Geconfronteerd met nieuwe concepten in het dagelijks leven, proberen velen antwoorden op hun vragen te vinden. Het is hiervoor dat het noodzakelijk is om elk fenomeen te beschrijven. Een daarvan is zoiets als modulatie. Het zal verder worden besproken.
Algemene beschrijving
Modulatie is het proces van het veranderen van een of een hele reeks hoogfrequente oscillatieparameters in overeenstemming met de wet van laagfrequente informatieberichten. Het resultaat hiervan is de overdracht van het spectrum van het stuursignaal naar het hoogfrequente gebied, aangezien effectieve uitzending in de ruimte vereist dat alle zendontvangers op verschillende frequenties werken zonder elkaar te onderbreken. Dankzij dit proces worden informatietrillingen op een a priori bekende drager geplaatst. Het stuursignaal bevat de verzonden informatie. Hoogfrequente oscillatie neemt de rol van informatiedrager op zich, waardoor het de status van drager krijgt. Het stuursignaal bevat de verzonden gegevens. Er zijn verschillende soorten modulatie, die afhangen van welke golfvorm wordt gebruikt: rechthoekig, driehoekig of iets anders. Bij een discreet signaal is het gebruikelijk om van manipulatie te spreken. Dus,modulatie is een proces waarbij oscillaties betrokken zijn, dus het kan frequentie, amplitude, fase, enz. zijn.
Rassen
Nu kunnen we bekijken welke soorten van dit fenomeen er zijn. In wezen is modulatie het proces waarbij een laagfrequente golf wordt gedragen door een hoogfrequente golf. De volgende typen worden het meest gebruikt: frequentie, amplitude en fase. Bij frequentiemodulatie treedt een verandering in frequentie op, bij amplitudemodulatie de amplitude en bij fasemodulatie de fase. Er zijn ook gemengde soorten. Pulsmodulatie en modificatie zijn afzonderlijke typen. In dit geval veranderen de parameters van de hoogfrequente oscillatie discreet.
Amplitudemodulatie
In systemen met dit type verandering verandert de amplitude van de draaggolf met een hoge frequentie met behulp van een modulerende golf. Bij het analyseren van de frequenties aan de uitgang worden niet alleen de ingangsfrequenties onthuld, maar ook hun som en verschil. In dit geval, als de modulatie een complexe golf is, zoals spraaksignalen die uit veel frequenties bestaan, dan zijn voor de som en het verschil van frequenties twee banden nodig, één onder de draaggolf en één daarboven. Ze worden lateraal genoemd: boven en onder. De eerste is een kopie van het originele audiosignaal verschoven met een bepaalde frequentie. De onderste band is een kopie van het oorspronkelijke signaal dat is geïnverteerd, dat wil zeggen, de oorspronkelijke hoge frequenties zijn de lagere frequenties aan de onderkant.
De onderste zijband is een spiegelbeeld van de bovenste zijband ten opzichte van de draaggolffrequentie. Een systeem dat amplitudemodulatie gebruikt,het verzenden van de drager en beide zijden wordt tweerichtingsverkeer genoemd. De drager bevat geen bruikbare informatie, dus deze kan worden verwijderd, maar in ieder geval zal de signaalbandbreedte twee keer zo groot zijn als het origineel. De vernauwing van de band wordt bereikt door niet alleen de drager te vervangen, maar ook een van de zijkanten, omdat ze één informatie bevatten. Dit type staat bekend als SSB-modulatie met onderdrukte draaggolf.
Demodulatie
Dit proces vereist dat het gemoduleerde signaal wordt gemengd met een draaggolf met dezelfde frequentie als die wordt uitgezonden door de modulator. Daarna wordt het oorspronkelijke signaal verkregen als een afzonderlijke frequentie of frequentieband en vervolgens gefilterd uit andere signalen. Soms vindt het genereren van de draaggolf voor demodulatie plaats in situ en v alt deze niet altijd samen met de draaggolffrequentie op de modulator zelf. Door het kleine verschil tussen frequenties ontstaan er mismatches, wat typisch is voor telefooncircuits.
Pulsmodulatie
Dit maakt gebruik van een digitaal basisbandsignaal, wat betekent dat er meer dan één bit per baud kan worden gecodeerd door een binair gegevenssignaal te coderen in een signaal met meerdere niveaus. Bits van binaire signalen worden soms in paren gesplitst. Voor een paar bits kunnen vier combinaties worden gebruikt, waarbij elk paar wordt weergegeven door een van de vier amplitudeniveaus. Een dergelijk gecodeerd signaal wordt gekenmerkt door het feit dat de modulatie-baudrate de helft is van die van het originele datasignaal, zodat het kan worden gebruikt omamplitudemodulatie op de gebruikelijke manier. Ze vond haar toepassing in radiocommunicatie.
Frequentiemodulatie
Systemen met deze modulatie gaan ervan uit dat de frequentie van de draaggolf zal veranderen volgens de vorm van het modulerende signaal. Dit type is superieur aan het amplitudetype in termen van weerstand tegen bepaalde invloeden die beschikbaar zijn op het telefoonnetwerk, dus het moet worden gebruikt bij lage snelheden waar het niet nodig is om een grote frequentieband aan te trekken.
Fase-amplitudemodulatie
Om het aantal bits per baud te verhogen, kunt u fase- en amplitudemodulatie combineren.
