Định nghĩa điều chế trong vật lý. Lý thuyết sóng vô tuyến: Điều chế tương tự
Tôi sẽ cảnh báo bạn ngay: đơn giản là nó sẽ không hoạt động. Điều chế là một điều quá phức tạp.Để hiểu điều chế là gì, bạn cần biết tần số là gì, vì vậy hãy bắt đầu với điều đó.
Ví dụ: hãy lấy một cú xoay: tần số xoay của một cú xoay là số dao động hoàn chỉnh, số lần dao động trong một giây.
Đầy đủ, điều này có nghĩa là một dao động là chuyển động của cú swing từ vị trí cực bên trái, đi xuống, qua tâm đến mức tối đa ở bên phải và sau đó lại qua tâm đến cùng mức ở bên trái.
Một cú xoay sân thông thường có tần số khoảng 0,5 hertz, có nghĩa là nó hoàn thành một cú xoay hoàn toàn trong 2 giây.
Loa của cột âm thanh lắc lư nhanh hơn nhiều, tái tạo nốt “A” của quãng tám đầu tiên (440 hertz), tạo ra 440 rung động mỗi giây.
Trong mạch điện, dao động là sự dao động điện áp, từ giá trị dương cực đại, giảm xuống, qua điện áp 0 đến giá trị âm tối đa, tăng, qua 0 trở lại giá trị dương tối đa. Hoặc từ điện áp tối đa, qua một mức trung bình nhất định đến mức tối thiểu, rồi lại qua mức trung bình, lại đến mức tối đa.
Trên biểu đồ (hoặc màn hình dao động) nó trông như thế này:
Tần số dao động điện áp ở đầu ra của đài phát thanh phát sóng mang trên kênh 18 của lưới C ở châu Âu sẽ là 27.175.000 dao động mỗi giây hoặc 27 megahertz và 175 kilohertz (mega - triệu; kilo - nghìn).
Để làm cho việc điều chế trở nên trực quan, chúng ta hãy phát minh ra hai tín hiệu nhất định, một tín hiệu có tần số 1000 Hz, tín hiệu thứ hai có tần số 3000 Hz, về mặt đồ họa, chúng trông như thế này:
Hãy chú ý cách các tín hiệu này được hiển thị trên biểu đồ bên trái. Đây là các biểu đồ tần số và mức độ. Tần số của tín hiệu càng cao thì tín hiệu sẽ được hiển thị càng về bên phải trên biểu đồ như vậy; mức (công suất) của nó càng cao thì đường của tín hiệu này trên biểu đồ càng cao.
Bây giờ hãy tưởng tượng rằng chúng ta đã thêm cả hai tín hiệu này, nghĩa là ở dạng hoàn thiện, tín hiệu kiểm tra giả định của chúng ta là tổng của hai tín hiệu. Làm thế nào bạn đặt nó lại với nhau? Rất đơn giản - chúng tôi đặt một chiếc micrô và cho hai người ngồi trước nó: một người đàn ông hét ở tần số 1000 Hz và một phụ nữ ré lên ở tần số 3000 Hz, ở đầu ra micrô, chúng tôi nhận được tín hiệu kiểm tra, trông như thế này :
Và chính xác là tín hiệu kiểm tra này mà chúng tôi sẽ "cung cấp" cho đầu vào micrô của máy phát hư cấu của chúng tôi, nghiên cứu những gì thu được ở đầu ra (ở ăng-ten) và tất cả những điều này ảnh hưởng như thế nào đến độ rõ ràng và phạm vi liên lạc.
Về điều chế nói chung
Tín hiệu sóng mang đã điều chế ở đầu ra của bất kỳ máy phát nào trong mọi trường hợp (với bất kỳ cách điều chế nào) có được bằng cách cộng hoặc nhân tín hiệu sóng mang với tín hiệu cần truyền, ví dụ: tín hiệu từ đầu ra của micrô. Sự khác biệt duy nhất giữa các phép điều chế là cái gì được nhân lên, cái gì được thêm vào và điều này xảy ra ở phần nào của mạch máy phát.Về mặt thu sóng, tất cả đều phụ thuộc vào việc cách ly tín hiệu được điều chế với tín hiệu nhận được, khuếch đại nó và làm cho nó dễ hiểu (nghe được, nhìn thấy được).
