Omdat we in een tijdperk van communicatie leven waarin we gemakkelijk elke vorm van informatie (video, audio en andere gegevens) in de vorm van elektrische signalen kunnen overbrengen naar elk ander apparaat of een ander bestemd gebied. Hoewel het in onze perceptuele ervaring gebruikelijk is dat het verzenden of ontvangen van signalen of gegevens eenvoudig is, gaat het gepaard met vrij complexe procedures, mogelijkheden en betrokken scenario's binnen de communicatie systemen Dus, in het kader van communicatiesystemen, hebben modulatiespelen een cruciale verantwoordelijkheid in het communicatiesysteem om informatie digitaal te coderen in de analoge wereld. Het is erg belangrijk om de signalen te moduleren voordat ze naar het ontvangergedeelte worden gestuurd voor overdracht op grotere afstand, nauwkeurige gegevensoverdracht en gegevensontvangst met weinig ruis. Laten we voor de duidelijkheid een duik nemen in het gedetailleerde concept van weten wat modulatie is, verschillende soorten erin, en wat voor soorten modulatie technieken die worden gebruikt in communicatiesystemen.
Wat is modulatie?
Modulatie is een proces waarbij de karakteristieken van de te verzenden golf worden gewijzigd door het berichtsignaal op het hoogfrequente signaal te superponeren. In dit proces wijzigen video-, spraak- en andere datasignalen hoogfrequente signalen - ook wel bekend als de draaggolf Deze draaggolf kan gelijkstroom of wisselstroom of pulsketen zijn, afhankelijk van de gebruikte toepassing. Gewoonlijk wordt een hoogfrequente sinusgolf als draaggolfsignaal gebruikt.
Deze modulatietechnieken zijn onderverdeeld in twee hoofdtypen: analoog en digitaal of pulsmodulatie Voordat we verder ingaan op de verschillende soorten modulatietechnieken, laten we het belang van modulatie begrijpen.
Waarom wordt modulatie gebruikt in communicatie?
- Bij de modulatietechniek wordt de frequentie van het berichtsignaal verhoogd tot een bereik, zodat het bruikbaarder is voor verzending. De volgende punten beschrijven het belang van modulatie in het communicatiesysteem.
- In signaaloverdracht worden de signalen van verschillende bronnen gelijktijdig via een gemeenschappelijk kanaal verzonden door middel van multiplexers. Als deze signalen gelijktijdig met een bepaalde bandbreedte worden uitgezonden, veroorzaken ze interferentie. Om dit te ondervangen, worden spraaksignalen gemoduleerd op verschillende draaggolffrequenties zodat de ontvanger ze kan afstemmen op de gewenste bandbreedte van zijn eigen keuze binnen het zendbereik.
- Een andere technische reden is antenne grootte de grootte van de antenne is omgekeerd evenredig met de frequentie van het uitgestraalde signaal. De orde van grootte van de antenne-apertuur is ten minste één op een tiende van de golflengte van het signaal. De grootte is niet praktisch als het signaal 5 kHz is, daarom zal het verhogen van de frequentie door het modulatieproces zeker de hoogte van de antenne verminderen.
- Modulatie is belangrijk om de signalen over grote afstanden over te dragen, aangezien het niet mogelijk is om laagfrequente signalen over langere afstanden te verzenden.
- Evenzo is modulatie ook belangrijk om meer kanalen voor gebruikers toe te wijzen en om de ruisimmuniteit te verhogen.
Om gedetailleerde informatie van modulatietechnieken te leren kennen, laat het ons weten over de soorten signalen in het modulatieproces
Modulerend signaal
Dit signaal wordt ook wel een berichtsignaal genoemd. Het bevat de gegevens die moeten worden verzonden en daarom wordt dit berichtsignaal genoemd. Het wordt beschouwd als het basisbandsignaal waar het een modulatieproces ondergaat om uitgezonden of gecommuniceerd te worden. Hierdoor is het het modulerende signaal.
Carrier-signaal
Dit is het hoge frequentiebereik met specifieke amplitude-, frequentie- en faseniveaus, maar het bevat geen gegevens. Het wordt dus een dragersignaal genoemd omdat het een leeg signaal is. Dit wordt eenvoudig gebruikt om het bericht na het modulatieproces naar de ontvangersectie te verzenden.
Gemoduleerd signaal
Het resulterende signaal dat wordt verkregen na de modulatieprocedure wordt een gemoduleerd signaal genoemd. Dit is het product van zowel de draaggolf als de modulerende signalen.
Verschillende soorten modulatie
De twee soorten modulatie: analoge en digitale modulatietechnieken zijn al besproken. Bij beide technieken wordt de basisbandinformatie omgezet in radiofrequentiesignalen, maar bij analoge modulatie deze RF-communicatie signalen zijn een continu bereik van waarden, terwijl dit bij digitale modulatie vooraf bepaalde discrete toestanden zijn.
