Bạn biết những công nghệ điều chế tín hiệu analog nào? Các loại điều chế. Các khía cạnh quan trọng của việc nhận và truyền tín hiệu AM, FM và SSB
Chúng tôi tiếp tục loạt bài giáo dục phổ thông với tiêu đề chung “Lý thuyết về sóng vô tuyến”.
Trong các bài viết trước chúng ta đã làm quen với sóng vô tuyến và ăng-ten: Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn về điều chế tín hiệu vô tuyến.
Trong khuôn khổ bài viết này chúng ta sẽ xem xét điều chế tương tự các loại sau:
- điều chế biên độ
- Điều chế biên độ với một dải biên
- điều chế tần số
- Điều chế tần số tuyến tính
- Điều chế pha
- Điều chế pha vi sai
điều chế biên độ
Với điều chế biên độ, đường bao biên độ rung động mang thay đổi theo pháp luật trùng với pháp luật tin nhắn được truyền đi. Tần số và pha của dao động sóng mang không thay đổi.
Một trong những thông số chính của AM là hệ số điều chế (M).
Hệ số điều chế là tỷ số giữa chênh lệch giữa giá trị cực đại và giá trị tối thiểu biên độ của tín hiệu điều chế bằng tổng các giá trị này (%).
Nói một cách đơn giản, hệ số này cho thấy biên độ dao động của sóng mang mạnh đến mức nào trong khoảnh khắc này lệch khỏi giá trị trung bình.
Khi hệ số điều chế lớn hơn 1, hiệu ứng điều chế quá mức sẽ xảy ra, dẫn đến méo tín hiệu.
Phổ AM
Phổ này là đặc trưng của dao động điều chế có tần số không đổi.
Trên biểu đồ, trục X biểu thị tần số và trục Y biểu thị biên độ.
Đối với AM, ngoài biên độ của tần số cơ bản nằm ở trung tâm, các giá trị biên độ ở bên phải và bên trái của tần số sóng mang cũng được trình bày. Đây là cái gọi là trái và phải sọc bên. Chúng cách tần số sóng mang một khoảng bằng tần sốđiều chế.
Khoảng cách từ dải bên trái tới dải bên phải được gọi là độ rộng phổ.
Trong trường hợp bình thường, với hệ số điều chế<=1, амплитуды боковых полос меньше или равны половине амплитуды несущей.
Thông tin hữu ích chỉ được chứa ở dải phía trên hoặc phía dưới của quang phổ. Thành phần quang phổ chính, sóng mang, không mang thông tin hữu ích. Công suất phát trong quá trình điều chế biên độ chủ yếu được dùng để “làm nóng không khí”, do thiếu nội dung thông tin của thành phần cơ bản nhất của phổ.
Điều chế biên độ dải biên đơn
Do điều chế biên độ cổ điển không hiệu quả, điều chế biên độ dải biên đơn đã được phát minh.
Bản chất của nó là loại bỏ sóng mang và một trong các dải biên khỏi phổ, trong khi tất cả thông tin cần thiết được truyền qua dải biên còn lại.
Nhưng ở dạng thuần túy, loại hình này không bắt nguồn từ việc phát sóng trên đài phát thanh gia đình, bởi vì Ở máy thu, sóng mang phải được tổng hợp với độ chính xác rất cao. Được sử dụng trong các thiết bị nén và đài phát thanh nghiệp dư.
Trong phát sóng vô tuyến, AM với một dải biên và sóng mang bị triệt tiêu một phần thường được sử dụng nhiều hơn:
Với cách điều chế này, tỷ lệ chất lượng/hiệu quả đạt được tốt nhất.
điều chế tần số
Một loại điều chế tương tự trong đó tần số sóng mang thay đổi theo quy luật điều chế tín hiệu tần số thấp. Biên độ không đổi.
a) - tần số sóng mang, b) tín hiệu điều chế, c) kết quả điều chế
Độ lệch tần số lớn nhất so với giá trị trung bình được gọi là sự lệch lạc.
Lý tưởng nhất là độ lệch phải tỷ lệ thuận với biên độ của dao động điều biến.
Phổ điều chế tần số trông như thế này:
Nó bao gồm một sóng mang và các sóng hài dải biên đối xứng tụt lại phía sau nó về bên phải và bên trái, ở tần số là bội số của tần số của dao động điều biến.
Quang phổ này đại diện cho một dao động điều hòa. Trong trường hợp điều chế thực, phổ có hình dạng phức tạp hơn.
Có điều chế FM băng thông rộng và băng thông hẹp.
Trong băng thông rộng, phổ tần số vượt quá đáng kể tần số của tín hiệu điều chế. Được sử dụng trong phát sóng đài FM.
Các đài phát thanh chủ yếu sử dụng điều chế FM băng thông hẹp, yêu cầu điều chỉnh máy thu chính xác hơn và do đó, được bảo vệ khỏi nhiễu tốt hơn.
Phổ FM băng thông rộng và băng thông hẹp được trình bày dưới đây
Phổ của FM băng hẹp giống như sự điều chế biên độ, nhưng khi bạn xem xét pha của các dải biên, những sóng này dường như có biên độ không đổi và tần số thay đổi, thay vì tần số không đổi và biên độ thay đổi (AM). Với FM băng rộng, biên độ sóng mang có thể rất nhỏ, mang lại hiệu suất FM cao; điều này có nghĩa là hầu hết năng lượng truyền đi được chứa ở các tần số bên mang thông tin.
Ưu điểm chính của FM so với AM là hiệu quả sử dụng năng lượng và khả năng chống ồn.
Điều chế tần số tuyến tính là một loại FM.
Bản chất của nó nằm ở chỗ tần số của tín hiệu sóng mang thay đổi theo quy luật tuyến tính.
Ý nghĩa thực tế của tín hiệu điều chế tần số tuyến tính (chirp) nằm ở khả năng nén tín hiệu đáng kể trong quá trình thu với biên độ tăng lên trên mức nhiễu.
Tiếng kêu được sử dụng trong radar.
Điều chế pha
Trong thực tế, thuật ngữ thao tác pha được sử dụng phổ biến hơn, bởi vì Họ chủ yếu điều chỉnh các tín hiệu rời rạc.Ý nghĩa của PM là pha của sóng mang thay đổi đột ngột khi có tín hiệu rời rạc tiếp theo, khác với tín hiệu trước đó.