Điều chế biên độ - AM (AM, điều chế biên độ)
Như bạn có thể thấy, với điều chế biên độ, mức điện áp của dao động tần số cao (sóng mang) phụ thuộc trực tiếp vào cường độ điện áp đến từ micrô.Điện áp ở đầu ra micrô tăng và điện áp sóng mang ở đầu ra máy phát cũng tăng, nghĩa là công suất đầu ra nhiều hơn, điện áp từ micrô ít hơn, điện áp đầu ra ít hơn. Khi điện áp ở đầu ra micrô ở một vị trí trung tâm nhất định, bộ phát sẽ phát ra một công suất trung tâm nhất định (với điều chế AM ở mức 100% và tắt tiếng trước micrô ở mức công suất 50%).
Độ sâu điều chế AM là mức độ ảnh hưởng của tín hiệu từ micro đến mức công suất đầu ra của máy phát. Nếu độ rung là 30% thì xung điện áp âm mạnh nhất từ micrô sẽ làm giảm mức sóng mang đầu ra xuống 30% công suất tối đa.
Và đây là phổ của tín hiệu điều chế AM (phân bố các thành phần của nó theo tần số):
Ở trung tâm, ở tần số 27175000 Hz, chúng ta có sóng mang và tần số thấp hơn và cao hơn là “dải biên”, tức là tổng tín hiệu sóng mang và tần số âm thanh của tín hiệu kiểm tra của chúng ta:
27175000+1000Hz và 27175000-1000Hz
27175000+3000Hz và 27175000-3000Hz
Tín hiệu âm thanh sóng mang trừ là dải biên dưới và tín hiệu âm thanh sóng mang cộng là dải biên trên.
Không khó để nhận thấy rằng chỉ một dải bên là đủ để truyền thông tin; dải thứ hai chỉ lặp lại thông tin tương tự nhưng chỉ với dấu hiệu ngược lại, gây lãng phí công suất phát khi phát thông tin trùng lặp này vào không khí.
Nếu bạn loại bỏ sóng mang không chứa bất kỳ thông tin hữu ích nào và một trong các dải biên, bạn sẽ nhận được điều chế SSB (bằng tiếng Nga: OBP) - điều chế với một dải biên và không có sóng mang (điều chế dải biên đơn).
Điều chế SSB (SSB, điều chế dải biên đơn)
Đây là giao diện của SSB ở đầu ra máy phát:Có thể thấy tín hiệu này không khác nhiều so với điều chế AM. Có thể hiểu, SSB là sự tiếp nối của AM, tức là SSB được tạo ra từ điều chế AM, từ đó tín hiệu được loại bỏ dải biên và sóng mang không cần thiết.
Nếu bạn nhìn vào phổ tín hiệu, bạn sẽ thấy sự khác biệt rõ ràng:
Không có sóng mang hay dải bên trùng lặp (biểu đồ này hiển thị USB, tức là điều chế dải bên đơn, trong đó dải bên trên còn lại, cũng có LSB, đây là khi dải bên dưới còn lại).
Không có sóng mang, không có bên dự phòng - toàn bộ công suất của máy phát chỉ được dùng để truyền thông tin hữu ích.
Không thể nhận được sự điều chế như vậy trên máy thu AM thông thường. Để nhận được, bạn cần khôi phục “điểm xuất phát” - nhà cung cấp dịch vụ. Điều này rất dễ thực hiện - tần số hoạt động của máy phát đã được biết, có nghĩa là bạn chỉ cần thêm sóng mang có cùng tần số và điểm bắt đầu sẽ xuất hiện. Bạn đọc tò mò chắc hẳn đã nhận thấy rằng nếu không biết tần số của máy phát thì điểm xuất phát sẽ không chính xác, chúng ta sẽ thêm sai sóng mang, chúng ta sẽ nghe được gì? Và đồng thời chúng ta sẽ nghe thấy giọng nói của “con bò đực” hoặc “gnome”. Điều này sẽ xảy ra bởi vì máy thu trong loại điều chế này không biết ban đầu chúng ta có tần số nào, cho dù đó là 1000Hz và 3000Hz, hay 2000Hz và 4000Hz, hay 500Hz và 2500Hz - “khoảng cách” giữa các tần số là chính xác, nhưng đã bắt đầu thay đổi, dẫn đến “tè-tè-tè” hoặc “boo-boo-boo”.
Điều chế CW (điện báo)
Với điện báo, mọi thứ đều đơn giản - đó là tín hiệu điều chế 100% AM, chỉ sắc nét: có tín hiệu ở đầu ra của máy phát hoặc không có tín hiệu. Phím điện báo được nhấn - có tín hiệu, nhả ra - không có gì.Điện báo trông như thế này trên biểu đồ:
Theo đó, phổ của tín hiệu điện báo:
Nghĩa là tần số sóng mang được điều chế 100% bằng cách nhấn phím điện báo.
