Ce tehnologii de modulare a semnalului analogic cunoașteți? Modulație - care este diferența dintre tipurile de modulație AM, FM (FM) și SSB: simplu despre complex. Modulație de amplitudine în bandă laterală unică
Vă avertizez imediat: pur și simplu nu va funcționa. Modularea este un lucru prea complicat.Pentru a înțelege ce este modulația, trebuie să știți ce este frecvența, așa că să începem cu asta.
De exemplu, să luăm un leagăn: frecvența de balansare a unui leagăn este numărul de oscilații complete, balansări pe secundă.
Complet, aceasta înseamnă că o oscilație este mișcarea leagănului din poziția extremă stângă, în jos, prin centru până la nivel maximîn dreapta și apoi din nou prin centru până la același nivel în stânga.
Un leagăn obișnuit de curte are o frecvență de aproximativ 0,5 herți, ceea ce înseamnă că completează un leagăn complet în 2 secunde.
Difuzor difuzor balansează mult mai repede, reproducând nota „A” a primei octave (440 herți), face 440 de vibrații pe secundă.
ÎN circuite electrice oscilațiile sunt o fluctuație de tensiune, de la o valoare maximă pozitivă, în jos, prin tensiune zero la o valoare maximă negativă, în sus, prin zero din nou la o valoare maximă pozitivă. Sau de la tensiunea maximă, printr-o anumită medie la minim, apoi din nou prin medie, din nou la maxim.
Pe un grafic (sau ecran de osciloscop) arată astfel:
Frecvența oscilațiilor de tensiune la ieșirea unei stații radio care emite un purtător pe canalul 18 al rețelei C din Europa va fi de 27.175.000 de oscilații pe secundă sau 27 megaherți și 175 kiloherți (mega - milion; kilo - mii).
Pentru a face modulația vizuală, să inventăm două anumite semnale, unul cu o frecvență de 1000 Hz, al doilea cu o frecvență de 3000 Hz, grafic arată astfel:
Să observăm cum sunt afișate aceste semnale pe graficele din stânga. Acestea sunt grafice de frecvență și nivel. Cu cât frecvența semnalului este mai mare, cu atât semnalul va fi afișat mai în dreapta pe un astfel de grafic; cu cât este mai mare nivelul (puterea), cu atât linia acestui semnal este mai mare pe grafic.
Acum imaginați-vă că am adăugat ambele semnale, adică, în formă finală, semnalul nostru de test fictiv este suma a două semnale. Cum l-ai pus cap la cap? Este foarte simplu - am pus un microfon și am așezat doi oameni în fața lui: un bărbat care a țipat la o frecvență de 1000 Hz și o femeie care a țipat la 3000 Hz, la ieșirea microfonului am primit semnalul nostru de test, care arată așa :
Și tocmai acest semnal de test îl vom „alimenta” la intrarea microfonului emițătorului nostru fictiv, studiind ceea ce se obține la ieșire (la antenă) și modul în care toate acestea afectează inteligibilitatea și raza de comunicare.
Despre modulare în general
Semnalul purtător modulat la ieșirea oricărui transmițător în orice caz (cu orice modulație) se obține prin adăugarea sau înmulțirea semnalului purtător cu semnalul care trebuie transmis, de exemplu, semnalul de la ieșirea unui microfon. Singura diferență dintre modulații este ceea ce se înmulțește, ce se adaugă și în ce parte a circuitului transmițătorului se întâmplă acest lucru.În ceea ce privește recepția, totul se rezumă la izolarea de semnalul recepționat cu ce a fost modulat semnalul, amplificarea acestuia și înțelesul (audibil, vizibil).
Modulație de amplitudine - AM (AM, modulație de amplitudine)
După cum puteți vedea, cu modularea în amplitudine nivelul tensiunii de oscilație frecventa inalta(purtător) depinde direct de tensiunea care vine de la microfon.Tensiunea la ieșirea microfonului crește, iar tensiunea purtătoarei la ieșirea transmițătorului crește și ea, adică mai multă putere la ieșire, mai puțină tensiune de la microfon, mai puțină tensiune la ieșire. Când tensiunea la ieșirea microfonului este într-o anumită poziție centrală, emițătorul emite o anumită putere centrală (cu modulație AM la 100% și liniște în fața microfonului la 50% putere).
Adâncimea de modulație AM este nivelul de influență a semnalului de la microfon asupra nivelului de putere de ieșire al emițătorului. Dacă vibrația este de 30%, atunci cel mai puternic impuls de tensiune negativă de la microfon va reduce nivelul purtătorului de ieșire cu 30% din puterea maximă.
Și așa arată spectrul unui semnal cu modulație AM (distribuția componentelor sale în funcție de frecvență):
În centru, la o frecvență de 27175000 Hz, avem purtătoarea, iar frecvența mai mică și mai mare sunt „benzile laterale”, adică suma semnalului purtător și frecvențele audio ale semnalului nostru de testare:
27175000+1000Hz și 27175000-1000Hz
27175000+3000Hz și 27175000-3000Hz
Semnalele audio purtător minus sunt banda laterală inferioară, iar semnalele audio purtător plus sunt banda laterală superioară.
Nu este greu de observat că o singură bandă laterală este suficientă pentru a transmite informații; a doua repetă doar aceeași informație, dar numai cu semnul opus, irosind puterea emițătorului la radiarea acestei informații duplicate în aer.
Dacă eliminați purtătorul, care nu conține deloc informații utile, și una dintre benzile laterale, obțineți modulație SSB (în rusă: OBP) - modulare cu o bandă laterală și fără purtătoare (modulație cu o singură bandă laterală).
Modulație SSB (SSB, modulație cu bandă laterală unică)
Iată cum arată SSB la ieșirea transmițătorului:Se poate observa că acest semnal nu este mult diferit de modulația AM. Este de înțeles, SSB este o continuare a AM, adică SSB este creat din modulația AM, din semnalul căreia banda laterală și purtătoarea inutile sunt eliminate.
Dacă te uiți la spectrul semnalului, diferența este evidentă:
Nu există nici un purtător, nici o bandă laterală duplicată (acest grafic arată USB, adică modulația cu o singură bandă laterală, unde banda laterală superioară este lăsată, există și LSB, atunci când banda laterală inferioară este lăsată).
Nu există purtător, nici o parte de rezervă - toată puterea emițătorului este cheltuită doar pentru transmiterea de informații utile.
Este pur și simplu imposibil să primiți o astfel de modulație pe un receptor AM obișnuit. Pentru a primi, trebuie să restabiliți „punctul de plecare” - transportatorul. Acest lucru este ușor de făcut - frecvența la care funcționează transmițătorul este cunoscută, ceea ce înseamnă că trebuie doar să adăugați o purtătoare de aceeași frecvență și va apărea punctul de pornire. Cititorul curios probabil a observat deja că dacă frecvența emițătorului nu este cunoscută, atunci punctul de plecare va fi incorect, vom adăuga purtătorul greșit, ce vom auzi? Și, în același timp, vom auzi vocea fie a unui „taur”, fie a unui „gnom”. Acest lucru se va întâmpla deoarece receptorul din acest tip de modulație nu știe ce frecvențe aveam inițial, dacă era 1000Hz și 3000Hz, sau 2000Hz și 4000Hz, sau 500Hz și 2500Hz - „distanțele” dintre frecvențe sunt corecte, dar au început să fie schimbare, rezultând fie un „pipi-pipi-pipi” fie un „buu-buu-buu”.
Modulație CW (telegraf)
Cu telegraful totul este simplu - este un semnal de modulație AM 100%, doar ascuțit: fie există un semnal la ieșirea emițătorului, fie nu există semnal. Tasta telegraf este apăsată - există un semnal, eliberată - nu există nimic.Telegraful arată așa pe diagrame:
În consecință, spectrul semnalului telegrafic:
Adică, frecvența purtătoare este 100% modulată prin apăsarea tastei telegraf.