Từ quang phổ, bạn có thể thấy gần như hoàn toàn không có chất mang, điều này cho thấy hiệu suất năng lượng cao.
Nhược điểm của cách điều chế này là một lỗi trong một ký hiệu có thể dẫn đến việc thu không chính xác tất cả các ký hiệu tiếp theo.
Khóa dịch pha vi sai
Trong trường hợp điều chế này, pha không thay đổi theo mỗi thay đổi về giá trị của xung điều chế mà thay đổi theo độ chênh lệch. Trong ví dụ này, khi mỗi số “1” xuất hiện.
Ưu điểm của kiểu điều chế này là nếu xảy ra lỗi ngẫu nhiên trong một ký hiệu thì điều này sẽ không kéo theo một chuỗi lỗi nào nữa.
Điều đáng chú ý là cũng có các thao tác pha như cầu phương, sử dụng sự thay đổi pha trong phạm vi 90 độ và PM bậc cao hơn, nhưng việc xem xét chúng nằm ngoài phạm vi của bài viết này.
Tái bút: Tôi muốn lưu ý một lần nữa rằng mục đích của các bài viết không phải là thay thế sách giáo khoa mà là để cho bạn biết “sơ lược” về những kiến thức cơ bản về radio.
Chỉ những kiểu điều chế chính mới được coi là có thể tạo ra ý tưởng của người đọc về chủ đề.
Điều chế và các loại của nó
Các loại điều chế
Có hai loại sóng mang: sóng hài và sóng xung.
Đối với sóng mang hài, có thể có ba loại điều chế: điều chế biên độ (AM), điều chế pha (PM) và điều chế tần số (FM).
Đối với máy phát xung, có thể có bốn loại điều chế: biên độ xung hoặc điều chế độ cao xung (APM), khi biên độ xung thay đổi theo quy luật của tín hiệu truyền, pha xung hoặc thời gian xung (PPM) , khi pha của xung thay đổi, điều chế độ rộng xung hoặc thời lượng (PWM), khi độ rộng xung thay đổi và cuối cùng là tần số xung (PFM) - tốc độ lặp lại xung thay đổi hoặc khoảng thời gian xung (PIM).
Điều chế PPM và PFM được kết hợp thành điều chế thời gian xung (TPM). Giữa chúng có một mối liên hệ, tương tự như mối liên hệ giữa điều chế pha và tần số của một dao động hình sin.
Phổ củaPWM, PFM và PIM có hình thức phức tạp hơn so với phổ của tín hiệu AIM.
Các chuỗi xung AIM,PWM, PFM và PIM được gọi là các chuỗi xung video. Nếu phương tiện phân phối cho phép thì các xung video sẽ được truyền mà không cần chuyển đổi bổ sung (ví dụ: qua cáp). Tuy nhiên, không thể truyền xung video qua các liên kết vô tuyến. Sau đó, tín hiệu được chuyển sang giai đoạn chuyển đổi thứ hai (điều chế).
Bằng cách điều chỉnh dao động sóng hài có tần số đủ cao bằng cách sử dụng các xung video, các xung vô tuyến thu được có thể truyền trong không khí. Các tín hiệu thu được là kết quả của sự kết hợp giữa giai đoạn điều chế thứ nhất và thứ hai có thể được gọi là AIM-AM, FIM-AM, FIM-FM, v.v.
So sánh các loại điều chế xung cho thấy PIM có độ rộng phổ nhỏ hơn so vớiPWM và PIM. Tuy nhiên, cái sau có khả năng chống nhiễu tốt hơn. Để biện minh cho việc lựa chọn phương pháp điều chế trong hệ thống truyền dẫn, cần so sánh các phương pháp này theo các tiêu chí khác nhau: chi phí năng lượng để truyền tín hiệu, khả năng chống nhiễu (khả năng tín hiệu được điều chế chịu được tác động có hại của nhiễu), độ phức tạp của thiết bị, vân vân.
Xung video điều chế độ rộng (PWM) và điều chế pha (PM).
Tác động của một thông báo lên một tham số được điều chế có thể gây ra những thay đổi ở các tham số khác. Ví dụ, việc điều chế tần số của sóng mang hài đi kèm với sự thay đổi pha ban đầu và ngược lại. Tuy nhiên, tác động đồng thời lên một số thông số có thể được thực hiện một cách có chủ ý. Trong trường hợp này, điều chế được gọi là hỗn hợp. Ví dụ, có thể điều chế biên độ-tần số và biên độ-pha của sóng mang hài.
Trong truyền dẫn đa kênh, các thông số khác nhau có thể bị ảnh hưởng bởi các thông báo khác nhau.
Đôi khi việc điều chế được thực hiện theo nhiều giai đoạn: đầu tiên, thông báo ban đầu điều chỉnh một số dạng sóng sóng mang phụ, sau đó tín hiệu được điều chế sẽ ảnh hưởng đến sóng mang chính. Ví dụ là hệ thống FM-AM, trong đó thông báo a(t) điều chỉnh dạng sóng sóng mang phụ theo tần số và sau đó dạng sóng FM điều chỉnh sóng mang chính theo biên độ, AM-FM,PWM-PM, v.v. Một số hệ thống điều chế nhiều giai đoạn (ví dụ AM-AM, AIM-AM) tương đương với điều chế một giai đoạn bằng thông báo a(t) của một số sóng mang có điều kiện, có thể được hình thành bằng cách điều chế sóng mang của giai đoạn tiếp theo với người vận chuyển giai đoạn đầu tiên.
Nghiên cứu: · Thiết bị đường dây chuyển tiếp vô tuyến tầm nhìn; · thiết bị liên lạc vô tuyến thu phát; · Đường dây chuyển tiếp vô tuyến tầng đối lưu; Đưa ra phương pháp tính toán: · Hồ sơ kênh truyền thông; · tính toán suy hao trong kênh tần số vô tuyến; ·...
Phân tích hệ thống liên lạc chuyển tiếp vô tuyến và tính toán tuyến đường giữa các nút
Trong RRL đa kênh, điều chế tín hiệu là một quá trình gồm hai bước. Sử dụng giai đoạn đầu tiên, tín hiệu đa kênh được hình thành...
Mạng cục bộ
Thông tin trong mạng cáp cục bộ được truyền ở dạng mã hóa, nghĩa là mỗi bit thông tin được truyền tương ứng với tập hợp các mức tín hiệu điện riêng trong cáp mạng...