Tại sao trên phổ có 2 thanh hơi lệch khỏi tín hiệu “tần số trung tâm” chứ không chỉ một thanh duy nhất - sóng mang?
Mọi thứ ở đây đều đơn giản: có thể như vậy, điện báo là AM và AM là tổng của tín hiệu sóng mang và tín hiệu điều chế, vì điện báo (mã Morse) là một chuỗi các lần nhấn phím, đây cũng là những dao động có tần số nhất định, mặc dù thấp so với âm thanh. Chính ở tần số nhấn phím, các dải bên của tín hiệu điện báo sẽ rút đi khỏi sóng mang.
Làm thế nào để truyền đi những tín hiệu như vậy?
Trong trường hợp đơn giản nhất - bằng cách nhấn nút truyền trong khi im lặng trước micrô.
Làm thế nào để nhận được những tín hiệu như vậy?
Để nhận được, bạn cần biến sóng mang xuất hiện trên sóng đúng lúc bằng phím nhấn thành âm thanh. Có nhiều phương pháp, đơn giản nhất là kết nối một mạch điện với đầu ra của máy dò máy thu AM phát ra tiếng bíp mỗi khi điện áp xuất hiện trên máy dò (tức là, một sóng mang được cung cấp cho máy dò). Một cách phức tạp và hợp lý hơn là trộn tín hiệu đến từ không khí với tín hiệu của bộ tạo (bộ tạo dao động cục bộ) được tích hợp trong bộ thu và cung cấp sự khác biệt trong tín hiệu cho bộ khuếch đại âm thanh. Vì vậy, nếu tần số của tín hiệu trên không trung là 27175000Hz, tần số của bộ tạo máy thu là 27174000, thì tín hiệu 27175000+27174000=54349000Hz và 27175000-27174000=1000Hz sẽ được nhận ở đầu vào của bộ khuếch đại âm thanh, đương nhiên là tín hiệu đầu tiên trong số chúng không phải là tín hiệu âm thanh mà là tín hiệu vô tuyến, bộ khuếch đại âm thanh sẽ không khuếch đại nó, nhưng âm thanh thứ hai, 1000Hz, là âm thanh đã có thể nghe được và nó sẽ khuếch đại nó và chúng ta sẽ nghe thấy “piiiiii” khi có sóng mang trên không khí và sự im lặng (tiếng ồn không khí) khi không có.
Nhân tiện, khi hai người bắt đầu truyền cùng lúc, tôi nghĩ nhiều người đã nhận thấy hiệu ứng “piiiiii” phát sinh từ việc cộng và trừ các sóng mang trong máy thu. Những gì nghe được là sự khác biệt giữa các tín hiệu sóng mang xuất hiện trong máy thu của chúng ta.
Điều chế FM (FM, điều chế tần số)
Bản chất thực sự của điều chế tần số rất đơn giản: tần số sóng mang thay đổi một chút theo thời gian với điện áp ở đầu ra micrô. Khi điện áp ở micrô tăng thì tần số cũng tăng; khi điện áp ở đầu ra micrô giảm thì tần số sóng mang cũng giảm.Việc tăng giảm tần số sóng mang xảy ra trong giới hạn nhỏ, ví dụ đối với đài phát thanh CB là cộng/trừ 3000 Hz với tần số sóng mang khoảng 27.000.000 Hz, đối với đài phát thanh FM là cộng/trừ 100.000 Hz.
Tham số điều chế FM - chỉ số điều chế. Tỷ lệ âm thanh của tần số tối đa mà bộ khuếch đại micro của máy phát sẽ truyền đến sự thay đổi tối đa của tần số sóng mang ở âm thanh lớn nhất. Không khó để nhận thấy rằng đối với CB là 1 (hoặc 3000/3000), còn đối với các đài phát sóng FM là khoảng 6 ... 7 (100000/15000).
Với điều chế FM, mức sóng mang (công suất tín hiệu của máy phát) luôn không đổi; nó không thay đổi tùy thuộc vào âm lượng của âm thanh phía trước micrô.