De ce sunt 2 stick-uri pe spectru ușor departe de semnal? frecventa centrala„și nu doar un transportator?
Totul este simplu aici: oricum ar fi, un telegraf este AM, iar AM este suma semnalelor purtătoare și de modulație, deoarece un telegraf (cod Morse) este o serie de apăsări de taste, acestea sunt și oscilații cu o anumită frecvență, deși scăzut în comparație cu sunetul. La frecvența apăsării tastei benzile laterale ale semnalului telegrafic se retrag de la purtător.
Cum se transmit astfel de semnale?
În cel mai simplu caz - prin apăsarea butonului de transmisie în timpul tăcerii în fața microfonului.
Cum se primesc astfel de semnale?
Pentru a primi, trebuie să transformați purtătorul care apare în aer în timp cu apăsarea tastei în sunet. Există multe metode, cea mai simplă este să conectați un circuit la ieșirea detectorului receptor AM care emite un bip de fiecare dată când apare tensiunea pe detector (adică, un purtător este furnizat detectorului). O modalitate mai complexă și mai rezonabilă este de a amesteca semnalul care vine din aer cu semnalul generatorului (oscilator local) încorporat în receptor și de a alimenta diferența de semnale către un amplificator audio. Deci, dacă frecvența semnalului în aer este 27175000 Hz, frecvența generatorului receptorului este 27174000, atunci la intrarea amplificatorului frecventa audio va sosi un semnal 27175000+27174000=54349000Hz si 27175000-27174000=1000Hz, firesc primul dintre ele nu este un semnal audio ci un semnal radio, amplificatorul de sunet nu il va amplifica, dar al doilea este deja audibil, 1 sunet și îl va amplifica și vom auzi „piiiiiii”, în timp ce există un purtător în aer și liniște (zgomot de aer) când nu există.
Apropo, când doi oameni încep să transmită în același timp, cred că mulți oameni au observat efectul „piiiiiii” care apare din adunarea și scăderea purtătorilor din receptor. Ceea ce se aude este diferența dintre semnalele purtătoare care apar în receptorul nostru.
Modulație FM (FM, modulație de frecvență)
Esența reală a modulării frecvenței este simplă: frecvența purtătoarei se modifică ușor în timp cu tensiunea de la ieșirea microfonului. Când tensiunea la microfon crește, crește și frecvența; când tensiunea la ieșirea microfonului scade, scade și frecvența purtătoare.Scăderea și creșterea frecvenței purtătoare se produce în limite mici, de exemplu, pentru posturile de radio CB este de plus/minus 3000 Hz cu o frecvență purtătoare de aproximativ 27.000.000 Hz, pentru posturile de emisie FM este de plus/minus 100.000 Hz.
Parametru de modulație FM - indice de modulație. Raportul dintre sunetul frecvenței maxime pe care amplificatorul de microfon al emițătorului o va transmite și modificarea maximă a frecvenței purtătoare la cel mai puternic sunet. Nu este greu de observat că pentru CB este 1 (sau 3000/3000), iar pentru posturile de emisie FM este de aproximativ 6 ... 7 (100000/15000).
Cu modulația FM, nivelul purtătorului (puterea semnalului emițătorului) este întotdeauna constant; nu se modifică în funcție de volumul sunetelor din fața microfonului.
ÎN forma grafica, la ieșirea transmițătorului FM, modulația arată astfel:
Cu modulația FM, la fel ca și în cazul AM, există atât o purtătoare, cât și două benzi laterale la ieșirea transmițătorului, deoarece frecvența purtătoarei atârnă în timp cu semnalul de modulare, îndepărtându-se de centru:
DSB, DChT, fază și alte tipuri de modulație
Pentru a fi corect, trebuie remarcat faptul că există și alte tipuri de modulație purtătoare:DSB - două benzi laterale și fără purtător. DSB, în esență modulație AM în care purtătorul a fost eliminat (decupat, suprimat).
DCT - telegraf cu două frecvențe, de fapt, nu este altceva decât modularea frecvenței, ci prin apăsarea unei taste telegraf. De exemplu, un punct corespunde unei deplasări a purtătorului de 1000 Hz, iar o liniuță corespunde la 1500 Hz.
Modulare de fază - modularea fazei purtătoare. Modulația de frecvență la indici mici 1-2 este în esență modulare de fază.
În unele sisteme (televiziune, radiodifuziune FM stereo), modularea purtătorului este efectuată de un alt purtător modulat și transportă deja informații utile.
De exemplu, semnalul de difuzare stereo FM simplificat este un purtător modulat modulația de frecvență, un semnal care în sine este un purtător modulat prin modulații DSB, unde o bandă laterală este semnalul canalului stâng, iar cealaltă bandă laterală este semnalul canalului audio din dreapta.
Aspecte importante ale recepției și transmiterii semnalelor AM, FM și SSB
Deoarece AM și SSB sunt modulații în care semnalul de ieșire al emițătorului este proporțional cu tensiunea care vine de la microfon, este important ca acesta să fie amplificat liniar atât pe partea de recepție, cât și pe cea de transmisie. Adică, dacă amplificatorul amplifică de 10 ori, atunci cu o tensiune la intrarea sa de 1 volți, ieșirea ar trebui să fie de 10 volți, iar cu 17 volți la intrare, ieșirea ar trebui să fie exact 170 volți. Dacă amplificatorul nu este liniar, adică la o tensiune de intrare de 1 volți, câștigul este 10 și la ieșire 10 volți, iar la 17 volți la intrare câștigul este de numai 5 și ieșirea este de 85 volți, atunci distorsiunea vor apărea - șuierând și mormăit cu sunete puternice în fața microfonului. Dacă câștigul este, dimpotrivă, mai mic pentru mic semnale de intrare, apoi va fi respirație șuierătoare sunete liniştiteși tonuri neplăcute chiar și atunci când sunt puternice (deoarece la începutul vibrației sale, orice sunet trece printr-o zonă aproape de zero).Liniaritatea amplificatoarelor pentru modulația SSB este deosebit de importantă.
Pentru a egaliza nivelurile de semnal în receptoarele AM și SSB, sunt utilizate componente speciale de circuit - controlere automate de amplificare (circuite AGC). Sarcina AGC este de a selecta un astfel de câștig al nodurilor receptor care semnal puternic(de la un corespondent apropiat) și slab (de la un corespondent îndepărtat), în cele din urmă, s-au dovedit a fi aproximativ la fel. Dacă nu se folosește AGC, atunci semnalele slabe se vor auzi în liniște, iar cele puternice vor rupe emițătorul de sunet al receptorului, precum o picătură de nicotină sfâșie un hamster. Dacă AGC reacționează prea repede la o schimbare a nivelului, atunci va începe nu numai să egalizeze nivelurile semnalelor de la corespondenții apropiați și îndepărtați, ci și să „strânge” modulația în cadrul semnalului - reducând câștigul atunci când tensiunea crește și crescând-o când tensiunea scade, reducând toată modulația la un semnal nemodulat.
Modulația FM nu necesită o liniaritate specială a amplificatoarelor; cu modularea FM, informația este transportată de o schimbare a frecvenței și nicio distorsiune sau limitare a nivelului semnalului nu poate modifica frecvența semnalului. De fapt, într-un receptor FM, trebuie instalat un limitator de nivel de semnal, deoarece nivelul nu este important, frecvența este importantă, iar schimbarea nivelului va interfera doar cu evidențierea modificărilor de frecvență și transformarea purtătorului FM în sunetul semnalului cu pe care acesta este modulat.
Apropo, tocmai pentru că în receptorul FM toate semnalele sunt limitate, adică zgomotele slabe au aproape același nivel ca un semnal util puternic, în absența unui semnal FM detectorul (demodulatorul) face atât de mult zgomot - încearcă pentru a evidenția schimbarea frecvenței zgomotului la intrarea receptorului și a zgomotului receptorului în sine, iar în zgomot schimbarea frecvenței este foarte mare și aleatorie, deci se aud sunete puternice aleatorii: zgomot puternic.