Điều chế và giải điều chế các rung động quang học
Quá trình điều chế bao gồm việc thay đổi biên độ, cường độ, tần số, pha hoặc độ phân cực của dao động tần số sóng mang (fн) phù hợp với tín hiệu thông tin Ui(t)...
Điều chế và các loại của nó
Quá trình chuyển đổi tín hiệu sơ cấp bao gồm việc thay đổi một hoặc nhiều tham số của rung động sóng mang theo quy luật thay đổi tín hiệu chính (nghĩa là tạo ra rung động sóng mang với các dấu hiệu của tín hiệu chính) và...
Điều chế và các loại của nó
Việc xem xét điều chế hỗn hợp được quan tâm từ nhiều quan điểm khác nhau. Trong một số thiết bị (ví dụ: máy phát cao tần), khi có sự thay đổi về biên độ dao động, người ta quan sát thấy sự thay đổi về tần số tạo ra...
Hệ thống đo từ xa phân chia tần số hàng hóa
Hệ thống đo từ xa vô tuyến phân chia theo thời gian
Phát triển hệ thống quản lý vận hành các kênh truyền thông vệ tinh cho DIALOG LLC trên nền tảng LabVIEW
Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của hệ thống truyền dẫn rơle vô tuyến (RRSP) và vệ tinh (SSP) và đặc điểm của việc xây dựng thiết bị đầu cuối đường trục...
Tính toán tần số lấy mẫu yêu cầu của tín hiệu HF được điều chế biên độ
Khi truyền thông tin trong kỹ thuật vô tuyến, tín hiệu vô tuyến băng thông được sử dụng. Hãy để chúng tôi giới thiệu một số khái niệm nhằm đảm bảo tính chặt chẽ của lý luận. Chúng ta sẽ gọi tín hiệu điều chế là tín hiệu thông tin tần số thấp (lời nói, thông tin số, v.v.).
Phương pháp thu thập thông tin video hiện đại
camera thông tin video không dây Để thực hiện báo cáo video di động hoặc xây dựng các điểm giám sát video di động, Công ty Cổ phần "ROKS" cung cấp giải pháp phát triển mới - điều chế RRL COFDM đặc biệt...
Công nghệ truyền thông kỹ thuật số
Tín hiệu được tạo ra bằng cách thay đổi các thông số nhất định của môi trường vật lý phù hợp với thông điệp được truyền đi. Quá trình này (thay đổi các tham số của sóng mang) thường được gọi là điều chế...
Công nghệ ZigBee
Thiết bị EEE 802.15.4b có thể hoạt động ở ba dải tần: 868 MHz ở Châu Âu, 915 MHz ở Mỹ và 2,4 GHz trên toàn thế giới. Các băng tần 868 MHz và 915 MHz sử dụng ba sơ đồ điều chế bổ sung: BPSK...
Một cách hiệu quả để tạo tín hiệu SSB
Trong thông tin vô tuyến sóng ngắn (HF) và sóng siêu ngắn (VHF), hiện nay chủ yếu có ba loại tín hiệu được sử dụng: điện báo (CW), tín hiệu dải đơn (SSB) và tín hiệu điều chế tần số (FM). .
Ngày 11 tháng 5 năm 2011 lúc 07:42 chiềuĐiều chế tín hiệu vô tuyến
- Blog công ty Yota
Trong phần bình luận cho bài báo, ông phàn nàn về việc thiếu các bài viết mô tả khía cạnh vật lý của việc truyền thông tin qua kênh vô tuyến.
Chúng tôi quyết định sửa chữa thiếu sót này và viết một loạt bài về truyền dữ liệu không dây.
Trong phần đầu tiên, chúng ta sẽ nói về khía cạnh chính của việc truyền thông tin qua tín hiệu vô tuyến - điều chế.
Điều chế (lat. modulatio - chiều) là quá trình thay đổi một hoặc nhiều tham số của dao động sóng mang tần số cao theo quy luật của tín hiệu thông tin tần số thấp.
Thông tin được truyền đi được chứa trong tín hiệu điều khiển và vai trò của sóng mang thông tin được thực hiện bằng một dao động tần số cao gọi là sóng mang.
Việc điều chế có thể được thực hiện bằng cách thay đổi biên độ, pha hoặc tần số của sóng mang tần số cao.
Kỹ thuật này cung cấp một số lợi thế quan trọng:
- Cho phép bạn tạo tín hiệu vô tuyến có các thuộc tính tương ứng với các thuộc tính của tần số sóng mang. Ví dụ: bạn có thể đọc về các đặc tính của sóng ở các dải tần số khác nhau.
- Cho phép sử dụng ăng-ten nhỏ, vì kích thước của ăng-ten phải tỷ lệ thuận với bước sóng.
- Cho phép bạn tránh nhiễu với các tín hiệu vô tuyến khác.
Một ăng-ten dài 24 km dường như không đủ tiện lợi để sử dụng.
Nếu chúng ta truyền tín hiệu này trên tần số sóng mang 2,5 GHz (tần số được sử dụng trong Yota WiMax), thì chúng ta sẽ cần một ăng-ten dài 12 cm.
Điều chế tương tự.
Trước khi chuyển trực tiếp sang điều chế kỹ thuật số, tôi sẽ đưa ra một bức tranh minh họa điều chế AM (biên độ) và FM (tần số) tương tự, giúp làm mới nhiều kiến thức ở trường:
tín hiệu gốc
AM (điều chế biên độ)
FM (điều chế tần số)
Điều chế kỹ thuật số và các loại của nó
Trong điều chế số, tín hiệu sóng mang tương tự được điều chế bằng luồng bit kỹ thuật số.Có ba loại điều chế kỹ thuật số (hoặc dịch chuyển) cơ bản và một loại kết hợp:
- ASK – Phím dịch chuyển biên độ.
- FSK – Khóa dịch tần số.
- PSK – Khóa dịch pha.
- HỎI/PSK.
Trong trường hợp dịch chuyển biên độ, biên độ tín hiệu cho số 0 logic có thể bằng (ví dụ) bằng một nửa kích thước của số 0 logic.
Tương tự, điều chế tần số biểu thị một điều chế logic có khoảng tần số lớn hơn số 0.
Dịch pha biểu thị "0" là tín hiệu không có dịch chuyển và "1" là tín hiệu có dịch chuyển.