Ở dạng đồ họa, ở đầu ra của máy phát FM, quá trình điều chế trông như thế này:
Với điều chế FM, cũng như với AM, có cả một sóng mang và hai dải biên ở đầu ra của máy phát, do tần số sóng mang treo lơ lửng cùng lúc với tín hiệu điều chế, di chuyển ra xa tâm:
DSB, DChT, pha và các loại điều chế khác
Công bằng mà nói, cần lưu ý rằng có các loại điều chế sóng mang khác:DSB - hai dải biên và không có sóng mang. DSB, về cơ bản là điều chế AM trong đó sóng mang đã bị loại bỏ (cắt bỏ, triệt tiêu).
DCT - điện báo tần số kép, trên thực tế, không gì khác hơn là điều chế tần số mà bằng cách nhấn phím điện báo. Ví dụ: một dấu chấm tương ứng với độ dịch chuyển sóng mang 1000 Hz và dấu gạch ngang tương ứng với 1500 Hz.
Điều chế pha - điều chế pha sóng mang. Điều chế tần số ở các chỉ số nhỏ 1-2 về cơ bản là điều chế pha.
Trong một số hệ thống (truyền hình, phát sóng âm thanh nổi FM), việc điều chế sóng mang được thực hiện bởi một sóng mang được điều chế khác và nó đã mang thông tin hữu ích.
Ví dụ, nói một cách đơn giản, tín hiệu phát sóng âm thanh nổi FM là sóng mang được điều chế bằng cách điều chế tần số, bản thân tín hiệu đó là sóng mang được điều chế bằng điều chế DSB, trong đó một dải biên là tín hiệu kênh bên trái và dải biên còn lại là kênh âm thanh bên phải. tín hiệu.
Các khía cạnh quan trọng của việc nhận và truyền tín hiệu AM, FM và SSB
Vì AM và SSB là các biến điệu trong đó tín hiệu đầu ra của máy phát tỷ lệ thuận với điện áp đến từ micrô nên điều quan trọng là tín hiệu này phải được khuếch đại tuyến tính ở cả phía thu và phía phát. Nghĩa là, nếu bộ khuếch đại khuếch đại 10 lần, thì với điện áp ở đầu vào 1 volt, đầu ra phải là 10 volt và với 17 volt ở đầu vào, đầu ra phải chính xác là 170 volt. Nếu bộ khuếch đại không tuyến tính, nghĩa là ở điện áp đầu vào 1 volt, mức tăng là 10 và ở đầu ra là 10 volt, và ở 17 volt ở đầu vào, mức tăng chỉ là 5 và đầu ra là 85 volt, sau đó biến dạng sẽ xuất hiện - thở khò khè và càu nhàu với những âm thanh lớn trước micro. Ngược lại, nếu mức tăng ít hơn đối với các tín hiệu đầu vào nhỏ, thì sẽ có tiếng khò khè với âm thanh nhỏ và âm bội khó chịu ngay cả với âm lượng lớn (vì khi bắt đầu rung, bất kỳ âm thanh nào cũng đi qua vùng gần bằng 0).Độ tuyến tính của bộ khuếch đại đối với điều chế SSB đặc biệt quan trọng.
Để cân bằng mức tín hiệu trong máy thu AM và SSB, các thành phần mạch đặc biệt được sử dụng - bộ điều khiển khuếch đại tự động (mạch AGC). Nhiệm vụ của AGC là chọn mức tăng của các nút thu sao cho cả tín hiệu mạnh (từ tín hiệu ở gần) và tín hiệu yếu (từ tín hiệu ở xa) cuối cùng đều gần giống nhau. Nếu AGC không được sử dụng, thì các tín hiệu yếu sẽ được nghe thấy một cách lặng lẽ và các tín hiệu mạnh sẽ xé nát bộ phát âm thanh của máy thu thành từng mảnh, giống như một giọt nicotin xé nát một con chuột đồng. Nếu AGC phản ứng quá nhanh với sự thay đổi về mức độ, thì nó sẽ không chỉ bắt đầu cân bằng mức tín hiệu từ các thiết bị tương ứng ở gần và ở xa mà còn “bóp nghẹt” quá trình điều chế bên trong tín hiệu - giảm mức tăng khi điện áp tăng và tăng nó khi điện áp giảm, giảm tất cả điều chế thành tín hiệu không điều chế.
Điều chế FM không yêu cầu độ tuyến tính đặc biệt của bộ khuếch đại; với điều chế FM, thông tin được truyền đi bằng sự thay đổi tần số và không có sự biến dạng hoặc giới hạn mức tín hiệu nào có thể thay đổi tần số của tín hiệu. Trên thực tế, trong máy thu FM, phải cài đặt bộ giới hạn mức tín hiệu, vì mức không quan trọng, tần số mới quan trọng và việc thay đổi mức sẽ chỉ cản trở việc làm nổi bật các thay đổi tần số và biến sóng mang FM thành âm thanh của tín hiệu với mà nó được điều chế.