Een van de moderne methoden van amplitude-fasemodulatie kan degene worden genoemd die is gebaseerd op de transmissie van meerdere draaggolven. In sommige toepassingen worden bijvoorbeeld 48 dragers gebruikt, gescheiden door een bandbreedte van 45 Hz. Door AM en PM te combineren, worden tot 32 discrete toestanden toegewezen aan elke draaggolf per individuele baudperiode, zodat 5 bits per baud kunnen worden overgedragen. Het blijkt dat je met deze hele set 240 bits per baud kunt overbrengen. Bij gebruik op 9600 bps vereist de modulatiesnelheid slechts 40 baud. Zo'n laag cijfer is behoorlijk tolerant voor de amplitude- en fasesprongen die inherent zijn aan het telefoonnetwerk.
PCM
Dit type wordt meestal beschouwd als een systeem voor het uitzenden van analoge signalen, zoals spraak in digitale vorm. Deze modulatietechniek wordt niet gebruikt in modems. Hier is de poort van het analoge signaal met:op tweemaal de hoogste frequentie van de analoge signaalcomponent. Bij gebruik van dergelijke systemen op telefoonnetwerken treedt de stroboscoop 8000 keer per seconde op. Elk monster is een spanningsniveau dat is gecodeerd met een zeven-bits code. Om gesproken taal zo goed mogelijk weer te geven, wordt logaritmische codering gebruikt. Zeven bits vormen samen met de achtste, die de aanwezigheid van een signaal aangeeft, een octet.
Modulatie en detectie zijn vereist om het berichtsignaal te herstellen, dat wil zeggen het omgekeerde proces. In dit geval wordt het signaal op een niet-lineaire manier omgezet. Niet-lineaire elementen verrijken het uitgangssignaalspectrum met nieuwe spectrumcomponenten, en filters worden gebruikt om laagfrequente componenten te isoleren. Modulatie en detectie kunnen worden uitgevoerd met behulp van vacuümdiodes, transistors, halfgeleiderdiodes als niet-lineaire elementen. Traditioneel worden punthalfgeleiderdiodes gebruikt, omdat de vlakke ingangscapaciteit merkbaar groter is.
Modern uitzicht
Digitale modulatie biedt veel meer informatiecapaciteit en zorgt voor compatibiliteit met een verscheidenheid aan digitale datadiensten. Bovendien verhoogt het de beveiliging van informatie, verbetert het de kwaliteit van communicatiesystemen en versnelt het de toegang ertoe.
Er zijn een aantal beperkingen waarmee ontwerpers van systemen worden geconfronteerd: het toegestane vermogen en de bandbreedte, het gegeven geluidsniveau van communicatiesystemen. Het aantal gebruikers neemt elke dag toecommunicatiesystemen, en de vraag ernaar groeit ook, wat een toename van de radiobron vereist. Digitale modulatie verschilt aanzienlijk van analoog doordat de draaggolf erin grote hoeveelheden informatie verzendt.
Moeilijkheid in gebruik
De ontwikkelaars van digitale radiocommunicatiesystemen staan voor zo'n hoofdtaak: het vinden van een compromis tussen de bandbreedte van datatransmissie en de complexiteit van het systeem in technische termen. Hiervoor is het aangewezen om verschillende modulatiemethoden te gebruiken om het gewenste resultaat te krijgen. Radiocommunicatie kan ook worden georganiseerd met behulp van de eenvoudigste zender- en ontvangercircuits, maar voor dergelijke communicatie zal een frequentiespectrum worden gebruikt dat evenredig is aan het aantal gebruikers. Complexere ontvangers en zenders hebben minder bandbreedte nodig om dezelfde hoeveelheid informatie uit te zenden. Om over te gaan op spectraal efficiënte transmissiemethoden, is het noodzakelijk om de apparatuur dienovereenkomstig te compliceren. Dit probleem is niet afhankelijk van het type communicatie.
Alternatieve opties
Pulsbreedtemodulatie wordt gekenmerkt door het feit dat het draaggolfsignaal een reeks pulsen is, terwijl de pulsfrequentie constant is. De wijzigingen hebben alleen betrekking op de duur van elke puls volgens het modulerende signaal.
Pulsbreedtemodulatie is anders dan frequentiefasemodulatie. Dit laatste omvat de modulatie van het signaal in de vorm van een sinusoïde. Het wordt gekenmerkt door constante amplitude en variabele frequentie of fase. Pulssignalen kunnen ook in frequentie worden gemoduleerd. Kan duur zijnpulsen is vast en hun frequentie heeft een gemiddelde waarde, maar hun momentane waarde zal variëren afhankelijk van de modulerende signalen.
Conclusies
Eenvoudige modulaties kunnen worden gebruikt, waarbij slechts één parameter verandert volgens de modulerende informatie. Het gecombineerde modulatieschema dat wordt gebruikt in moderne communicatieapparatuur is wanneer zowel de amplitude als de fase van de draaggolf gelijktijdig veranderen. In moderne systemen kunnen meerdere hulpdraaggolven worden gebruikt, die elk een bepaald type modulatie gebruiken. In dit geval hebben we het over signaalmodulatieschema's. Deze term wordt ook gebruikt voor complexe weergaven op meerdere niveaus, wanneer een aanvullende beschrijving van de kenmerken vereist is voor uitgebreide informatie.
Moderne communicatiesystemen gebruiken de meest efficiënte modulatietypes om bandbreedte te minimaliseren om frequentieruimte vrij te maken voor andere soorten signalen. Alleen de kwaliteit van de communicatie profiteert hiervan, maar de complexiteit van de apparatuur is in dit geval erg hoog. Uiteindelijk geeft de modulatiefrequentie een resultaat dat alleen zichtbaar is voor de eindgebruiker in termen van gebruiksgemak van technische middelen.