Vâng, ở đây chúng ta chỉ đang giải quyết vấn đề “chuyển pha” :)
Mỗi phương án đều có điểm mạnh và điểm yếu riêng.
- ASK tốt về mặt hiệu quả băng thông, nhưng dễ bị biến dạng khi có nhiễu và không hiệu quả lắm về mặt tiêu thụ điện năng.
- FSK hoàn toàn ngược lại, tiết kiệm năng lượng nhưng không hiệu quả về băng thông.
- PSK tốt ở cả hai khía cạnh.
- ASK/PSK là sự kết hợp của hai sơ đồ. Nó cho phép sử dụng dải tần tốt hơn.
Ngoài ra còn có QPSK và 8-PSK:
QPSK sử dụng 4 dịch pha khác nhau (chu kỳ quý) và có thể mã hóa 2 bit cho mỗi ký hiệu (01, 11, 00, 10). 8-PSK sử dụng 8 dịch pha khác nhau và có thể mã hóa 3 bit cho mỗi ký hiệu.
Một trong những cách triển khai riêng của sơ đồ ASK/PSK được gọi là QAM - Điều chế biên độ cầu phương (QAM). Đây là phương pháp kết hợp hai tín hiệu AM trong một kênh. Nó cho phép bạn tăng gấp đôi thông lượng hiệu quả. QAM sử dụng hai sóng mang với cùng tần số nhưng có độ lệch pha một phần tư chu kỳ (do đó có từ cầu phương). Mức QAM cao hơn tuân theo các nguyên tắc giống như PSK. Nếu muốn biết chi tiết, bạn có thể dễ dàng tìm thấy chúng trên Internet.
Hiệu quả băng thông lý thuyết:
| Định dạng | Hiệu suất (bit/s/Hz) |
| BPSK | 1 |
| QPSK | 2 |
| 8-PSK | 3 |
| 16-QAM | 4 |
| 32-QAM | 5 |
| 64-QAM | 6 |
| 256-QAM | 8 |
Sơ đồ điều chế càng phức tạp thì độ méo truyền dẫn càng bất lợi và khoảng cách từ trạm gốc nơi tín hiệu có thể được nhận thành công càng ngắn.
Về mặt lý thuyết, các sơ đồ PSK và QAM ở cấp độ cao hơn nữa đều có thể thực hiện được, nhưng trên thực tế có quá nhiều lỗi khi sử dụng chúng.
Bây giờ chúng ta đã đề cập đến những điểm chính, chúng ta có thể viết sơ đồ điều chế nào được sử dụng trong mạng WiMax.
Điều chế tín hiệu trong mạng WiMax.
WiMax sử dụng "điều chế thích ứng động" cho phép trạm cơ sở cân bằng giữa thông lượng và khoảng cách tối đa tới máy thu. Để tăng phạm vi, trạm gốc có thể chuyển đổi giữa 64-QAM, 16-QAM và QPSK.Phần kết luận.
Tôi hy vọng rằng tôi đã cố gắng duy trì sự cân bằng giữa mức độ phổ biến của bài thuyết trình và tính kỹ thuật của nội dung. Nếu bài viết này có nhu cầu, tôi sẽ tiếp tục làm việc theo hướng này. Công nghệ WiMax có nhiều sắc thái có thể thảo luận.Để thực hiện truyền tín hiệu hiệu quả trong bất kỳ môi trường nào, cần phải chuyển phổ của các tín hiệu này từ vùng tần số thấp sang vùng có tần số đủ cao. Thủ tục này được gọi là điều chế trong kỹ thuật vô tuyến.
Bản chất của điều chế là như sau. Một dao động nhất định (thường là sóng hài) được hình thành, được gọi là dao động sóng mang hoặc đơn giản là sóng mang và bất kỳ tham số nào của dao động này thay đổi theo thời gian tỷ lệ với tín hiệu ban đầu. Tín hiệu ban đầu được gọi là tín hiệu điều chế và dao động thu được với các tham số thay đổi theo thời gian được gọi là tín hiệu điều chế. Quá trình ngược lại - tách tín hiệu điều chế khỏi dao động điều chế - được gọi là giải điều chế.
Phân loại các loại điều chế:
1) theo loại tín hiệu thông tin (tín hiệu điều chế);
Điều chế liên tục (tín hiệu tương tự);
Điều chế rời rạc (tín hiệu rời rạc);
2) theo loại sóng mang (hoặc tần số sóng mang)
Sóng hài (tín hiệu hình sin);
Xung (xung tuần hoàn hình chữ nhật).
3) theo loại tham số tần số sóng mang thay đổi dưới tác động của tín hiệu thông tin.
Điều chế biên độ;
điều chế tần số;
Điều chế pha;
Điều chế độ rộng;
Điều chế độ rộng xung (Hình 1.1).
Hình 1.1 – Các loại điều chế
Tín hiệu hài chung:
S(t) = A cos(ω 0 t+ φ 0).
Tín hiệu này có ba tham số: biên độ A, tần số ω 0 và pha ban đầu φ 0. Mỗi trong số chúng có thể được liên kết với một tín hiệu điều chế, do đó thu được ba loại điều chế chính: biên độ, tần số và pha. Điều chế tần số và điều chế pha có liên quan rất chặt chẽ với nhau, vì cả hai đều ảnh hưởng đến đối số của hàm cos. Do đó, hai loại điều chế này có một tên chung - góc cạnh
điều chế.
Hiện nay, ngày càng có nhiều thông tin được truyền qua các kênh truyền thông khác nhau tồn tại ở dạng kỹ thuật số. Điều này có nghĩa là nó không phải là tín hiệu điều chế (tương tự) liên tục được truyền đi mà là một chuỗi các số nguyên. P 0 , P 1, P 2 , ..., có thể lấy các giá trị từ một số tập hữu hạn cố định. Những con số này, được gọi là ký hiệu, đến từ nguồn thông tin có chu kỳ T và tần số tương ứng với chu kỳ này được gọi là tốc độ ký hiệu: f T = 1/T.
Một biến thể thường được sử dụng trong thực tế là nhị phân dãy ký tự khi mỗi số N Tôi có thể lấy một trong hai giá trị - 0 hoặc 1.