Nhân tiện, chính xác là vì trong máy thu FM, tất cả các tín hiệu đều bị hạn chế, nghĩa là nhiễu yếu có mức gần như tương đương với tín hiệu hữu ích mạnh, trong trường hợp không có tín hiệu FM, máy dò (bộ giải điều chế) sẽ tạo ra rất nhiều nhiễu - nó cố gắng để làm nổi bật sự thay đổi tần số của tiếng ồn ở đầu vào của máy thu và tiếng ồn của chính máy thu, đồng thời trong tiếng ồn sự thay đổi tần số rất lớn và ngẫu nhiên nên người ta nghe thấy những âm thanh mạnh ngẫu nhiên: tiếng ồn lớn.
Trong bộ thu AM và SSB, sẽ có ít nhiễu hơn khi không có tín hiệu, vì bản thân nhiễu của bộ thu vẫn ở mức thấp và nhiễu ở đầu vào ở mức thấp so với tín hiệu hữu ích, còn đối với AM và SSB thì điều đó là mức độ quan trọng.
Đối với điện báo, tính tuyến tính cũng không quan trọng lắm; ở đó, thông tin được truyền tải bởi chính sự hiện diện hay vắng mặt của sóng mang và mức độ của nó chỉ là một tham số phụ.
Nghe FM, AM và SSB bằng tai
Trong tín hiệu AM và SSB, nhiễu xung dễ nhận thấy hơn nhiều, chẳng hạn như âm thanh tanh tách của bộ đánh lửa ô tô bị lỗi, tiếng click của tia sét hoặc tiếng ầm ầm từ bộ biến điện áp xung.Tín hiệu càng yếu thì công suất càng thấp, âm thanh ở đầu ra máy thu càng êm và càng mạnh thì càng to. Mặc dù AGC thực hiện công việc của mình bằng cách cân bằng mức tín hiệu nhưng khả năng của nó không phải là vô tận.
Đối với điều chế SSB, hầu như không thể sử dụng bộ khử tiếng ồn và thường hiểu được khi nào đối tác khác đã giải phóng đường truyền, vì khi có sự im lặng trước micrô trong SSB, bộ phát không phát ra bất cứ thứ gì vào không khí - có không có sóng mang và nếu có sự im lặng phía trước micrô thì không có dải biên.
Tín hiệu FM ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu xung, nhưng mức nhiễu cao của máy dò FM khiến bạn không thể chịu đựng được khi ngồi mà không có tín hiệu. Mỗi lần tắt đường truyền của đối tác trong máy thu, nó sẽ kèm theo một hiện tượng “gặp sự cố” đặc trưng - máy dò đã bắt đầu chuyển tiếng ồn thành âm thanh, nhưng bộ khử tiếng ồn vẫn chưa đóng.
Nếu bạn nghe máy thu AM trên máy thu FM hoặc ngược lại, bạn sẽ nghe thấy tiếng càu nhàu, nhưng bạn vẫn có thể hiểu họ đang nói về điều gì. Nếu bạn nghe SSB trên máy thu FM hoặc AM, bạn sẽ chỉ nhận được một mớ âm thanh lộn xộn “oink-zhu-zhu-bzhu” và hoàn toàn không dễ hiểu.
Trên bộ thu SSB, bạn hoàn toàn có thể nghe CW (điện báo), AM và, với một số biến dạng, FM với chỉ số điều chế thấp.
Nếu hai hoặc nhiều đài phát thanh AM hoặc FM có cùng tần số được bật cùng lúc, thì bạn sẽ nhận được một mớ hỗn độn các sóng mang, một loại tiếng rít và rít mà bạn không thể phát hiện ra bất cứ điều gì.
Nếu hai hoặc nhiều bộ phát SSB bật ở cùng tần số thì tất cả những người nói sẽ được nghe thấy trong bộ thu, vì SSB không có sóng mang và không có gì để đánh (trộn cho đến khi phát ra tiếng huýt sáo). Bạn có thể nghe thấy mọi người, như thể mọi người đang ngồi trong cùng một phòng và bắt đầu nói chuyện cùng một lúc.
Nếu trong AM hoặc FM, tần số máy thu không khớp chính xác với tần số máy phát, thì âm thanh lớn sẽ xuất hiện hiện tượng méo tiếng và "thở khò khè".