Într-un receptor AM și SSB, există mai puțin zgomot în absența unui semnal, deoarece zgomotul receptorului în sine este încă scăzut la nivel și zgomotul la intrare este scăzut în comparație cu semnalul util, iar pentru AM și SSB acesta este nivelul care este important.
Pentru un telegraf, nici liniaritatea nu este foarte importantă; acolo, informația este purtată de însăși prezența sau absența unui purtător, iar nivelul acestuia este doar un parametru secundar.
FM, AM și SSB după ureche
În semnalele AM și SSB, zgomotul de impuls este mult mai vizibil, cum ar fi sunetul trosnet al aprinderilor defecte ale mașinii, clicurile descărcărilor de fulgere sau zgomotul de la convertoarele de tensiune în impuls.Cum semnal mai slab, cu cât puterea este mai mică, cu atât sunetul este mai silențios la ieșirea receptorului și cu atât mai puternic, cu atât mai tare. Deși AGC își face treaba prin nivelarea nivelurilor de semnal, capacitățile sale nu sunt nesfârșite.
Pentru modulația SSB, este aproape imposibil să folosiți un supresor de zgomot și să înțelegeți în general când celălalt corespondent a eliberat transmisia, deoarece atunci când este liniște în fața microfonului în SSB, emițătorul nu radiază nimic în aer - există fără purtător, iar dacă este liniște în fața microfonului, atunci nu există benzi laterale.
Semnalele FM sunt mai puțin afectate de zgomotul de impuls, dar nivelul ridicat de zgomot al detectorului FM face insuportabil să stai fără un squelch în absența unui semnal. De fiecare dată când transmisia corespondentului este oprită în receptor, este însoțită de un „poof” caracteristic - detectorul a început deja să transforme zgomotul în sunet, dar supresorul de zgomot nu s-a închis încă.
Dacă asculți un receptor AM pe un receptor FM sau invers, vei auzi mormăituri, dar poți în continuare să înțelegi despre ce vorbesc. Dacă ascultați SSB pe un receptor FM sau AM, veți primi doar o mizerie audio sălbatică de „oink-zhu-zhu-bzhu” și absolut nicio inteligibilitate.
Pe un receptor SSB puteți asculta perfect CW (telegraf), AM și, cu o oarecare distorsiune, FM cu indici de modulație scăzut.
Dacă două sau mai multe posturi de radio AM sau FM pe aceeași frecvență sunt pornite în același timp, atunci ai o mizerie de purtători, un fel de scârțâit și țipăit printre care nu poți desluși nimic.
Dacă două sau mai multe transmițătoare SSB pornesc la aceeași frecvență, atunci toți cei care au vorbit vor fi auziți în receptor, deoarece SSB nu are purtător și nu este nimic de învins (se amestecă până fluieră). Poți auzi pe toată lumea, de parcă toți s-ar afla în aceeași cameră și au început să vorbească deodată.
Dacă în AM sau FM frecvența receptorului nu se potrivește exact cu frecvența emițătorului, atunci apar distorsiuni și „wheezing” la sunetele puternice.
Dacă frecvența unui transmițător SSB se modifică în timp odată cu nivelul semnalului (de exemplu, echipamentul nu are suficientă putere), atunci se aude gâlgâit în voce. Dacă frecvența receptorului sau emițătorului plutește, atunci sunetul plutește în frecvență, apoi „mormăie”, apoi „ciripește”.
Eficiența tipurilor de modulare - AM, FM și SSB
Teoretic, subliniez - teoretic, cu putere egală a transmițătorului, domeniul de comunicare va depinde de tipul de modulație, după cum urmează:AM = Distanța * 1
Cupa Mondială = Distanță * 1
SSB = Distanța * 2
În aceeași teorie, din punct de vedere energetic, SSB depășește AM de 4 ori la putere sau de 2 ori la tensiune. Câștigul apare datorită faptului că puterea emițătorului nu este cheltuită pentru a emite un purtător inutil și a duplica în mod irosit informațiile celei de-a doua benzi laterale.
În practică, câștigul este mai mic, deoarece creierul uman nu este obișnuit să audă zgomotul aerului în pauzele dintre sunete puternice iar lizibilitatea suferă oarecum.
FM este, de asemenea, modulație „cu o surpriză” - unele cărți inteligente spun că AM și FM nu sunt mai bune unul decât celălalt, și chiar și FM este mai rău, alții susțin că cu indici de modulație scăzuti (și acestea sunt CB și posturi de radio amatori) FM depășește AM de 1,5 ori. De fapt, conform opiniei subiective a autorului, FM este de aproximativ 1,5 ori mai „performant” decât AM, în primul rând pentru că FM este mai puțin susceptibil la zgomotul de impuls și la fluctuațiile nivelului semnalului.
Echipamente AM, FM și SSB în ceea ce privește complexitatea și conversia unuia în altul
Cel mai complex echipament este SSB.De fapt, un dispozitiv SSB poate funcționa cu ușurință în AM sau FM după modificări neglijabile.
Este aproape imposibil să convertiți un transceiver AM sau FM în SSB (va trebui să introduceți multe, multe componente suplimentare în circuit și să refaceți complet unitatea emițătorului).
De la autor: personal, convertirea unui dispozitiv AM sau FM în SSB mi se pare complet o nebunie.
Am asamblat dispozitivul SSB de la zero, dar nu pentru a converti AM sau FM în SSB.
Al doilea cel mai dificil este aparatul FM.
De fapt, dispozitivul FM conține deja în receptor tot ceea ce este necesar pentru a detecta semnalele AM, deoarece are și un AGC ( reglare automată amplificare) și, prin urmare, un detector al nivelului purtătorului primit, adică, în esență, un receptor AM cu drepturi depline, care funcționează doar undeva în interior (suprimatorul de zgomot de prag funcționează și din această parte a circuitului).
Va fi mai dificil cu transmițătorul, deoarece aproape toate etapele sale funcționează într-un mod neliniar.
De la autor: se poate reface, dar nu a fost niciodată nevoie de el.
Echipamentul AM este cel mai simplu.
Pentru a converti un receptor AM în FM, va trebui să introduceți componente noi - un limitator și un detector FM. De fapt, limitatorul și detectorul FM sunt 1 microcircuit și câteva piese.
Conversia unui transmițător AM în FM este mult mai simplă, deoarece trebuie doar să introduceți un lanț care va „săracă” frecvența purtătoare în timp cu tensiunea care vine de la microfon.
De la autor: Am convertit transceiver-ul AM în AM/FM de câteva ori, în special posturile de radio CB „Cobra 23 plus” și „Cobra 19 plus”.
Cu fața înăuntru Viata de zi cu zi Cu concepte noi, mulți încearcă să găsească răspunsuri la întrebările lor. De aceea este necesar să descriem orice fenomen. Unul dintre ele este un concept precum modulația. Acest lucru va fi discutat în continuare.
descriere generala
Modulația este procesul de modificare a unuia sau a unui set întreg de parametrii de vibrație de înaltă frecvență în conformitate cu legea mesajelor informaționale de joasă frecvență. Rezultatul este un transfer al spectrului semnalului de control către regiunea de înaltă frecvență, deoarece difuzarea eficientă în spațiu necesită ca toate dispozitivele de recepție și transmisie să funcționeze la frecvente diferite fără a se întrerupe unul pe altul. Datorită acestui proces, vibrațiile informaționale sunt plasate pe un purtător cunoscut a priori. Semnalul de control conține informatiile transmise. Vibrația de înaltă frecvență preia rolul unui purtător de informații, datorită căruia capătă statutul de purtător. Semnalul de control conține datele transmise. Exista tipuri diferite modulații, care depind de ce formă de vibrație este utilizată: dreptunghiulară, triunghiulară sau alta. Cu un semnal discret, se obișnuiește să se vorbească despre manipulare. Deci, modulația este un proces care implică oscilații, deci poate fi frecvență, amplitudine, fază etc.