Chuỗi ký hiệu được truyền rõ ràng là một tín hiệu rời rạc. Vì các ký hiệu lấy các giá trị từ một tập hữu hạn nên tín hiệu này thực sự được lượng tử hóa, tức là nó có thể được gọi là kỹ thuật số tín hiệu.
Một cách tiếp cận điển hình để truyền một chuỗi ký hiệu rời rạc như sau. Mỗi giá trị ký hiệu có thể có được liên kết với một tập hợp các tham số rung sóng mang nhất định. Các tham số này được duy trì không đổi trong khoảng thời gian T, nghĩa là cho đến khi ký hiệu tiếp theo xuất hiện. Điều này thực sự có nghĩa là chuyển đổi một chuỗi số { N k } tín hiệu bước S N (t) sử dụng phép nội suy hằng số từng phần:
S N (t)=f(n k ), kT
Ở đây f là một hàm biến đổi nào đó. Đã nhận được tín hiệu S N (t) sau đó được sử dụng làm tín hiệu điều chế theo cách thông thường.
Phương pháp điều chế này khi các tham số dao động của sóng mang thay đổi đột ngột được gọi là thao tác. Tùy thuộc vào tham số nào được thay đổi, chúng phân biệt giữa biên độ (AM), pha (PM) và tần số (FM). Ngoài ra, khi truyền tín hiệu số
thông tin, một sóng mang có hình dạng khác nhau có thể được sử dụng
từ hài hòa. Do đó, khi sử dụng chuỗi xung hình chữ nhật làm dao động sóng mang, có thể điều chế biên độ xung (APM), độ rộng xung (PWM) và thời gian xung (PMT). PAM - điều chế biên độ xung là biên độ của sóng mang xung thay đổi theo quy luật thay đổi các giá trị tức thời của tín hiệu sơ cấp.
PFM - điều chế tần số xung. Theo quy luật thay đổi giá trị tức thời của tín hiệu sơ cấp, tốc độ lặp lại của xung sóng mang thay đổi.
VIM là điều chế xung thời gian, trong đó tham số thông tin là khoảng thời gian giữa xung đồng bộ và xung thông tin.
-PWM - điều chế độ rộng xung. Vấn đề là, theo quy luật thay đổi các giá trị tức thời của tín hiệu điều chế, thời lượng của các xung sóng mang sẽ thay đổi.
PPM – điều chế pha xung, khác với VIM ở phương pháp đồng bộ hóa. Sự dịch pha của xung sóng mang không thay đổi so với xung đồng bộ hóa mà so với một số pha thông thường.
PCM - điều chế mã xung. Nó không thể được coi là một loại điều chế riêng biệt vì giá trị của điện áp điều chế được biểu diễn dưới dạng các từ mã.
SIM – điều chế xung đếm. Đây là trường hợp đặc biệt của PCM, trong đó tham số thông tin là số xung trong nhóm mã.
Tại khóa biên độ một ký hiệu duy nhất được truyền bằng phần đệm HF và ký hiệu 0 do không có tín hiệu. Tín hiệu điều khiển biên độ được mô tả bằng biểu thức:
nơi thuật ngữ biên độ có thể lấy M các giá trị rời rạc và số hạng pha φ là một hằng số tùy ý. Tín hiệu AM thể hiện trong Hình 1.2 (c) có thể tương ứng với việc truyền sóng vô tuyến sử dụng hai tín hiệu, biên độ của chúng là 0 và .
Thao tác biên độ là đơn giản nhất nhưng đồng thời ít bị nhiễu nhất và hiện tại thực tế không được sử dụng.
Tại điều chế rời rạc tần số Các giá trị (FM, FSK–Khóa dịch chuyển tần số) 0 và 1 của bit thông tin tương ứng với tần số riêng của tín hiệu vật lý với biên độ không đổi. Biểu thức phân tích chung cho tín hiệu khóa dịch tần như sau:
Ở đây tần số ω Tôi có thể nhận M giá trị rời rạc và pha φ là một hằng số tùy ý. Sơ đồ biểu diễn tín hiệu FM được hiển thị trong Hình 1.2 b, trong đó bạn có thể quan sát sự thay đổi tần số điển hình tại thời điểm chuyển tiếp giữa các ký hiệu.
Điều chế tần số có khả năng chống nhiễu rất tốt, vì chủ yếu là biên độ tín hiệu chứ không phải tần số bị méo do nhiễu. Trong trường hợp này, độ tin cậy của giải điều chế và do đó khả năng chống nhiễu càng cao, thì càng có nhiều chu kỳ tín hiệu rơi vào khoảng baud. Nhưng việc tăng khoảng baud, vì những lý do rõ ràng, sẽ làm giảm tốc độ truyền thông tin. Mặt khác, độ rộng phổ tín hiệu cần thiết cho kiểu điều chế này có thể hẹp hơn đáng kể so với toàn bộ băng thông kênh. Điều này dẫn đến lĩnh vực ứng dụng FM - các tiêu chuẩn tốc độ thấp nhưng có độ tin cậy cao cho phép liên lạc trên các kênh có độ méo lớn của đáp ứng biên độ-tần số hoặc thậm chí với băng thông bị cắt ngắn.
Tại Giai đoạn chuyển đổi keying 1 và 0 khác nhau về pha dao động tần số cao. Tín hiệu khóa pha có dạng sau:
Ở đây thành phần pha φ Tôi (t) có thể chấp nhận M các giá trị rời rạc, thường được định nghĩa như sau:
trong đó E là năng lượng của ký hiệu;
T – thời gian truyền ký hiệu.
Hình 1.2a cho thấy một ví dụ về khóa dịch pha nhị phân (M=2), trong đó các thay đổi pha sắc nét đặc trưng có thể nhìn thấy rõ ràng trong quá trình chuyển đổi giữa các ký hiệu.
Trong thực tế, khóa dịch pha được sử dụng khi số lượng giá trị có thể có của pha ban đầu nhỏ - thường là 2,4 hoặc 8. Ngoài ra, rất khó đo khi nhận tín hiệu tuyệt đối giá trị pha ban đầu; dễ dàng hơn nhiều để xác định liên quan đến dịch pha giữa hai ký hiệu liền kề. Do đó, độ lệch pha hoặc khóa dịch pha tương đối thường được sử dụng.