Nếu tần số của bộ phát SSB thay đổi theo thời gian với mức tín hiệu (ví dụ: thiết bị không có đủ nguồn), thì có thể nghe thấy tiếng rè rè trong giọng nói. Nếu tần số của máy thu hoặc máy phát nổi thì âm thanh sẽ nổi theo tần số, sau đó “lầm bầm”, rồi “chirp”.
Hiệu suất của các loại điều chế - AM, FM và SSB
Về mặt lý thuyết, tôi nhấn mạnh - về mặt lý thuyết, với công suất máy phát bằng nhau, phạm vi liên lạc sẽ phụ thuộc vào loại điều chế như sau:AM = Khoảng cách * 1
World Cup = Khoảng cách * 1
SSB = Khoảng cách * 2
Theo lý thuyết tương tự, về mặt năng lượng, SSB hoạt động tốt hơn AM gấp 4 lần về công suất hoặc 2 lần về điện áp. Độ lợi xuất hiện do thực tế là công suất máy phát không bị lãng phí khi phát ra sóng mang vô dụng và sao chép một cách lãng phí thông tin của dải biên thứ hai.
Trong thực tế, mức tăng sẽ ít hơn, vì bộ não con người không quen với việc nghe thấy tiếng ồn của sóng trong các khoảng dừng giữa các âm thanh lớn và khả năng hiểu bị ảnh hưởng phần nào.
FM cũng được điều chế “một cách đáng ngạc nhiên” - một số cuốn sách thông minh nói rằng AM và FM không tốt hơn nhau, và thậm chí FM còn tệ hơn, những cuốn khác cho rằng với chỉ số điều chế thấp (và đây là các đài phát thanh CB và nghiệp dư) FM hoạt động tốt hơn sáng 1,5 lần. Trên thực tế, theo ý kiến chủ quan của tác giả, FM “mạnh” hơn AM khoảng 1,5 lần, chủ yếu là do FM ít bị ảnh hưởng bởi nhiễu xung và dao động mức tín hiệu.
Thiết bị AM, FM và SSB về độ phức tạp và khả năng chuyển đổi của cái này sang cái khác
Thiết bị phức tạp nhất là SSB.Trên thực tế, thiết bị SSB có thể dễ dàng hoạt động ở chế độ AM hoặc FM sau khi sửa đổi không đáng kể.
Hầu như không thể chuyển đổi bộ thu phát AM hoặc FM sang SSB (bạn sẽ cần đưa rất nhiều thành phần bổ sung vào mạch và làm lại hoàn toàn bộ phát).
Từ tác giả: cá nhân tôi, việc chuyển đổi thiết bị AM hoặc FM sang SSB dường như hoàn toàn điên rồ.
Tôi đã lắp ráp thiết bị SSB từ đầu chứ không phải để chuyển AM hay FM thành SSB.
Khó thứ hai là bộ máy FM.
Trên thực tế, thiết bị FM đã chứa trong bộ thu mọi thứ cần thiết để phát hiện tín hiệu AM, vì nó cũng có AGC (điều khiển khuếch đại tự động) và do đó là bộ phát hiện mức sóng mang thu được, về cơ bản là một bộ dò chính thức. Bộ thu AM, chỉ hoạt động ở đâu đó, bên trong (bộ khử nhiễu ngưỡng cũng hoạt động từ phần này của mạch).
Sẽ khó khăn hơn với máy phát vì hầu như tất cả các tầng của nó đều hoạt động ở chế độ phi tuyến tính.
Từ tác giả: có thể làm lại, nhưng không bao giờ có nhu cầu.
Thiết bị AM là đơn giản nhất.
Để chuyển đổi bộ thu AM thành FM, bạn sẽ cần giới thiệu các thành phần mới - bộ giới hạn và bộ dò FM. Trên thực tế, bộ giới hạn và máy dò FM là 1 vi mạch và một số bộ phận.
Việc chuyển đổi bộ phát AM sang FM đơn giản hơn nhiều, vì bạn chỉ cần đưa vào một chuỗi dây chuyền sẽ “kết nối” tần số sóng mang đúng lúc với điện áp đến từ micrô.
Lời tác giả: Tôi đã chuyển đổi bộ thu phát AM sang AM/FM một vài lần, đặc biệt là các đài phát thanh CB “Cobra 23 plus” và “Cobra 19 plus”.
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 tham 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 tần số chênh lệch 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 trong 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 dẫn 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 chế 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 sử dụng một kiểu điều chế cụ thể. 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.
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.