Soiuri
Acum putem lua în considerare ce tipuri de acest fenomen există. Practic, modulația este un proces în care o undă de joasă frecvență este transferată la o undă de înaltă frecvență. Cel mai des folosit următoarele tipuri: frecvență, amplitudine și fază. Când se schimbă frecvența, când se schimbă amplitudinea, se schimbă amplitudinea și când se schimbă faza, faza se schimbă. Există și tipuri mixte. Modularea și modificarea pulsului sunt tipuri separate. În acest caz, parametrii oscilației de înaltă frecvență se modifică discret.
Modulație de amplitudine
În sistemele cu acest tip de modificare, amplitudinea undei purtătoare se modifică la o frecvență înaltă folosind o undă modulantă. La ieșire sunt detectate nu numai frecvențele de intrare, ci și suma și diferența acestora. În acest caz, dacă modulația este o undă complexă, cum ar fi semnalele de vorbire constând din mai multe frecvențe, atunci suma și diferența de frecvențe vor necesita două benzi, una sub purtătoare și cealaltă deasupra. Se numesc laterale: sus și jos. Prima este o copie a celei originale mutate de o anumită frecvență. Banda inferioară este o copie a semnalului original care a fost inversat, adică frecvențele înalte originale sunt frecvențele inferioare din banda laterală inferioară.
Peretele lateral inferior este o imagine în oglindă a peretelui lateral superior în raport cu frecvența purtătoare. Un sistem care utilizează modulația de amplitudine, care transmite purtătoarea și ambele benzi laterale, se numește bidirecțional. Purtătorul nu conține informații utile, deci poate fi eliminat, dar în orice caz lățimea de bandă a semnalului va fi de două ori mai mare decât cea originală. Îngustarea benzii se realizează prin deplasarea nu numai a purtătorului, ci și a uneia dintre benzile laterale, deoarece acestea conțin aceleași informații. Acest tip este cunoscut sub numele de modulație purtătoare suprimată în bandă laterală unică.
Demodularea
Acest proces necesită amestecarea semnalului modulat cu o purtătoare de aceeași frecvență cu cea emisă de modulator. După aceasta, semnalul original este obținut ca o bandă de frecvență sau frecvență separată și apoi filtrat din alte semnale. Uneori, purtătoarea pentru demodulare este generată local, dar nu întotdeauna coincide cu frecvența purtătoarei de pe modulatorul însuși. Datorită diferenței mici dintre frecvențe, apar nepotriviri, ceea ce este tipic pentru circuitele telefonice.
ÎN în acest caz, folosește un semnal digital în bandă de bază, ceea ce înseamnă că permite codificarea a mai mult de un bit per baud prin codificarea unui semnal de date binare într-un semnal cu mai multe niveluri. Biți de semnale binare sunt uneori împărțite în perechi. Pentru o pereche de biți, pot fi utilizate patru combinații, fiecare pereche fiind reprezentată de unul dintre cele patru niveluri de amplitudine. Acest semnal codificat este caracterizat prin aceea că rata de transmisie a modulației este jumătate față de semnalul de date original, astfel încât poate fi utilizat pentru modulația de amplitudine în mod obișnuit. Și-a găsit aplicația în comunicațiile radio.
Modulația de frecvență
Sistemele cu o astfel de modulație presupun că frecvența purtătoarei se va schimba în funcție de forma semnalului de modulare. Acest tip este superior amplitudinii in ceea ce priveste rezistenta la anumite influente prezente pe reteaua telefonica, de aceea ar trebui folosit pe viteze mici, unde nu este nevoie să se implice o bandă mare de frecvență.
Modulația fază-amplitudine
Pentru a crește numărul de biți pe baud, puteți combina modulația de fază și amplitudine.
Ca unul dintre metode moderne modulația amplitudine-fază poate fi numită una care se bazează pe transmisia mai multor purtători. De exemplu, o aplicație folosește 48 de purtători separați de o lățime de bandă de 45 Hz. Prin combinarea amplitudinii și modulației de fază, fiecărui purtător i se alocă până la 32 de stări discrete pe perioadă de baud, permițând transportarea a 5 biți pe baud. Se pare că întregul set vă permite să transferați 240 de biți pe baud. Când funcționează la 9600 bps, rata de modulație necesită doar 40 baud. O cifră atât de scăzută este destul de tolerantă la salturile de amplitudine și fază inerente rețelei telefonice.
Modularea codului de impuls
Acest tip este de obicei considerat ca un sistem de difuzare, de exemplu, voce în intrare formă digitală. Această tehnică de modulare nu este utilizată în modemuri. Aceasta implică introducerea semnalului analogic la o rată de două ori mai mare decât cea mai mare frecvență a semnalului în formă analogică. Când utilizați astfel de sisteme pornit retelele telefonice gating-ul are loc de 8000 de ori pe secundă. Fiecare probă este un nivel de tensiune codificat într-un cod de șapte biți. La cel mai bun mod represent folosește codare logaritmică. Șapte biți împreună cu al optulea, indicând prezența unui semnal, formează un octet.
Pentru a reconstrui semnalul mesajului, sunt necesare modulația și detectarea, adică procesul invers. În acest caz, semnalul este convertit într-un mod neliniar. Elementele neliniare îmbogățesc spectrul semnalului de ieșire cu noi componente spectrale, iar filtrele sunt folosite pentru a evidenția componentele de joasă frecvență. Modularea și detectarea pot fi efectuate folosind diode în vid, tranzistoare, diode semiconductoare ca elemente neliniare. În mod tradițional, se folosesc diode semiconductoare de tip punct, deoarece diodele plane au o capacitate de intrare vizibil mai mare.
Vederi moderne
Modulația digitală oferă o capacitate de informare mult mai mare și compatibilitate cu o varietate de servicii de date digitale. În plus, cu ajutorul acestuia, securitatea informațiilor este sporită, calitatea sistemelor de comunicații este îmbunătățită, iar accesul la acestea este accelerat.
Există o serie de limitări cu care se confruntă dezvoltatorii oricăror sisteme: puterea admisă și lățimea de bandă de frecvență, un anumit nivel de zgomot al sistemelor de comunicație. În fiecare zi crește numărul utilizatorilor sistemelor de comunicații, precum și cererea pentru acestea, ceea ce necesită o creștere a resurselor radio. Modulația digitală este semnificativ diferită de modulația analogică prin faptul că purtătorul din ea transmite cantități mari de informații.
Dificultate de utilizare
Dezvoltatorii de sisteme de comunicații radio digitale se confruntă cu următoarea sarcină principală - să găsească un compromis între lățimea de bandă a transmisiei de date și complexitatea sistemului în tehnic. Pentru aceasta este potrivit să se folosească metode diferite modulare pentru a obține rezultatul cerut. Comunicarea radio poate fi organizată folosind cele mai simple circuite emițător și receptor, dar pentru o astfel de comunicare se va folosi un spectru de frecvență proporțional cu numărul de utilizatori. Receptoarele și transmițătoarele mai complexe necesită o lățime de bandă mai mică pentru a transmite aceeași cantitate de informații. Pentru a trece la metode de transmisie eficiente din punct de vedere spectral, este necesar să se complice echipamentul în consecință. Această problemă nu depinde de tipul de conexiune.
Opțiuni alternative
Modularea lățimii impulsurilor este caracterizată prin faptul că semnalul purtător este o secvență de impulsuri, în timp ce frecvența impulsurilor este constantă. Modificările privesc doar durata fiecărui impuls în funcție de semnalul modulator.