Tại điều chế lệch pha(DOPSK, TOPSK, DPSK – Khóa dịch pha vi sai) tham số thay đổi tùy theo giá trị của phần tử thông tin là pha của tín hiệu có biên độ và tần số không đổi. Trong trường hợp này, mỗi phần tử thông tin không được liên kết với giá trị tuyệt đối của pha mà với sự thay đổi của nó so với giá trị trước đó.
Theo khuyến nghị của CCITT, ở tốc độ 2400 bps, luồng dữ liệu được truyền đi được chia thành các cặp bit liên tiếp (dibit), được mã hóa thành sự thay đổi pha so với pha của phần tử tín hiệu trước đó. Một phần tử tín hiệu mang 2 bit thông tin. Nếu phần tử thông tin là dibit thì tùy theo giá trị của nó (00, 01, 10 hoặc 11), pha của tín hiệu có thể thay đổi 90, 180, 270 độ hoặc không thay đổi chút nào.
Với điều chế pha tương đối ba hoặc gấp tám lần
Trong điều chế lệch pha, luồng dữ liệu được truyền đi được chia thành các bộ ba bit liên tiếp (tribit), được mã hóa thành sự thay đổi pha so với pha của phần tử tín hiệu trước đó. Một phần tử tín hiệu mang 3 bit thông tin.
Điều chế pha mang lại nhiều thông tin nhất, tuy nhiên, việc tăng số lượng bit được mã hóa lên trên ba (8 vị trí quay pha) sẽ dẫn đến khả năng chống nhiễu giảm mạnh. Do đó, ở tốc độ cao, phương pháp điều chế pha biên độ kết hợp được sử dụng.
Biên độ-pha thao tác. Khóa pha biên độ (APK) là sự kết hợp giữa sơ đồ ASK và PSK. Tín hiệu điều chế ARC được hiển thị trong Hình 2. 1.2 G và được thể hiện như
với việc lập chỉ mục các thuật ngữ biên độ và pha. Trong hình 1. 2 G người ta có thể thấy các thay đổi đồng thời đặc tính (tại thời điểm chuyển đổi giữa các ký hiệu) về pha và biên độ của tín hiệu được điều chế ARC. Trong ví dụ đã cho M=8, tương ứng với 8 tín hiệu (truyền bát phân). Một tập hợp có thể gồm tám vectơ tín hiệu được vẽ theo tọa độ biên độ pha. Bốn trong số các vectơ được hiển thị có một biên độ, bốn vectơ còn lại có biên độ khác. Các vectơ được định hướng sao cho góc giữa hai vectơ gần nhất là 45°.
Hình 1.2 - Các loại điều chế số 
Nếu trong không gian hai chiều của tín hiệu giữa M quay số tín hiệu ở một góc vuông, sơ đồ này được gọi là điều chế biên độ cầu phương (QAM).
Điều chế biên độ cầu phương
Cần lưu ý rằng một loại điều chế tuyến tính khác là điều chế biên độ cầu phương (QAM), bản chất của nó là truyền hai tín hiệu khác nhau bằng phương pháp AM hoặc FM trên cùng tần số sóng mang. Phổ của hai tín hiệu này hoàn toàn trùng nhau và việc phân tách chúng bằng các bộ lọc là không thể. Để duy trì khả năng tách tín hiệu ở phía thu, các sóng mang dao động được cung cấp cho các bộ điều biến có độ lệch pha 90° (theo phương trình cầu phương).
Hình 1.3 thể hiện sơ đồ tạo tín hiệu QAM. 
Hình 1.3 – Cầu phương AM
Ưu điểm của QAM so với AM hay BM thông thường là số lượng tín hiệu có thể truyền đi độc lập trong cùng một dải tần gấp đôi.
Điều chế góc (tần số và pha)
Điều chế góc thường được sử dụng khi cần thiết để đảm bảo độ chính xác cao khi nhận tin nhắn được truyền. Điều này được giải thích là do các hệ thống có điều chế góc có khả năng chống nhiễu và các loại nhiễu khác cao hơn so với AM. Ví dụ, người ta biết rằng hệ thống FM có đặc tính ngăn chặn nhiễu bổ sung. Điều này có nghĩa là khi phát hiện FM, tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm được cải thiện đáng kể. Tuy nhiên, lợi thế này đạt được phải trả giá bằng việc suy giảm các tham số tín hiệu khác, đặc biệt là phải trả giá bằng việc tăng dải tần chiếm dụng. Điều chế tần số có lẽ là ví dụ phổ biến nhất minh họa các phương pháp tăng khả năng chống nhiễu của hệ thống thông tin liên lạc dựa trên việc trải phổ tín hiệu.
Hình 1.4 cho thấy sơ đồ định thời của tín hiệu điều chế góc đơn âm.
Hình 1.4 Điều chế góc: a - điều chế tín hiệu tần số thấp; b - tín hiệu đơn âm với điều chế góc
Tín hiệu điều chế góc (AM) với sóng mang hài có thể được viết như sau:
u UM (t)= U 0 cos[(t)]=U 0 cos[ω 0 t+φ(t)],
trong đó (t)=ω 0 t+φ(t) – tổng pha của tín hiệu;
φ(t) - pha, mang thông tin về tín hiệu chính.
Có hai loại PA: pha (PM) và tần số (FM). Với PM, sự thay đổi pha tỷ lệ thuận với tín hiệu chính
Trong đó φ 0 là pha ban đầu.
Trong FM, tần số tức thời của tín hiệu tỷ lệ thuận với tín hiệu chính
, trong đó là hệ số chuyển đổi của tín hiệu điều khiển thành sự thay đổi tần số của tín hiệu ở đầu ra của bộ điều tần.
Hình dạng của tín hiệu PM và FM không khác nhau nếu đạo hàm theo thời gian của tín hiệu chính có cùng dạng với chính tín hiệu chính. Điều này xảy ra với tín hiệu chính hình sin, ví dụ
b(t)=Usint .
Tín hiệu PA trong trường hợp này có thể được viết như sau:
u UM (t)=U 0 cos(ω 0 t+Msint),
trong đó M là chỉ số điều chế.
Chỉ số FM được xác định là
M FM ==K FM U ( – độ lệch pha).
Chỉ số World Cup là
M FM ==K FM U /,
trong đó độ lệch tần số là K FM U . do đó, chỉ số World Cup
M FM =/=f / F.
Hãy tìm phổ tín hiệu của PA có một âm. Chúng ta hãy biểu diễn tín hiệu bằng PA bằng một âm bằng cách sử dụng biểu thức sau:
(Re là phần thật).
