Асновы метадаў мадуляцыі

"Лічбавае-аналагавае пераўтварэнне - гэта працэс змены адной з характарыстык аналагавага сігналу на аснове інфармацыі ў лічбавых дадзеных. Сінусоіду вызначаюць тры характарыстыкі: амплітуда, частата і фаза. Калі мы змяняем каго-небудзь з гэтых характарыстык, мы ствараем іншую версію гэтай хвалі. Такім чынам, змяніўшы адну характарыстыку простага электрычнага сігналу, мы можам выкарыстоўваць яго для прадстаўлення лічбавых дадзеных. ----- FMUSER"


Ёсць тры механізмы мадуляцыі лічбавых дадзеных у аналагавы сігнал: клавіша амплітуднага зруху (ASK), клавіша зрушэння частоты (FSK) і клавіша зруху фаз (ПСК). Акрамя таго, існуе чацвёрты (і лепш) механізм, які аб'ядноўвае змены як амплітуды, так і фазы мадуляцыя амплітуды квадратуры (QAM).

Шырыня паласы
Неабходная прапускная здольнасць для аналагавай перадачы лічбавых дадзеных прапарцыйная хуткасці сігналу, за выключэннем FSK, пры якім неабходна дадаць розніцу паміж сігналамі носьбіта.

Глядзіце таксама: >> Параўнанне 8-QAM, 16-QAM, 32-QAM, 64-QAM 128-QAM, 256-QAM 

Сігнал носьбіта
У аналагавай перадачы прылада адпраўкі выпрацоўвае высокачашчынны сігнал, які дзейнічае як база для інфармацыйнага сігналу. Гэты базавы сігнал называецца сігналам апорнай або несучай. Прымальнае прылада настроена на частату сігналу носьбіта, які ён чакае ад адпраўніка. Затым лічбавая інфармацыя змяняе сігнал носьбіта, змяняючы адну або некалькі яго характарыстык (амплітуду, частату ці фазу). Такая разнавіднасць называецца мадуляцыя (пераключэнне клавіш).

1. Зрух амплітуды пераключэння:
У клавішах зруху амплітуды амплітуда носьбіта сігналу вар'іруецца для стварэння сігнальных элементаў. І частата, і фаза застаюцца нязменнымі, а амплітуда мяняецца.

Двайковы ASK (BASK)
ASK звычайна рэалізуецца з выкарыстаннем толькі двух узроўняў. Гэта называецца бінарным пераключэннем амплітуды з пераключэннем ці ўключэннем (OOK). Пік амплітуды аднаго сігналу роўны 0; іншая такая ж, як амплітуда апорнай частаты. На наступным малюнку прадстаўлены канцэптуальны выгляд бінарных ASKS.

 

Глядзіце таксама: >> Якая розніца паміж AM і FM? 

Рэалізацыя:
Калі лічбавыя дадзеныя прадстаўлены ў выглядзе аднапалярнага лічбавага сігналу NRZ з высокім напружаннем 1 В і нізкім напружаннем 0 В, то рэалізацыю можна дасягнуць шляхам памнажэння лічбавага сігналу NRZ на сігнал носьбіта, які паступае з асцылятара, які прадстаўлены на наступным малюнку. Калі амплітуда сігналу NRZ роўная 1, амплітуда апорнай частаты ўтрымліваецца; калі амплітуда сігналу NRZ роўная 0, амплітуда апорнай частаты роўная нулю.




Прапускная здольнасць для ASK:
Сігнал носьбіта - гэта толькі адна простая сінусоідная хваля, але працэс мадуляцыі вырабляе кампазітны неперыядычны сігнал. Гэты сігнал мае бесперапынны набор частот. Як мы чакаем, прапускная здольнасць прапарцыйная хуткасці сігналу (хуткасць перадачы).

