieckig oder eine andere. Bei einem diskreten Signal ist es üblich, von Manipulation zu sprechen. So,Modulation ist ein Prozess, der Schwingungen beinh altet, also Frequenz, Amplitude, Phase usw.
Sorten
Jetzt können wir uns überlegen, welche Arten dieses Phänomens existieren. Modulation ist im Wesentlichen der Vorgang, bei dem eine niederfrequente Welle von einer hochfrequenten Welle getragen wird. Die folgenden Typen werden am häufigsten verwendet: Frequenz, Amplitude und Phase. Bei der Frequenzmodulation erfolgt eine Frequenzänderung, bei der Amplitudenmodulation die Amplitude und bei der Phasenmodulation die Phase. Es gibt auch gemischte Arten. Pulsmodulation und -modifikation sind getrennte Typen. In diesem Fall ändern sich die Parameter der hochfrequenten Schwingung diskret.
Amplitudenmodulation
In Systemen mit dieser Art von Änderung ändert sich die Amplitude der Trägerwelle mit Hilfe einer modulierenden Welle mit hoher Frequenz. Bei der Analyse der Frequenzen am Ausgang werden nicht nur die Eingangsfrequenzen offengelegt, sondern auch deren Summe und Differenz. Wenn in diesem Fall die Modulation eine komplexe Welle ist, wie z. B. Sprachsignale, die aus vielen Frequenzen bestehen, dann erfordern die Summe und die Differenz der Frequenzen zwei Bänder, eines unterhalb des Trägers und eines darüber. Sie werden lateral genannt: obere und untere. Das erste ist eine um eine bestimmte Frequenz verschobene Kopie des ursprünglichen Audiosignals. Das untere Band ist eine invertierte Kopie des ursprünglichen Signals, d. h. die ursprünglichen hohen Frequenzen sind die niedrigeren Frequenzen auf der unteren Seite.
Das untere Seitenband ist ein Spiegelbild des oberen Seitenbandes relativ zur Trägerfrequenz. Ein System mit Amplitudenmodulation,Die Übertragung des Trägers und beider Seiten wird als bidirektional bezeichnet. Der Träger enthält keine nützlichen Informationen, daher kann er entfernt werden, aber in jedem Fall ist die Signalbandbreite doppelt so hoch wie die des Originals. Die Verengung des Bandes wird erreicht, indem nicht nur der Träger, sondern auch einer der Seitenträger ausgetauscht wird, da sie eine Information enth alten. Diese Art wird als SSB-Modulation mit unterdrücktem Träger bezeichnet.
Demodulation
Bei diesem Vorgang muss das modulierte Signal mit einem Träger der gleichen Frequenz gemischt werden, wie sie der Modulator aussendet. Danach wird das Originalsignal als separate Frequenz oder Frequenzband erh alten und dann aus anderen Signalen gefiltert. Manchmal findet die Erzeugung des Trägers für die Demodulation vor Ort statt und stimmt nicht immer mit der Trägerfrequenz auf dem Modulator selbst überein. Aufgrund des geringen Unterschieds zwischen den Frequenzen treten Fehlanpassungen auf, was typisch für Telefonleitungen ist.
Pulsmodulation
Dies verwendet ein digitales Basisbandsignal, was bedeutet, dass mehr als ein Bit pro Baud codiert werden kann, indem ein binäres Datensignal in ein mehrstufiges Signal codiert wird. Bits von Binärsignalen werden manchmal in Paare aufgeteilt. Für ein Bitpaar können vier Kombinationen verwendet werden, wobei jedes Paar durch einen von vier Amplitudenpegeln dargestellt wird. Ein solches codiertes Signal zeichnet sich dadurch aus, dass die Modulationsbaudrate halb so groß ist wie die des ursprünglichen Datensignals, also verwendet werden kannAmplitudenmodulation in der üblichen Weise. Ihre Anwendung fand sie in der Funkkommunikation.
Frequenzmodulation
Systeme mit dieser Modulation gehen davon aus, dass sich die Frequenz des Trägers entsprechend der Form des modulierenden Signals ändert. Dieser Typ ist dem Amplitudentyp in Bezug auf die Widerstandsfähigkeit gegenüber bestimmten im Telefonnetz verfügbaren Einflüssen überlegen, daher sollte er bei niedrigen Geschwindigkeiten verwendet werden, wo kein Bedarf besteht, ein großes Frequenzband anzuziehen.
Phasen-Amplituden-Modulation
Um die Anzahl der Bits pro Baud zu erhöhen, können Sie Phasen- und Amplitudenmodulation kombinieren.
Eines der modernen Verfahren der Amplituden-Phasen-Modulation kann man als dasjenige bezeichnen, das auf der Übertragung mehrerer Träger beruht. Beispielsweise werden in einigen Anwendungen 48 Träger verwendet, die durch eine Bandbreite von 45 Hz getrennt sind. Durch die Kombination von AM und PM werden jedem Träger pro einzelner Baudperiode bis zu 32 diskrete Zustände zugewiesen, sodass 5 Bits pro Baud übertragen werden können. Es stellt sich heraus, dass Sie mit diesem ganzen Satz 240 Bit pro Baud übertragen können. Beim Betrieb mit 9600 bps erfordert die Modulationsrate nur 40 Baud. Ein so niedriger Wert ist ziemlich tolerant gegenüber Amplituden- und Phasensprüngen, die dem Telefonnetz innewohnen.