Modulația pe lățimea impulsurilor diferă de modulația frecvență-fază. Acesta din urmă implică modularea semnalului sub formă de sinusoid. Se caracterizează prin amplitudine constantă și frecvență sau fază variabilă. Semnalele de impuls pot fi, de asemenea, modulate în frecvență. Durata impulsurilor poate fi fixă, iar frecvența acestora este într-un anumit interval, dar valoarea lor instantanee va varia în funcție de semnalele modulante.
concluzii
Poate fi folosit tipuri simple modulație, unde doar un parametru se va schimba în funcție de informațiile de modulare. O schemă de modulație combinată care este utilizată în echipament modern pentru operarea de comunicare, aceasta este atunci când există o modificare simultană atât a amplitudinii, cât și a fazei purtătorului. ÎN sisteme moderne pot fi utilizați mai mulți subpurtători, fiecare folosind modulația anumit tip. În acest caz despre care vorbim despre schemele de modulație a semnalului. Acest termen este folosit și pentru vizualizări complexe pe mai multe niveluri, atunci când sunt necesare informații suplimentare pentru informații complete.
Sistemele moderne de comunicații folosesc cele mai eficiente tipuri de modulație, reducând astfel la minimum lățimea de bandă pentru a elibera spațiu de frecvență pentru alte tipuri de semnale. Doar de asta beneficiază calitatea comunicării, dar complexitatea echipamentului în acest caz se dovedește a fi foarte mare. În cele din urmă, frecvența de modulație dă un rezultat vizibil Utilizator final numai din punct de vedere al ușurinței de utilizare a mijloacelor tehnice.
Tipuri de modulație analogică
unde A 0 ,ω 0 = 2πf 0 , sunt amplitudinea, frecvența unghiulară și respectiv faza inițială a purtătorului; k = A m /A 0 - coeficient de proporționalitate între semnalul modulator și variațiile de amplitudine ale oscilației AM sau coeficientului de modulație; A t Ω= 2πF φ- amplitudinea, frecvența unghiulară și faza inițială a oscilației modulante; t- timp.
În fig. Figura 5.2 prezintă un grafic al oscilației AM în funcție de timp, care arată că anvelopa are forma unei oscilații modulante armonice.
Expresia (5.1) poate fi transformată în forma (pentru simplitate, fazele inițiale sunt omise)
Acest formularînregistrarea arată că în spectrul unei oscilații modulate, pe lângă purtătoare, există două componente laterale cu o amplitudine proporțională cu coeficientul de modulație și cu frecvențe deasupra și dedesubtul purtătorului la frecvența de modulație. Ω = 2πF (Fig. 5.3). Lățimea spectrului unui astfel de semnal AM
Dacă oscilația de modulare de joasă frecvență este complexă, atunci spectrul oscilației modulate va conține, în plus față de purtător, două benzi laterale - superioară și inferioară. Ele reprezintă spectrul semnalului de modulare transferat în regiunea frecvenței purtătoare fără modificare și, respectiv, cu inversare. Pentru a determina lățimea completă a spectrului de oscilație AM în acest caz, înlocuiți frecvența maximă a spectrului de oscilație de modulare în (5.3).
Diagrama vectorială a semnalului modulat este foarte clară (Fig. 5.4). Oscilația armonică purtătoare este reprezentată de vector
Orez. 5.2 Graficul de oscilație AM Fig. 5.3 Spectrul de oscilație AM
rotindu-se în sens invers acelor de ceasornic cu viteză constantă ω
0 radiani pe secundă. Componentele laterale, la rândul lor, sunt reprezentate de vectori /2 și /2, simetrici față de primul vector și fixați la capătul acestuia. ei
rotiți în sens invers acelor de ceasornic și în sensul acelor de ceasornic cu viteza de modulație unghiulară Ω, mișcându-se împreună cu vectorul purtător. Vectorul rezultat al oscilației modulate își modifică lungimea în funcție de poziția celor doi vectori simetrici; frecvența sa de rotație rămâne constantă.
Puterea oscilației AM depinde de adâncimea modulației. Puterea frecvenței purtătoarei este constantă și proporțională. Puterea fiecărei componente laterale este proporțională cu pătratul amplitudinii sale, adică cu valoarea.
La modulația cea mai profundă (k=1), puterea de oscilație AM ( egal cu suma puterea tuturor celor trei componente) este de numai o dată și jumătate mai mare decât puterea oscilației nemodulate. În practică, valoarea medie a coeficientului de modulație a amplitudinii nu depășește 0,5 pentru a reduce probabilitatea supramodulării la valorile de vârf ale funcției de modulare.
Pentru a crește eficiența și utilizarea transmițătorului și pentru a salva banda de frecvență ocupată de semnalul modulat, nu se poate transmite întregul spectru, ci o bandă laterală a undei AM. În acest caz, purtătorul și cealaltă parte sunt suprimate. Această modulație este numită single sideband AM (SSBAM). Trebuie remarcat faptul că, în sens strict, aceasta va fi deja o oscilație cu modulație complexă amplitudine-fază.
Se disting următoarele tipuri de modulație de amplitudine:
AM bidirecțional (bandă laterală dublă - DSB);
Purtător suprimat în bandă laterală dublă (DSBSC);
Bandă laterală unică AM;
Single Sideband Suppressed Carrier (SSBSC) AM cu opțiuni de bandă laterală inferioară și superioară (LSB) și bandă laterală superioară (USB);
AM cu una dintre benzile laterale parțial suprimată (Vestigal Sideband - VSB);
AM cu două benzi laterale independente (Independent Single Sideband - ISSB).
O altă modalitate de a crește eficiența AM este utilizarea AM dinamică (DAM), în care puterea purtătorului este ajustată în funcție de amplitudinea oscilației modulante.
Modulație de amplitudine iar varietățile sale și-au găsit aplicație mai ales în emisiunile de radio și televiziune. În benzile DV și MW se utilizează AM cu două benzi, în benzile HF și VHF se utilizează AM cu o singură bandă. În gama VHF, sistemele TV utilizează AM cu o bandă laterală parțial suprimată pentru a transmite semnalul imaginii (componenta de luminozitate) și pentru a transmite semnale de diferență de culoare în sistemele PAL_ și NTSC, un tip de modulație echilibrată, așa-numita AM în cuadratura, este folosit. Principiul AM OBP este utilizat pentru a forma grupuri de canale în sistemele de comunicații multicanal cu multiplexare prin diviziune de frecvență. In afara de asta, acest tip modulația este utilizată în sisteme comunicatii mobileși pentru comunicarea cu aeronave (118...136 MHz).
Modulație de frecvență (FM) este caz special modulația unghiulară În FM, parametrul variabil este frecvența purtătoare, adică în fiecare moment de timp abaterea sa de la valoarea sa nominală este proporţională cu nivelul semnalului modulator. În cazul unei oscilații de modulare armonică, frecvența instantanee
unde este amplitudinea abaterii frecvenței purtătoare de la abaterea nominală sau de frecvență.
Faza totală instantanee este legată de frecvența sa instantanee prin integrală
Magnitudinea
numit indice de modulație a frecvenței. Pentru un semnal modulator complex din (5.6) înlocuim frecventa maxima spectrul acestuia. Expresia analitică pentru semnalul FM U(t) se scrie după cum urmează:
Orez. 5.5 Graficul de oscilație FM Fig. 5.6 spectru de semnal FM
Graficul semnalului FM este prezentat în Fig. 5.5.
Spectrul oscilațiilor FM cu modulație cu un singur ton poate fi obținut prin reprezentarea oscilației (5.7) sub forma unei serii trigonometrice infinite
unde este funcția specială Bessel de ordin n a argumentului x. Pentru un argument fix, funcția Bessel scade în ordine cu creșterea valoare absolută iar la t > p are o valoare mică. Prin urmare, în practică, ne limităm să luăm în considerare un număr finit de componente ale spectrului.
Spectrul de oscilații FM atunci când este modulat de un semnal armonic este prezentat în Fig. 5.6.
Există bandă largă T() și bandă îngustă T() modulația de frecvență. În primul caz, de regulă, se iau în considerare componentele cu numere n. Aceasta corespunde lățimii spectrului FM în timpul modulării armonice, în care este concentrată 99% din energia semnalului.