Аднак звычайна ёсць яшчэ адзін фактар, званы d, які залежыць ад працэсу мадуляцыі і фільтрацыі. Значэнне d знаходзіцца ў межах ад 0 да XNUMX 

●Гэта азначае, што прапускная здольнасць можа быць выражана, як паказана, дзе S - хуткасць сігналу, а B - прапускная здольнасць.

З формулы відаць, што неабходная прапускная здольнасць мае мінімальнае значэнне S і максімальнае значэнне 2S. Важнейшым момантам тут з'яўляецца размяшчэнне прапускной здольнасці. Сярэдняя частка прапускной здольнасці знаходзіцца там, дзе знаходзіцца носьбіт частоты fc. Гэта азначае, што калі ў нас ёсць паласа прапускання, мы можам выбраць наш fc, каб мадуляваны сігнал займаў гэтую прапускную здольнасць. Фактычна гэта самая галоўная перавага лічбава-аналагавага пераўтварэння.

Глядзіце таксама: >>Што такое QAM: квадратура з амплітуднай мадуляцыяй 

2. Частавая змена хуткасці

У клавішах зруху частоты частата сігналу носьбіта вар'іруецца для прадстаўлення дадзеных. Частата мадуляванага сігналу пастаянная на працягу аднаго элемента сігналу, але змяняецца для наступнага элемента сігналу, калі элемент дадзеных змяняецца. І амплітуда піка, і фаза застаюцца нязменнымі для ўсіх сігнальных элементаў.

Двайковы FSK (BFSK)
Адзін са спосабаў думаць пра двайковы FSK (або BFSK) - разгледзець дзве апорныя частоты. На наступным малюнку мы выбралі дзве несучыя частоты f1 і f2. Мы выкарыстоўваем першы носьбіт, калі элемент дадзеных роўны 0; мы выкарыстоўваем другі, калі элемент дадзеных роўны 1.




На малюнку вышэй, сярэдзіна адной прапускной здольнасці складае f1, а другая - f2. Абодва f1 і f2 застаюцца ∆f ад сярэдзіны паміж двума палосамі. Розніца паміж дзвюма частатамі складае 2∆f.

Глядзіце таксама: >> QAM-мадулятар і дэмадулятар  

Рэалізацыя:
Ёсць дзве рэалізацыі BFSK: несумяшчальная і ўзгодненая. У некагерэнтнай BFSK можа паўстаць разрыў фазы, калі адзін сігнальны элемент сканчаецца, а другі пачынаецца. У кагерэнтнай BFSK фаза працягваецца праз мяжу двух сігнальных элементаў. Несувязны BFSK можна рэалізаваць, разглядаючы BFSK як дзве модуляцыі ASK і выкарыстоўваючы дзве несучыя частоты. Узгоднены BFSK можа быць рэалізаваны пры дапамозе аднаго кіраванага напружаннем асцылятара (VCO), які змяняе яго частату ў залежнасці ад уваходнага напружання.

На наступным малюнку паказана спрошчаная ідэя, якая стаіць за другой рэалізацыяй. Уваход у асцылятар - аднапалярны сігнал NRZ. Калі амплітуда NRZ роўная нулю, асцылятар захоўвае сваю звычайную частату; калі амплітуда станоўчая, частата павялічваецца.

Прапускная здольнасць для BFSK:

На прыведзеным малюнку паказана прапускная здольнасць FSK. Зноў носьбітамі з'яўляюцца толькі простыя сінусоіды, але мадуляцыя стварае неперыядычны кампазітны сігнал з бесперапыннымі частотамі. Мы можам разглядаць FSK як два ASK-сігналы, кожны з якіх мае ўласную частату f1 і f2. Калі розніца паміж дзвюма частатамі складае 2∆f, то неабходная прапускная здольнасць роўная

3. Пераход да фазы:
У клавіятурным зруху фазы носьбіта вар'іруюцца для прадстаўлення двух ці больш розных сігнальных элементаў. Амплітуда і частата піка застаюцца пастаяннымі па меры змен фазы.