Điều chế tần số tương tự biểu thị một điều chế logic có khoảng tần số lớn hơn 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 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 sử dụng hai sóng mang. cùng tần số nhưng có độ lệch pha bằng một phần tư chu kỳ (do đó có từ cầu phương). Các mức QAM cao hơn được xây dựng dựa trên các nguyên tắc giống như PSK. Nếu bạn quan tâm đến 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.Cơ quan Truyền thông Liên bang.
Cơ sở giáo dục nhà nước.
Tổ chức giáo dục đại học.
"Đại học Viễn thông và Tin học bang Siberia."
Khoa BIS.
DPR về những điều cơ bản của viễn thông về chủ đề: điều chế và các dạng của nó.
Người hoàn thành: Sinh viên năm thứ nhất,
MRM, Nhóm S-07
Vodichev Alexander.
Novosibirsk -2010.
Giới thiệu
Khái niệm điều chế
Các loại điều chế
Điều chế xung
Giải điều chế tín hiệu
Các loại điều chế hỗn hợp
Đặc điểm của điều chế xung
Phổ tín hiệu AIM
Điều chế bằng hàm ngẫu nhiên
Phần kết luận
Thư mục
Giới thiệu
Trong phần tóm tắt của tôi, tôi sẽ mô tả các thuộc tính của điều chế và các loại của nó. Tôi sẽ mô tả điều chế là gì và bạn có thể làm gì với nó.
Nói theo cách riêng của bạn, điều chế là quá trình chuyển đổi tín hiệu này sang tín hiệu khác để truyền thông điệp đến đúng nơi. Ngoài ra còn có một quá trình điều chế ngược và nó được gọi là giải điều chế. Và nó bao gồm việc chuyển đổi tin nhắn nhận được sang dạng ban đầu. Theo đó, quá trình truyền tải hoàn chỉnh một thông điệp bao gồm ba giai đoạn chính: giai đoạn thứ nhất là quá trình thay đổi tín hiệu để truyền đi; giai đoạn thứ hai là truyền tải thông điệp; và giai đoạn thứ ba là đưa tin nhắn về dạng ban đầu. Và thậm chí còn có nhiều loại tàu sân bay khác nhau. Và đối với mỗi loại sóng mang lại có những kiểu điều chế khác nhau.
Ngoài ra còn có hệ thống thông tin liên lạc. Hệ thống thông tin liên lạc hay còn gọi là hệ thống truyền tải thông tin bao gồm bộ phát, kênh và bộ thu. Máy phát là phương tiện truyền tải thông điệp. Kênh truyền là một thiết bị kỹ thuật và môi trường vật lý trong đó tín hiệu truyền từ máy phát đến máy thu. Máy thu là phương tiện để nhận tin nhắn và tín hiệu.
Đây là giao diện của hệ thống nhắn tin.
Trong quá trình truyền, tin nhắn bị ảnh hưởng bởi nhiều nhiễu khác nhau. Để đơn giản, tất cả nhiễu được quy ước kết hợp thành một nguồn nhiễu.
Các đặc điểm của một hệ thống truyền thông có thể được chia thành bên ngoài và bên trong. Các đặc điểm bên ngoài mà người nhận đánh giá chất lượng truyền thông bao gồm độ trung thực, tốc độ và tính kịp thời của việc truyền tải. Các đặc điểm bên trong cho phép bạn đánh giá mức độ sử dụng khả năng tối đa của hệ thống. Chúng bao gồm khả năng chống ồn và hiệu quả.
Các đặc điểm quan trọng nhất được liệt kê của hệ thống truyền tải có liên quan chặt chẽ với nhau. Hiệu quả của việc sử dụng các hệ thống hiện có và tính hợp lệ của việc lựa chọn nguyên tắc xây dựng hệ thống mới sẽ phụ thuộc phần lớn vào cách các nhà phát triển phần cứng sử dụng đầy đủ các thuộc tính của thông báo, tín hiệu và nhiễu, cũng như các đặc điểm chuyển đổi của chúng trong các kênh và các thuộc tính khác nhau của hệ thống.
Mục tiêu của công việc
Mục đích công việc của tôi là để hiểu điều chế là gì, phân tích tất cả các thuộc tính, tính năng của nó và tất cả các loại hiện có. Hiểu cách gửi và nhận tin nhắn, mã hóa và giải mã. Xem xét nhiễu ảnh hưởng như thế nào đến chất lượng của tin nhắn được truyền đi. Tìm hiểu những thiết bị nào chuyển đổi tín hiệu từ loại này sang loại khác.