PCM
Dieser Typ wird normalerweise als ein System zum Senden analoger Signale, wie Sprache in digitaler Form, betrachtet. Diese Modulationstechnik wird in Modems nicht verwendet. Hier ist das Gating des analogen Signals mitbei der doppelten höchsten Frequenz der analogen Signalkomponente. Bei der Verwendung solcher Systeme in Telefonnetzen tritt Strobe 8000 Mal pro Sekunde auf. Jeder Abtastwert ist ein Spannungspegel, der mit einem Sieben-Bit-Code codiert ist. Um die gesprochene Sprache am besten darzustellen, wird eine logarithmische Codierung verwendet. Sieben Bits bilden zusammen mit dem achten Bit, das das Vorhandensein eines Signals anzeigt, ein Oktett.
Modulation und Detektion sind erforderlich, um das Nachrichtensignal wiederherzustellen, also den umgekehrten Vorgang. In diesem Fall wird das Signal nichtlinear gewandelt. Nichtlineare Elemente reichern das Spektrum des Ausgangssignals mit neuen Spektralkomponenten an, und Filter werden verwendet, um niederfrequente Komponenten zu isolieren. Modulation und Detektion können unter Verwendung von Vakuumdioden, Transistoren, Halbleiterdioden als nichtlineare Elemente durchgeführt werden. Traditionell werden Punkthalbleiterdioden verwendet, da die planare Eingangskapazität deutlich größer ist.
Moderne Ansichten
Die digitale Modulation bietet viel mehr Informationskapazität und stellt die Kompatibilität mit einer Vielzahl von digitalen Datendiensten sicher. Darüber hinaus erhöht es die Informationssicherheit, verbessert die Qualität von Kommunikationssystemen und beschleunigt den Zugriff darauf.
Es gibt eine Reihe von Einschränkungen, mit denen Designer von Systemen konfrontiert sind: die zulässige Leistung und Bandbreite, der gegebene Rauschpegel von Kommunikationssystemen. Die Zahl der Benutzer steigt täglichKommunikationssysteme, und die Nachfrage nach ihnen wächst ebenfalls, was eine Erhöhung der Funkressource erfordert. Die digitale Modulation unterscheidet sich deutlich von der analogen dadurch, dass der darin enth altene Träger große Informationsmengen überträgt.
Nutzungsschwierigkeiten
Die Entwickler digitaler Funkkommunikationssysteme stehen vor einer solchen Hauptaufgabe - einen Kompromiss zwischen der Bandbreite der Datenübertragung und der technischen Komplexität des Systems zu finden. Dazu ist es zweckmäßig, unterschiedliche Modulationsverfahren zu verwenden, um das gewünschte Ergebnis zu erh alten. Die Funkkommunikation kann auch unter Verwendung der einfachsten Sender- und Empfängersch altungen organisiert werden, aber für eine solche Kommunikation wird ein Frequenzspektrum verwendet, das proportional zur Anzahl der Benutzer ist. Komplexere Empfänger und Sender benötigen weniger Bandbreite, um die gleiche Menge an Informationen zu übertragen. Um zu spektral effizienten Übertragungsverfahren überzugehen, ist es notwendig, die Ausrüstung entsprechend zu verkomplizieren. Dieses Problem hängt nicht von der Art der Kommunikation ab.
Alternative Optionen
Die Pulsweitenmodulation zeichnet sich dadurch aus, dass ihr Trägersignal eine Folge von Pulsen ist, während die Pulsfrequenz konstant ist. Die Änderungen betreffen nur die Dauer jedes Impulses entsprechend dem modulierenden Signal.
Pulsweitenmodulation unterscheidet sich von Frequenz-Phasen-Modulation. Letzteres beinh altet die Modulation des Signals in Form einer Sinuskurve. Es ist durch konstante Amplitude und variable Frequenz oder Phase gekennzeichnet. Impulssignale können auch in der Frequenz moduliert werden. Kann Dauer seinPulse ist fest, und ihre Frequenz liegt in einem gewissen Durchschnittswert, aber ihr Momentanwert variiert in Abhängigkeit von den modulierenden Signalen.
Schlussfolgerungen
Einfache Modulationen können verwendet werden, wobei sich nur ein Parameter entsprechend der Modulationsinformationen ändert. Bei dem kombinierten Modulationsschema, das in modernen Kommunikationsgeräten verwendet wird, ändern sich sowohl die Amplitude als auch die Phase des Trägers gleichzeitig. In modernen Systemen können mehrere Unterträger verwendet werden, die jeweils eine bestimmte Modulationsart verwenden. In diesem Fall sprechen wir von Signalmodulationsschemata. Dieser Begriff wird auch für komplexe mehrstufige Ansichten verwendet, wenn für umfassende Informationen eine zusätzliche Beschreibung der Merkmale erforderlich ist.
Moderne Kommunikationssysteme verwenden die effizientesten Modulationsarten, um die Bandbreite zu minimieren und Frequenzraum für andere Sign altypen freizugeben. Die Qualität der Kommunikation profitiert nur davon, aber die Komplexität der Ausrüstung ist in diesem Fall sehr hoch. Letztendlich ergibt die Modulationsfrequenz ein Ergebnis, das für den Endbenutzer nur in Bezug auf die Benutzerfreundlichkeit der technischen Mittel sichtbar ist.