Двайковы PSK (BPSK):
Самы просты PSK - гэта бінарны PSK, у якім мы маем толькі два элементы сігналу: адзін з фазай 0 °, а другі з фазай 180 °. На наступным малюнку прадстаўлены канцэптуальны выгляд PSK. Двайковы PSK гэтак жа просты, як і бінарны ASK з адным вялікім перавагай - ён менш адчувальны да шуму. У ASK крытэрыем выяўлення бітаў з'яўляецца амплітуда сігналу. Але ў PSK гэта фаза. Шум можа змяніць амплітуду прасцей, чым фазу. Іншымі словамі, PSK менш адчувальны да шуму, чым ASK. PSK пераўзыходзіць FSK, таму што нам не патрэбны два сігнальныя носьбіты.

Паласашырыня:
Прапускная здольнасць такая ж, як і для двайковага ASK, але меншая, чым для BFSK. Ніякая прапускная здольнасць не губляецца дарэмна для падзелу двух сігналаў носьбіта.

Глядзіце таксама: >>512 QAM супраць 1024 QAM супраць 2048 QAM супраць 4096 тыпаў модуляцыі QAM

Рэалізацыя:
Рэалізацыя BPSK такая ж простая, як і для ASK. Прычына заключаецца ў тым, што сігнальны элемент з фазай 180 ° можа разглядацца як дадатак сігнальнага элемента з фазай 0 °. Гэта дае нам падказку, як рэалізаваць BPSK. Мы выкарыстоўваем палярны сігнал NRZ замест аднапалярнага сігналу NRZ, як паказана на наступным малюнку. Палярны сігнал NRZ памнажаецца на несучую частату. 1 біт (станоўчае напружанне) прадстаўлены фазай, якая пачынаецца з 0 °, а 0 біт (адмоўнае напружанне) прадстаўлены фазай, якая пачынаецца з 180 °.

 

4. Мадуляцыя амплітуды квадрата (QAM)
PSK абмежаваны здольнасцю абсталявання адрозніваць невялікія адрозненні па фазе. Гэты фактар ​​абмяжоўвае патэнцыйную хуткасць перадачы дадзеных. Да гэтага часу мы змянялі толькі адну з трох характарыстык сінусоіднай хвалі; але што, калі мы зменім два? Чаму б не аб'яднаць ASK і PSK? Ідэя выкарыстання двух носьбітаў, аднафазнай і другой квадратуры, з розным узроўнем амплітуды для кожнага носьбіта, з'яўляецца канцэпцыяй, якая стаіць за мадуляцыяй квадратурнай амплітуды (QAM).

Магчымыя варыянты QAM мноства. На наступным малюнку паказаны некаторыя з гэтых схем. На наступным малюнку, частка A, паказвае найпростую схему 4-QAM (чатыры розных тыпу элементаў сігналу) з выкарыстаннем аднапалярнага сігналу NRZ для мадуляцыі кожнага носьбіта. Гэта той самы механізм, які мы выкарыстоўвалі для ASK (OOK). Частка b паказвае яшчэ 4-QAM з выкарыстаннем палярнай NRZ, але гэта сапраўды тое ж, што і QPSK. Частка c паказвае яшчэ адзін QAM-4, у якім мы выкарыстоўвалі сігнал з двума станоўчымі ўзроўнямі для мадуляцыі кожнага з двух носьбітаў. Нарэшце, частка - d паказвае сузор'е сігналу 16 QAM з васьмю ўзроўнямі, чатырма станоўчымі і чатырма адмоўнымі.

Вам таксама можа спадабацца: >>У чым розніца паміж "dB", "dBm" і "dBi"? 
                                >>Як загрузіць / дадаць спісы прайгравання M3U / M3U8 IPTV ўручную на падтрымліваемых прыладах
                                >>Што такое VSWR: Стаўленне напружання да хвалі

Пакінь паведамленне 

спіс паведамленняў