Soorten modulatie
Analoge modulatie
Bij deze modulatie wordt een continu variërende sinusgolf gebruikt als draaggolf die het berichtsignaal of datasignaal moduleert. De algemene functie van de sinusvormige golf wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding, waarin drie parameters kunnen worden gewijzigd om modulatie te krijgen - ze zijn voornamelijk amplitude, frequentie en fase, dus de soorten analoge modulatie zijn:
- Amplitudemodulatie (AM)
- Frequentiemodulatie (FM)
- Fasemodulatie (PM)
In amplitudemodulatie , wordt de amplitude van de draaggolf gevarieerd in verhouding tot het berichtsignaal, en blijven de andere factoren zoals frequentie en fase constant. Het gemoduleerde signaal wordt getoond in de onderstaande afbeelding en het spectrum ervan bestaat uit een lagere frequentieband, een hogere frequentieband en draaggolffrequentiecomponenten. Dit type modulatie vereist een grotere bandbreedte, meer vermogen. Filteren is erg moeilijk bij deze modulatie.
Soorten analoge modulatie
Frequentie modulatie (FM) varieert de frequentie van de draaggolf in verhouding tot het bericht of gegevenssignaal terwijl andere parameters constant worden gehouden. Het voordeel van FM ten opzichte van AM is de grotere onderdrukking van ruis ten koste van de bandbreedte in FM. Het wordt gebruikt in toepassingen zoals radio, radar, telemetrie, seismische prospectie, enzovoort. De efficiëntie en bandbreedtes zijn afhankelijk van de modulatie-index en de maximale modulatiefrequentie.
In fasemodulatie wordt de draaggolffase gevarieerd in overeenstemming met het datasignaal. Bij dit type modulatie heeft wanneer de fase wordt gewijzigd ook invloed op de frequentie, dus deze modulatie valt ook onder frequentiemodulatie.
Analoge modulatie (AM, FM en PM) is gevoeliger voor ruis. Als er ruis in een systeem komt, blijft het bestaan en wordt het overgedragen tot de eindontvanger. Daarom kan dit nadeel worden ondervangen door de digitale modulatietechniek.
AM
Digitale modulatie
Voor een betere kwaliteit en efficiënte communicatie wordt de digitale modulatietechniek gebruikt. De belangrijkste voordelen van digitale modulatie ten opzichte van analoge modulatie zijn onder meer toelaatbaar vermogen, beschikbare bandbreedte en hoge ruisimmuniteit. Bij digitale modulatie wordt een berichtsignaal omgezet van een analoog naar een digitaal bericht en vervolgens gemoduleerd met behulp van een draaggolf.
De draaggolf wordt ingetoetst of in- en uitgeschakeld om pulsen te creëren zodat het signaal wordt gemoduleerd. Net als bij de analoge, bepalen hier de parameters zoals amplitude, frequentie en fasevariatie van de draaggolf het type digitale modulatie.
De soorten digitale modulatie zijn gebaseerd op het type signaal en de gebruikte toepassing, zoals Amplitude Shift Keying, Frequency Shift Keying, Phase Shift Keying, Differential Phase Shift Keying, Quadrature Phase Shift Keying, Minimum Shift Keying, Gaussian Minimum Shift Keying, Orthogonal Frequency Division Multiplexing, enz. , zoals weergegeven in de afbeelding.
Amplitude shift keying verandert de amplitude van de draaggolf op basis van het basisbandsignaal of berichtsignaal, dat in digitaal formaat is. Het wordt gebruikt voor lage bandvereisten en is gevoelig voor ruis.
Bij keying met frequentieverschuiving wordt de frequentie van de draaggolf gevarieerd voor elk symbool in de digitale gegevens. Het heeft grotere bandbreedtes nodig, zoals weergegeven in de afbeelding. Evenzo verandert de faseverschuivingssleuteling de fase van de draaggolf voor elk symbool en is deze minder gevoelig voor ruis.
Frequentie modulatie
Om een in frequentie gemoduleerde golf te creëren, wordt de frequentie van de radiogolf gevarieerd in overeenstemming met de amplitude van het ingangssignaal.
Frequentie modulatie
Wanneer de audiogolf wordt gemoduleerd met die van het radiofrequente draaggolfsignaal, zal het gegenereerde frequentiesignaal zijn frequentieniveau wijzigen. De variatie waarmee de golf op en neer beweegt, moet worden opgemerkt. Dit wordt deviatie genoemd en wordt over het algemeen weergegeven als kHz-deviatie.
Als het signaal bijvoorbeeld een afwijking heeft van + of - 3 kHz, wordt het weergegeven als ± 3 kHz. Dit betekent dat het draaggolfsignaal een opwaartse en neerwaartse afwijking heeft van 3 kHz.