Pentru indici FM mici (de la 1 la 2,5), ar trebui să utilizați
formulă
În afara acestei benzi, amplitudinea componentelor este de 100 de ori mai mică decât amplitudinea purtătorului nemodulat.
La T Oscilația FM (5.7) este descrisă aproximativ ca
acestea. putem presupune că spectrul unui astfel de semnal modulat în frecvență conține doar purtătoarea și două componente laterale separate de aceasta prin frecvența de modulație. Cu toate acestea, spre deosebire de modulația de amplitudine, a doua componentă laterală are o defazare de π radiani.
Diagrama vectorială în acest caz are forma prezentată în Fig. 5.7. Spre deosebire de vibrațiile AM, suma vectorilor vibrațiilor laterale este perpendiculară pe vectorul vibrației purtătoare, ceea ce duce la accelerarea și decelerația rotației vectorului rezultat. Lungimea acestui vector, reprezentând amplitudinea oscilației modulate, se modifică ușor datorită aproximărilor făcute. ÎN caz general se va adăuga un număr mai mare de vectori, iar capătul vectorului rezultat, atunci când se balansează, se va deplasa de-a lungul unui arc de cerc, adică. lungimea vectorului rezultat nu se va modifica.
Deoarece spectrul semnalului FM este mai larg decât în cazul AM, imunitatea la zgomot a unei astfel de modulații este mai mare. FM este utilizat din cauza benzii sale largi, în principal în domeniul metrului și a lungimii de undă mai scurte. Narrowband FM (Narrow Frequency Modulation - NFM) este utilizat în sistemele de comunicații mobile, bandă largă (Wide Frequency Modulation - WFM) în emisiunile de radio și televiziune. În difuzarea stereo, semnalul în bandă de bază conține o subpurtătoare cu modulație suplimentară în funcție de standardul de difuzare. În plus, FM a fost utilizat pe scară largă în sistemele de transmisie radio și de comunicații prin satelit; modularea purtătorului a fost realizată printr-un semnal de grup în bandă largă, dar în prezent, astfel de semnale sunt practic înlocuite cu cele digitale.
În radar, FM este folosit ca intrapuls în variantele de FM liniar, simetric, în zigzag etc.
Modulația de fază (PM) este, de asemenea, un caz special de modulație unghiulară. Oscilația modulată în frecvență discutată mai sus este în același timp modulată în fază. Cu toate acestea, cu modulația de fază, schimbarea de fază, și nu de frecvență, trebuie să coincidă cu legea modificării oscilației modulante.În cazul unei oscilații modulante sinusoidală, reprezentarea analitică a oscilației FM are forma
unde este amplitudinea abaterii de fază (abaterea).
Când modulația unghiulară este efectuată cu un semnal armonic, este posibil să se distingă modulația de frecvență de modulația de fază numai prin compararea modificărilor fazei instantanee a oscilației modulate cu legea modificării tensiunii de modulare.
O comparație a (5.7) și (5.12) arată că indicele de modulație a frecvenței este afectat de amplitudinea deviației de fază, măsurată în radiani. Cu toate acestea, la modulele de frecvență, indicele de modulație este invers proporțional cu frecvența de modulare, iar la modulele de fază, deviația de fază este fixă și nu depinde de frecvența de modulație.
Spectru modulat de fază vibratie armonica semnalul va fi același cu cel cu frecvență modulată dacă indicii de modulație sunt aceiași. Când spectrul semnalului FM va conține o purtătoare și două componente laterale, distanțate de purtătoare de frecvența de modulație. Singura diferență față de spectrul semnalului AM este că componentele laterale sunt defazate cu 90°.
La indici mari de modulație, lățimea spectrului de semnal FM trebuie calculată folosind formule pentru semnalele FM. Lățimea spectrului în ambele cazuri este determinată de abaterea de frecvență. Dar trebuie remarcat că odată cu creșterea frecvenței de modulație a unui semnal FM, lățimea spectrului va rămâne aceeași cu un număr mai mic de componente spectrale, iar cu PM, lățimea spectrului va crește cu un număr constant al acestor componente.
Diagrama vectorială FM nu este diferită de diagramă vectorială Cupa Mondială Trebuie doar să rețineți că PM este determinată de deviația unghiulară a vectorului rezultat din poziția vectorului de frecvență purtătoare, iar FM de viteza acestei abateri, adică. derivată a fazei în raport cu timpul. Modulația de fază este utilizată în principal în sistemele de radionavigație.
Continuăm seria de articole de educație generală sub titlul general „Teoria undelor radio”.
În articolele anterioare ne-am familiarizat cu undele radio și antenele:
Să aruncăm o privire mai atentă asupra modulării semnalului radio.
În cadrul acestui articol, se va lua în considerare modularea analogică de următoarele tipuri:
- Modulație de amplitudine
- Modulație de amplitudine cu o bandă laterală
- Modulația de frecvență
- Modulația liniară a frecvenței
- Modulare de fază
- Modulare de fază diferențială
Modulație de amplitudine
Cu modularea în amplitudine, anvelopa amplitudinilor vibrației purtătorului se modifică conform legii care coincide cu legea mesaj transmis. Frecvența și faza oscilației purtătorului nu se modifică.
Unul dintre principalii parametri ai AM este coeficientul de modulație (M).
Coeficientul de modulație este raportul dintre diferența dintre maxim și valori minime amplitudinile semnalului modulat la suma acestor valori (%).
Mai simplu spus, acest coeficient arată cât de puternică este amplitudinea vibrației purtătorului acest moment se abate de la valoarea medie.
Când factorul de modulație este mai mare de 1, are loc un efect de supramodulație, care are ca rezultat distorsiunea semnalului.
Spectrul AM
Acest spectru este caracteristic unei oscilații modulante de frecvență constantă.
Pe grafic, axa X reprezintă frecvența, iar axa Y reprezintă amplitudinea.
Pentru AM, pe lângă amplitudinea frecvenței fundamentale situată în centru, sunt prezentate și valorile amplitudinii la dreapta și la stânga frecvenței purtătoare. Acestea sunt așa-numitele dungi laterale stânga și dreaptă. Ele sunt separate de frecvența purtătoare printr-o distanță egală cu frecvența modulare.
Se numește distanța de la banda din stânga la dreapta lățimea spectrului.
În cazul normal, cu un coeficient de modulație<=1, амплитуды боковых полос меньше или равны половине амплитуды несущей.
Informațiile utile sunt conținute numai în benzile laterale superioare sau inferioare ale spectrului. Componenta spectrală principală, purtătorul, nu conține informații utile. Puterea transmițătorului în timpul modulării amplitudinii este cheltuită în cea mai mare parte pentru „încălzirea aerului”, din cauza lipsei de conținut de informații a elementului de bază al spectrului.
Modulație de amplitudine în bandă laterală unică
Datorită ineficienței modulației clasice de amplitudine, a fost inventată modularea de amplitudine cu o singură bandă laterală.
Esența sa este de a elimina purtătorul și una dintre benzile laterale din spectru, în timp ce toate informațiile necesare sunt transmise pe banda laterală rămasă.
Dar în forma sa pură, acest tip nu a prins rădăcini în radiodifuziunea casnică, deoarece În receptor, purtătorul trebuie sintetizat cu o precizie foarte mare. Folosit în echipamente de compactare și radio amatori.
În transmisiile radio, AM cu o bandă laterală și o purtătoare parțial suprimată este mai des folosită:
Cu această modulare, raportul calitate/eficiență este cel mai bine atins.
Modulația de frecvență
Un tip de modulație analogică în care frecvența purtătoare se modifică conform legii semnalului de joasă frecvență modulator. Amplitudinea rămâne constantă.
a) - frecvența purtătoare, b) semnal modulator, c) rezultat modulație
Se numește cea mai mare abatere de frecvență de la valoarea medie deviere.