Bởi vì trong thời gian diễn ra World Cup
M FM =/=f /F,
thì chúng tôi thấy rằng đối với các chỉ số điều biến lớn
tâm trí 2f ,
tức là băng thông tần số tại FM bằng hai lần độ lệch tần số và không phụ thuộc vào tần số điều chế F.
Hình 1.5 và 1.6 thể hiện sơ đồ thu tín hiệu điều chế góc 
trong đó b(t) là tín hiệu chính;
–máy phát sóng mang U0cosω0t ;
khối -/2 làm quay pha một góc -/2;
Khi đối mặt với những khái niệm mới trong cuộc sống hàng ngày, nhiều người cố gắng tìm câu trả lời cho câu hỏi của mình. Đây là lý do tại sao cần phải mô tả bất kỳ hiện tượng nào. Một trong số đó là khái niệm như điều chế. Điều này sẽ được thảo luận thêm.
mô tả chung
Điều chế là quá trình thay đổi một hoặc toàn bộ các thông số rung động tần số cao phù hợp với quy luật thông điệp tần số thấp. Kết quả của việc này là chuyển phổ của tín hiệu điều khiển sang vùng tần số cao, vì việc phát sóng hiệu quả vào không gian đòi hỏi tất cả các thiết bị thu phát hoạt động ở các tần số khác nhau mà không làm gián đoạn lẫn nhau. Nhờ quá trình này, các rung động thông tin được đặt trên một vật mang được biết đến một cách tiên nghiệm. Tín hiệu điều khiển chứa thông tin được truyền đi. Rung động tần số cao đóng vai trò là vật mang thông tin, do đó nó có được trạng thái của vật mang thông tin. Tín hiệu điều khiển chứa dữ liệu được truyền đi. Có nhiều loại điều chế khác nhau, tùy thuộc vào dạng dao động nào được sử dụng: hình chữ nhật, hình tam giác hoặc một số dạng khác. Với tín hiệu rời rạc, người ta thường nói đến thao tác. Vì vậy, điều chế là một quá trình bao gồm các dao động, vì vậy nó có thể là tần số, biên độ, pha, v.v.
Đẳng cấp
Bây giờ chúng ta có thể xem xét loại hiện tượng này tồn tại. Về cơ bản, điều chế là một quá trình trong đó sóng tần số thấp được truyền sang tần số cao. Các loại được sử dụng phổ biến nhất là tần số, biên độ và pha. Khi tần số thay đổi thì biên độ thay đổi thì biên độ thay đổi, khi pha thay đổi thì pha thay đổi. Ngoài ra còn có loại hỗn hợp. Điều chế và sửa đổi xung là các loại riêng biệt. Trong trường hợp này, các thông số dao động tần số cao thay đổi một cách rời rạc.
điều chế biên độ
Trong các hệ thống có kiểu thay đổi này, biên độ của sóng mang có tần số cao được thay đổi bằng sóng điều chế. Ở đầu ra, không chỉ tần số đầu vào được phát hiện mà còn cả tổng và chênh lệch của chúng. Trong trường hợp này, nếu điều chế là một sóng phức tạp, chẳng hạn như tín hiệu giọng nói bao gồm nhiều tần số, thì tổng và hiệu của các tần số sẽ yêu cầu hai dải, một dải ở dưới sóng mang và dải kia ở trên. Chúng được gọi là bên: trên và dưới. Đầu tiên là bản sao của bản gốc, được chuyển sang một tần số nhất định. Dải dưới là bản sao của tín hiệu gốc đã bị đảo ngược, nghĩa là tần số cao ban đầu là tần số thấp hơn trong dải bên dưới.
Thành bên dưới là hình ảnh phản chiếu của thành bên trên so với tần số sóng mang. Một hệ thống sử dụng điều chế biên độ, truyền sóng mang và cả hai dải biên, được gọi là hai chiều. Sóng mang không chứa thông tin hữu ích nên có thể loại bỏ nhưng trong mọi trường hợp, băng thông tín hiệu sẽ lớn gấp đôi băng thông ban đầu. Việc thu hẹp băng tần đạt được bằng cách dịch chuyển không chỉ sóng mang mà còn cả một trong các dải biên vì chúng chứa cùng một thông tin. Loại này được gọi là điều chế sóng mang bị triệt tiêu dải biên đơn.
giải điều chế
Quá trình này yêu cầu trộn tín hiệu đã điều chế với sóng mang có cùng tần số với tần số phát ra từ bộ điều chế. Sau đó, tín hiệu gốc thu được dưới dạng tần số hoặc dải tần riêng biệt, sau đó được lọc từ các tín hiệu khác. Đôi khi sóng mang để giải điều chế được tạo cục bộ, nhưng nó không phải lúc nào cũng trùng với tần số sóng mang trên chính bộ điều chế. Do sự khác biệt nhỏ giữa các tần số nên xuất hiện sự không khớp, điều này thường xảy ra ở các mạch điện thoại.
Điều này sử dụng tín hiệu băng cơ sở kỹ thuật số, nghĩa là nó cho phép mã hóa nhiều hơn một bit trên mỗi baud bằng cách mã hóa tín hiệu dữ liệu nhị phân thành tín hiệu có nhiều cấp độ. Các bit của tín hiệu nhị phân đôi khi được chia thành từng cặp. Đối với một cặp bit, có thể sử dụng bốn kết hợp, trong đó mỗi cặp được biểu thị bằng một trong bốn mức biên độ. Tín hiệu được mã hóa này có đặc điểm là tốc độ truyền điều chế bằng một nửa so với tín hiệu dữ liệu gốc nên có thể được sử dụng để điều chế biên độ theo cách thông thường. Nó tìm thấy ứng dụng của nó trong truyền thông vô tuyến.
điều chế tần số
Các hệ thống điều chế như vậy giả định rằng tần số sóng mang sẽ thay đổi theo hình dạng của tín hiệu điều chế. Loại này vượt trội hơn về biên độ về khả năng chống lại các ảnh hưởng nhất định hiện có trên mạng điện thoại, vì vậy nó nên được sử dụng ở tốc độ thấp khi không cần sử dụng dải tần số lớn.
Điều chế biên độ pha
Để tăng số bit trên mỗi baud, bạn có thể kết hợp điều chế pha và biên độ.