Omroepstations die een zeer hoogfrequent bereik in het frequentiespectrum nodig hebben (in het bereik van 88,5 - 108 MHz), hebben zeker een grote afwijking nodig van bijna ± 75 kHz. Dit wordt breedband-frequentiemodulatie genoemd. De signalen in dit bereik kunnen de hoge kwaliteit van transmissies ondersteunen, terwijl ze ook een grotere bandbreedte vereisen. Over het algemeen is 200 kHz toegestaan voor elke WBFM. En voor smalband FM is een afwijking van ± 3 kHz voldoende.
Bij het implementeren van een FM-golf is het gunstiger om het effectiviteitsbereik van de modulatie te kennen. Dit staat als de parameter bij het aangeven van factoren zoals het kennen van het type signaal, of het nu gaat om breedband of smalband FM-signaal. Het helpt ook om ervoor te zorgen dat de hele ontvangers of zenders in het systeem zijn geprogrammeerd om zich aan te passen aan het gestandaardiseerde modulatiebereik, aangezien dit een impact heeft op de factoren zoals de kanaalafstand, bandbreedte van de ontvanger en andere.
Dus, om het modulatieniveau aan te duiden, moeten de parameters voor de modulatie-index en de deviatieverhouding worden bepaald.
Het verschil soorten frequentiemodulatie omvatten de volgende.
Smalle band FM
- Dit wordt het type frequentiemodulatie genoemd waarbij de waarde van de modulatie-index te minimaal is.
- Als de waarde van de modulatie-index<0.3, then there will be an only carrier and corresponding sidebands having bandwidth as twice the modulating signal. So, β ≤ 0.3 is called narrow band frequency modulation.
- Het maximale bereik van de modulerende frequentie is 3 kHz
- De maximale waarde van de frequentieafwijking is 75 kHz
Breedband FM
- Dit wordt het type frequentiemodulatie genoemd waarbij de modulatie-indexwaarde groot is.
- Wanneer de modulatie-indexwaarde> 0,3 is, zullen er meer dan twee zijbanden zijn met een bandbreedte van tweemaal het modulatiesignaal. Wanneer de waarde van de modulatie-index toeneemt, wordt het aantal zijbanden verhoogd. Dus β> 0,3 wordt smalband-frequentiemodulatie genoemd.
- Het maximale bereik van modulerende frequenties ligt tussen 30 Hz - 15 kHz
- De maximale waarde van de frequentieafwijking is 75 kHz
- Deze frequentiemodulatie heeft een hoger bandbreedtebereik nodig dat bijna 15 keer sneller is dan de smalbandige frequentiemodulatie.
De andere soorten modulatietechnieken die in het communicatiesysteem worden gebruikt, zijn:
- Binaire faseverschuiving keying
- Differentiële faseverschuiving keying
- Differentiële kwadratuur faseverschuivingssleutel
- Offset kwadratuur faseverschuiving keying
- Audio FSK
- Meerdere FSK
- Tweekleurige FSK
- Minimale shift-keying
- Gauss-minimale shift-keying
- Trellis gecodeerde type modulatie
Voordelen van verschillende soorten modulatie
Voor transmissiedoeleinden is de grootte van de antenne moet erg groot zijn voordat de modulatietechniek niet werd voorgesteld. Het communicatieniveau wordt beperkt omdat er geen langeafstandscommunicatie zal zijn met nul niveaus van vervorming.
Dus met de ontwikkeling van modulatie zijn er veel voordelen van gebruik communicatie systemen En de voordelen van modulatie zijn:
- De grootte van de antenne kan worden verkleind
- Er vindt geen signaalconsolidatie plaats
- Het bereik van communicatie wordt vergroot
- Er komt de mogelijkheid tot multiplexen
- Men kan de bandbreedte aanpassen volgens de vereisten
- De kwaliteit van de ontvangst wordt verhoogd
- Betere prestaties en effectiviteit
Toepassingen van verschillende soorten modulatie
Er is een uitgebreid aanbod aan verschillende modulatietechnieken en dat zijn:
- Geïmplementeerd in het mixen van muziek en opnamesystemen met magneetband
- Om EEG-monitoring voor pasgeboren kinderen te volgen
- Gebruikt in telemetrie
- Gebruikt in radar
- FM-uitzendtechnieken
Om dit artikel niet ingewikkeld te maken, zijn sommige wiskundige vergelijkingen en diepgaande informatie over digitale communicatiesystemen ervan vrijgesteld. De inspanningen die zijn geleverd om dit artikel naar voren te brengen, zorgen echter voor basisinformatie over verschillende soorten modulatie in het communicatiesysteem Het is ook belangrijker om een duidelijk idee te hebben van wat de