În mod ideal, abaterea ar trebui să fie direct proporțională cu amplitudinea oscilației de modulare.
Spectrul de modulație a frecvenței arată astfel:
Este alcătuit dintr-o purtătoare și armonici în bandă laterală care se află simetric în urmă la dreapta și la stânga, la o frecvență care este un multiplu al frecvenței oscilației modulante.
Acest spectru reprezintă o vibrație armonică. În cazul modulației reale, spectrul are forme mai complexe.
Există modulație FM în bandă largă și în bandă îngustă.
În bandă largă, spectrul de frecvență depășește semnificativ frecvența semnalului de modulare. Folosit în radiodifuziunea FM.
Posturile de radio folosesc în principal modulația FM în bandă îngustă, care necesită o reglare mai precisă a receptorului și, în consecință, este mai protejată de interferențe.
Spectrele FM în bandă largă și în bandă îngustă sunt prezentate mai jos
Spectrul FM de bandă îngustă seamănă cu modulația de amplitudine, dar când luați în considerare faza benzilor laterale, aceste unde par să aibă amplitudine constantă și frecvență variabilă, mai degrabă decât frecvență constantă și amplitudine variabilă (AM). Cu FM de bandă largă, amplitudinea purtătorului poate fi foarte mică, ceea ce are ca rezultat o eficiență FM ridicată; aceasta înseamnă că cea mai mare parte a energiei transmise este conținută în frecvențele laterale care transportă informații.
Principalele avantaje ale FM față de AM sunt eficiența energetică și imunitatea la zgomot.
Modulația liniară a frecvenței este un tip de FM.
Esența sa constă în faptul că frecvența semnalului purtător se modifică conform unei legi liniare.
Semnificația practică a semnalelor cu frecvență liniară modulată (ciripit) constă în posibilitatea comprimării semnificative a semnalului în timpul recepției cu o creștere a amplitudinii acestuia peste nivelul de zgomot.
Ciripiturile sunt folosite în radar.
Modulare de fază
În realitate, termenul de manipulare de fază este folosit mai des, deoarece Ele modulează în principal semnale discrete.Sensul PM este că faza purtătorului se schimbă brusc odată cu sosirea următorului semnal discret, diferit de cel anterior.
Din spectru se poate observa absența aproape completă a unui purtător, ceea ce indică o eficiență energetică ridicată.
Dezavantajul acestei modulații este că o eroare într-un simbol poate duce la recepția incorectă a tuturor celor ulterioare.
Schimbare de fază diferențială
În cazul acestei modulații, faza nu se modifică cu fiecare modificare a valorii impulsului modulator, ci cu o modificare a diferenței. În acest exemplu, când sosește fiecare „1”.
Avantajul acestui tip de modulație este că, dacă apare o eroare aleatorie într-un simbol, aceasta nu implică un lanț suplimentar de erori.
Este de remarcat faptul că există și manipulări de fază, cum ar fi cuadratura, care utilizează o schimbare de fază în intervalul de 90 de grade și PM de ordin mai mare, dar luarea în considerare a acestora depășește scopul acestui articol.
PS: Vreau să observ încă o dată că scopul articolelor nu este de a înlocui un manual, ci de a vă spune „dintr-o privire” despre elementele de bază ale radioului.
Sunt luate în considerare doar principalele tipuri de modulații pentru a crea ideea cititorului despre subiect.
LickSec > Comunicare radio
Primul experiment de transmitere a vorbirii și muzicii prin radio folosind metoda modulării în amplitudine a fost făcut în 1906 de inginerul american R. Fessenden. Frecvența purtătoare de 50 kHz a emițătorului radio a fost generată de un generator de mașină (alternator); pentru a o modula, a fost conectat un microfon cu carbon între generator și antenă, modificând atenuarea semnalului din circuit. Din 1920, în locul alternatoarelor au început să fie folosite generatoare tuburi vid. În a doua jumătate a anilor 1930, pe măsură ce dezvoltarea progresa unde ultrascurte, modulația de amplitudine a început treptat să fie forțată din emisiunile radio și comunicațiile radio Frecvența VHF modulare. De la mijlocul secolului al XX-lea în oficial și radio amator Modulația în bandă laterală unică (SSB) este introdusă la toate frecvențele, care are un număr de avantaje importanteînainte de dimineața.
S-a pus problema transferului transmisiei radio către OBP, dar aceasta ar fi necesitat înlocuirea tuturor receptoarelor de transmisie cu altele mai complexe și mai scumpe, așa că nu a fost implementată. La sfârșitul secolului al XX-lea, trecerea la radiodifuziune digitală folosind semnale cu manipulare a amplitudinii Modulația (din latinescul modulație - dimensionalitate, regularitate) schimbare în timp conform unei legi date a parametrilor care caracterizează orice staționar proces fizic. Parametrul de oscilație modificat în timpul procesului de modulare (amplitudine, frecvență, fază) determină numele modulației. În consecință, amplitudine, frecvență, fază. Modulația mixtă este, de asemenea, posibilă, de exemplu amplitudine-fază. Un semnal modulat este rezultatul suprapunerii oscilațiilor semnalului modulator asupra oscilațiilor frecvenței purtătoare.
În multe cazuri, semnalul de modulare este sub forma unui impuls și exploziile rezultate de impulsuri de înaltă frecvență. În sistemele de comunicații multicanal, o secvență de impulsuri radio este utilizată ca purtător de informații. O astfel de secvență este determinată de patru parametri: amplitudine, frecvență, durată (lățime) și fază. În consecință, sunt posibile mai multe opțiuni pentru modularea impulsului. Și anume: puls-amplitudine, puls-fază, puls-frecvență, puls-lățime, puls-cod modulație. Tipuri de impulsuri modulațiile sunt caracterizate de o imunitate crescută la zgomot în comparație cu modularea unui semnal armonic continuu.
Din punct de vedere al intervalului, modulația AM este inferioară FM, așa cum se poate observa din figură, amplitudinea semnalului în anumite momente cu AM este mai mică decât cu FM, de unde și intervalul mai scurt. Pentru a transmite frecvența purtătoare a unui semnal radio AM convențional, se utilizează o parte din puterea echipamentului de transmisie (aproximativ 50%). Ieșirea pentru a crește raza de comunicare pe AM este trecerea la modulație cu o bandă laterală, ceea ce face posibilă utilizarea întregii puteri a echipamentului de transmisie pentru a transmite doar semnalul util. Există și alte tipuri de modulații, dar sunt mai puțin frecvente sau de importanță practică.
Modulația semnalului este procesul de modificare a unui semnal în conformitate cu forma altui semnal.
Modulația este efectuată pentru a transmite date folosind radiații electromagnetice. De obicei, un semnal sinusoidal (purtător) este modificat. Sunt:
- modulație de amplitudine;
- modulația de frecvență;
Modulația este un proces în care o undă de înaltă frecvență este utilizată pentru a transporta o undă de joasă frecvență.
Modulație de amplitudine
În sistemele cu modulație de amplitudine (AM), unda de modulare modifică amplitudinea unei unde purtătoare de înaltă frecvență. Analiza frecvențelor de ieșire arată prezența nu numai a frecvențelor de intrare Fc și Fm, ci și a sumei și diferenței acestora: Fc + Fm și Fc - Fm. Dacă unda de modulare este complexă, cum ar fi un semnal de vorbire, care constă din mai multe frecvențe, atunci sumele și diferențele diferitelor frecvențe vor ocupa două benzi, una sub și cealaltă deasupra frecvenței purtătoare. Se numesc lateral superior și inferior. Banda superioară este o copie a semnalului conversațional original, deplasată doar la frecvența Fc. Banda inferioară este o copie inversată a semnalului original, adică frecvențele înalte din original sunt frecvențele joase din partea inferioară. Partea inferioară este o imagine în oglindă a părții superioare în raport cu frecvența purtătoare Fc. Un sistem AM care transmite atât sidebaud cât și purtător este cunoscut ca sistem dublu sidebaud (DSB). Purtătorul nu transportă informații utile și poate fi eliminat, dar cu sau fără purtător, semnalul DSB are o lățime de bandă de două ori mai mare decât semnalul original. Pentru a îngusta banda, este posibil să deplasați nu numai purtătorul, ci și unul dintre cele laterale, deoarece poartă aceleași informații. Acest tip de operație este cunoscut sub denumirea de modulare purtătoare suprimată în bandă laterală unică (SSB-SC - Single SideBand Suppressed Carrier).