Một trong những phương pháp điều chế biên độ-pha hiện đại là phương pháp dựa trên sự truyền dẫn của một số sóng mang. Ví dụ: một ứng dụng sử dụng 48 sóng mang được phân tách bằng băng thông 45 Hz. Bằng cách kết hợp điều chế biên độ và pha, mỗi sóng mang được phân bổ tối đa 32 trạng thái riêng biệt trên mỗi chu kỳ baud, cho phép mang 5 bit trên mỗi baud. Hóa ra toàn bộ bộ này cho phép bạn truyền 240 bit mỗi baud. Khi hoạt động ở tốc độ 9600 bps, tốc độ điều chế chỉ cần 40 baud. Con số thấp như vậy có khả năng chịu được biên độ và nhảy pha vốn có trong mạng điện thoại.
Điều chế xung mã
Loại này thường được coi là một hệ thống phát sóng, ví dụ như giọng nói ở dạng kỹ thuật số. Kỹ thuật điều chế này không được sử dụng trong modem. Điều này liên quan đến việc điều chỉnh tín hiệu tương tự ở tốc độ gấp đôi thành phần tần số cao nhất của tín hiệu ở dạng tương tự. Khi các hệ thống như vậy được sử dụng trên mạng điện thoại, việc định tuyến xảy ra 8000 lần mỗi giây. Mỗi mẫu là một mức điện áp được mã hóa bằng mã 7 bit. Để thể hiện tốt nhất, mã hóa logarit được sử dụng. Bảy bit cùng với bit thứ tám, biểu thị sự hiện diện của tín hiệu, tạo thành một octet.
Để tái tạo lại tín hiệu thông báo, cần phải điều chế và phát hiện, nghĩa là quá trình ngược lại. Trong trường hợp này, tín hiệu được chuyển đổi theo cách phi tuyến. Các phần tử phi tuyến làm phong phú phổ tín hiệu đầu ra bằng các thành phần phổ mới và các bộ lọc được sử dụng để làm nổi bật các thành phần tần số thấp. Việc điều chế và phát hiện có thể được thực hiện bằng cách sử dụng điốt chân không, bóng bán dẫn, điốt bán dẫn làm phần tử phi tuyến. Theo truyền thống, điốt bán dẫn loại điểm được sử dụng vì điốt phẳng có điện dung đầu vào lớn hơn đáng kể.
Quan điểm hiện đại
Điều chế số cung cấp khả năng thông tin lớn hơn nhiều và khả năng tương thích với nhiều dịch vụ dữ liệu số. Ngoài ra, với sự trợ giúp của nó, tính bảo mật của thông tin được tăng lên, chất lượng của hệ thống thông tin liên lạc được cải thiện và khả năng truy cập vào chúng được tăng tốc.
Có một số hạn chế mà các nhà phát triển bất kỳ hệ thống nào cũng phải đối mặt: công suất và băng thông tần số cho phép, mức nhiễu nhất định của hệ thống truyền thông. Mỗi ngày, số lượng người dùng hệ thống thông tin liên lạc tăng lên cũng như nhu cầu về chúng, điều này đòi hỏi phải tăng tài nguyên vô tuyến. Điều chế kỹ thuật số khác biệt đáng kể so với điều chế tương tự ở chỗ sóng mang trong nó truyền một lượng lớn thông tin.
Khó khăn khi sử dụng
Nhiệm vụ chính mà các nhà phát triển hệ thống thông tin vô tuyến kỹ thuật số phải đối mặt là tìm ra sự dung hòa giữa băng thông truyền dữ liệu và độ phức tạp của hệ thống về mặt kỹ thuật. Để làm được điều này, nên sử dụng các phương pháp điều chế khác nhau để thu được kết quả mong muốn. Liên lạc vô tuyến có thể được tổ chức bằng cách sử dụng các mạch phát và thu đơn giản nhất, nhưng để liên lạc như vậy, phổ tần tỷ lệ với số lượng người dùng sẽ được sử dụng. Các máy thu và máy phát phức tạp hơn cần ít băng thông hơn để truyền cùng một lượng thông tin. Để chuyển sang các phương pháp truyền hiệu quả quang phổ, cần phải làm phức tạp thiết bị cho phù hợp. Vấn đề này không phụ thuộc vào loại kết nối.
Tùy chọn thay thế
Điều chế độ rộng xung được đặc trưng bởi thực tế là tín hiệu sóng mang của nó là một chuỗi các xung, trong khi tần số xung không đổi. Những thay đổi chỉ liên quan đến thời lượng của mỗi xung theo tín hiệu điều chế.
Điều chế độ rộng xung khác với điều chế pha tần số. Cái sau liên quan đến việc điều chỉnh tín hiệu ở dạng hình sin. Nó được đặc trưng bởi biên độ không đổi và tần số hoặc pha thay đổi. Tín hiệu xung cũng có thể được điều chế theo tần số. Thời lượng của các xung có thể cố định và tần số của chúng nằm trong một phạm vi nhất định, nhưng giá trị tức thời của chúng sẽ thay đổi tùy thuộc vào tín hiệu điều chế.
kết luận
Có thể sử dụng các loại điều chế đơn giản, chỉ có một tham số thay đổi theo thông tin điều chế. Sơ đồ điều chế kết hợp, được sử dụng trong các thiết bị liên lạc hiện đại, là khi cả biên độ và pha của sóng mang thay đổi đồng thời. Các hệ thống hiện đại có thể sử dụng nhiều sóng mang con, mỗi sóng mang con sử dụng một kiểu điều chế nhất định. Trong trường hợp này chúng ta đang nói về sơ đồ điều chế tín hiệu. Thuật ngữ này cũng được sử dụng cho các chế độ xem đa cấp phức tạp, khi cần có thông tin bổ sung để có thông tin toàn diện.
Các hệ thống truyền thông hiện đại sử dụng các loại điều chế hiệu quả nhất, từ đó giảm thiểu băng thông để giải phóng không gian tần số cho các loại tín hiệu khác. Chất lượng liên lạc chỉ được hưởng lợi từ điều này, nhưng độ phức tạp của thiết bị trong trường hợp này hóa ra là rất cao. Cuối cùng, tần số điều chế mang lại kết quả mà chỉ người dùng cuối mới nhìn thấy được về mặt dễ sử dụng các phương tiện kỹ thuật.