Demodularea unui semnal AM se realizează prin amestecarea semnalului modulat cu o purtătoare de aceeași frecvență ca și modulatorul. Semnalul original este apoi obținut ca o frecvență separată (sau bandă de frecvență) și poate fi filtrat din alte semnale. Când se utilizează SSB-SC, purtătoarea de demodulare este generată local și poate să nu fie potrivită în niciun fel cu frecvența purtătoarei de la modulator. Ușoară diferență dintre cele două frecvențe cauzează nepotrivirea frecvenței, care este inerentă circuitelor telefonice.
Modularea amplitudinii folosind semnale digitale
Un caz special de modulare a amplitudinii este atunci când cel mai mic dintre cele două niveluri de amplitudine este adus la zero, apoi procesul de modulare constă în pornirea și oprirea purtătorului. Cu toate acestea, creșterea energiei transmise fac această tehnică inadecvată pentru transmiterea datelor prin rețele de comunicații.
Tipuri de modulare: FM, AM, SSB
Ce este permis, cum afectează tipul de modulație domeniul de comunicare.
Caracteristici de lucru cu SSB.
În Rusia, în gama CB este permisă utilizarea frecvenței (FM), a amplitudinii (AM) și a modulației cu bandă laterală unică (SSB). Ce modulație este mai bine să alegeți pentru comunicare?
În primul rând, modulația ta trebuie să se potrivească cu cea a corespondentului tău. Marea majoritate a utilizatorilor ruși de CB folosesc FM. Oferă sunet de cea mai înaltă calitate dacă semnalul corespondentului este suficient de puternic. Utilizarea FM vă permite să suprimați majoritatea tipurilor de interferențe care sunt de natură amplitudine. Dezavantajul FM este nivel inalt zgomotul detectorului în absența unui semnal, ceea ce necesită instalare precisă pragul de suprimare a zgomotului.
AM este folosit pentru comunicare pe distanțe medii și lungi atunci când semnalul corespondentului este prea slab pentru a realiza beneficiile FM. Raza maximă de comunicare atunci când utilizați AM și FM este aproape aceeași.
Comunicarea radio folosind o bandă laterală are atât de multe mari beneficiiînainte de AM și FM, că în comunicațiile radio profesionale și amatori le-a înlocuit complet. SSB a apărut în trupele de radio amatori în anii cincizeci. În 1956 existau doar câteva zeci de posturi de radio amatori SSB în lume, dar în 1961 numărul lor depășea deja 20 de mii. Primul operator sovietic de unde scurte care a lucrat la SSB a fost Georgy Rumyantsev (UA1DZ), unul dintre cei mai vechi radioamatori ruși, L. Labutin (UA3CR), care a început să lucreze la SSB în 1958, a făcut mult pentru a populariza munca la SSB.
Modulația SSB a ajuns în gama CB mult mai târziu: în străinătate - în anii 90, în Rusia - doar în ultimii ani.
Principalul motiv pentru utilizarea scăzută a SSB în banda CB este cu atât mai mult preț mare Transceiverele SSB sunt de 3-5 ori mai mari decât prețurile posturilor AM/FM; al doilea motiv este particularitățile de lucru pe SSB, care necesită calificări mai mari de operator.
Când primiți o stație cu modulație SSB, trebuie să utilizați butonul de reglare fină pentru a obține cea mai bună inteligibilitate și naturalețe a vocii corespondentului. Acesta este ceea ce a împiedicat utilizarea pe scară largă a SSB în radiouri auto, a cărui reglare manuală șoferul nu trebuie distras în timpul conducerii. Cu toate acestea, în În ultima vreme Pe piață au apărut stații auto SSB destul de decente, dar prețul este de doar 1,5-2 ori mai scump decât stațiile AM, FM, care au o stabilitate a frecvenței destul de suficientă pentru a funcționa pe SSB în timp ce mașina este în mișcare.
Trebuie avut în vedere că, chiar și cu reglajul fin, sunetul vocii corespondentului atunci când lucrați la SSB rămâne încă nenatural, cu un timbru specific „sintetizat”, care, totuși, nu interferează cu recepția informațiilor.
Principalul avantaj al SSB în comparație cu AM și FM este câștigul în puterea semnalului util emis, care este de 9 dB, sau de 8 ori. Conform regulilor adoptate în Rusia, puterea purtătoare a unui post de radio CB cu tipuri de modulație AM și FM și puterea de vârf cu modulație SSB nu trebuie să depășească 10 W. De unde vin câștigurile?
Cu modulația SSB, purtătorul și una dintre benzile laterale nu sunt radiate, permițând ca toată puterea permisă să fie radiată ca o singură bandă laterală. Transportul de energie util informații despre vorbire, cu AM și FM este în cel mai bun caz 1,25 W, iar cu SSB - toți 10 W. Astfel, atunci când luați Semnal SSB emițător cu putere de vârf Audibilitatea de 10 W va fi aceeași ca la primirea unui transmițător AM cu o putere de 80 W!
Cu toate acestea, beneficiile SSB nu se opresc aici. Posturile AM și FM emit energie purtătoare în mod constant, indiferent dacă vorbiți în microfon sau rămâneți tăcut. Stațiile SSB nu emit energie în timpul pauzelor dintre cuvinte. Pe lângă economisirea energiei și facilitarea funcționării etajului de ieșire al emițătorului, acest lucru oferă beneficii aditionale când se lucrează într-un canal supraîncărcat cu posturi. Când utilizați modulații AM sau FM, pornirea unui post mai puternic îl „covleșește” complet pe cel mai slab, făcând recepția imposibilă; când utilizați SSB, în pauzele dintre cuvintele unui post puternic, postul mai slab continuă să fie ascultat. Este posibil nu numai să urmăriți postul, ci și să înțelegeți sensul mesajului. Practic, în astfel de cazuri, este posibil să se convină asupra unei tranziții la o altă frecvență. Dacă nivelul semnalului stațiilor care interferează nu este cu mult mai mare decât nivelul celui recepționat, iar frecvențele tuturor stațiilor sunt exact aceleași, veți înțelege majoritatea informațiilor stației dorite, așa cum înțelegeți interlocutorul atunci când vorbind într-un mediu oameni vorbitori. În practică, frecvențele stațiilor de interferență diferă întotdeauna de cea primită, prin urmare, din cauza unei încălcări a relațiilor dintre componentele de frecvență ale spectrului, vorbirea corespondenților stațiilor de interferență devine ilizibilă și este mult mai ușor să se concentreze toată atenția asupra discursului inteligibil al corespondentului dumneavoastră. Acest lucru este, desigur, adevărat numai în cazul interferențelor de la alte stații SSB. Dacă stația de interferență funcționează cu modulație de amplitudine sau frecvență, SSB nu oferă avantaje.
Din acest motiv, utilizatorii din gama CB, în care nu există diferențiere de frecvență pentru a lucra cu tipuri diferite modulații, convin între ei asupra canalelor care pot folosi numai SSB. Astfel, utilizatorii CB din țările europene au convenit să folosească în mod preferențial banda D pentru lucrul cu SSB, lăsând banda C pentru AM și FM.
Toate avantajele enumerate ale modulației SSB permit, în egală măsură, obținerea unui interval de comunicare cu 50-75% mai mare decât în cazul AM sau FM.