Khái niệm điều chế
Quá trình biến 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 sơ cấp (nghĩa là tạo ra rung động sóng mang với các dấu của tín hiệu sơ cấp) và được gọi là điều chế.
Việc truyền tín hiệu từ điểm này sang điểm khác trong không gian được thực hiện bởi hệ thống viễn thông. Tín hiệu điện về cơ bản là một dạng biểu diễn của thông điệp để truyền bởi hệ thống viễn thông.
Thông thường, dao động điều hòa tần số cao, dao động sóng mang, được sử dụng làm sóng mang. Dao động điều hòa được chọn làm sóng mang được đặc trưng hoàn toàn bởi ba tham số: biên độ, tần số và pha ban đầu. Việc điều chế có thể được thực hiện bằng cách thay đổi bất kỳ tham số nào trong ba tham số theo quy luật của tín hiệu truyền đi. Nguồn tin nhắn tạo ra tin nhắn a(t), được chuyển đổi thành tín hiệu điện s(t) bằng các thiết bị đặc biệt. Khi truyền giọng nói, quá trình chuyển đổi này được thực hiện bằng micrô, khi truyền hình ảnh - bằng ống tia âm cực, khi truyền điện tín - bằng bộ phận truyền của thiết bị điện báo.
Để truyền tín hiệu trong hệ thống viễn thông, bạn cần sử dụng một số loại sóng mang. Điều tự nhiên là sử dụng làm chất mang những vật thể vật chất có xu hướng di chuyển trong không gian, ví dụ như trường điện từ trong dây dẫn (giao tiếp có dây), trong không gian mở (giao tiếp vô tuyến), chùm ánh sáng (giao tiếp quang học).
Do đó, tại điểm truyền, tín hiệu sơ cấp s(t) phải được chuyển đổi thành tín hiệu v(t), thuận tiện cho việc truyền nó qua môi trường truyền thích hợp. Tại điểm nhận, việc chuyển đổi ngược lại được thực hiện. Trong một số trường hợp (ví dụ, khi môi trường truyền sóng là một cặp dây vật lý, như trong liên lạc điện thoại trong thành phố), việc chuyển đổi tín hiệu này có thể không có.
Tín hiệu gửi đến điểm nhận phải được chuyển đổi ngược lại thành tin nhắn (ví dụ: sử dụng điện thoại hoặc loa khi truyền giọng nói, ống tia âm cực khi truyền hình ảnh, bộ phận thu của máy điện thoại khi truyền điện tín) và sau đó truyền tới người nhận.
Việc truyền tải thông tin luôn đi kèm với những tác động tất yếu là nhiễu, biến dạng. Điều này dẫn đến thực tế là tín hiệu ở đầu ra của hệ thống viễn thông s(t) và tin nhắn a(t) nhận được có thể khác ở một mức độ nào đó so với tín hiệu ở đầu vào s(t) và tin nhắn được truyền a(t) . Mức độ tương ứng của tin nhắn nhận được với tin nhắn được truyền đi được gọi là độ trung thực của đường truyền.
Đối với các tin nhắn khác nhau, chất lượng truyền tải của chúng được đánh giá khác nhau. Tin nhắn điện thoại nhận được phải đủ rõ ràng và người đăng ký phải dễ nhận biết. Đối với tin nhắn truyền hình, có một tiêu chuẩn (một bảng trên màn hình TV mà tất cả người xem truyền hình đều biết) để đánh giá chất lượng của hình ảnh nhận được.
Đánh giá định lượng về độ chính xác của việc truyền các bản tin rời rạc là tỷ lệ giữa số phần tử bản tin nhận sai trên số phần tử được truyền - tỷ lệ lỗi (hoặc tỷ lệ lỗi).
Phổ của sóng mang được điều chế hoặc điều chế góc, thậm chí với tín hiệu hài sơ cấp s(t), bao gồm vô số thành phần rời rạc tạo thành dải biên dưới và dải biên trên của phổ, đối xứng với tần số sóng mang và có cùng đặc điểm biên độ. Đôi khi việc điều chế dao động sóng hài theo biên độ, tần số hoặc pha bằng các tín hiệu sơ cấp rời rạc s(t), ví dụ như điện báo hoặc truyền dữ liệu, được xem xét riêng biệt.
Việc điều chế dao động sóng hài bằng tín hiệu sơ cấp s(t) được gọi là liên tục, vì tín hiệu tuần hoàn liên tục v0(t) được chọn làm sóng mang.
So sánh các loại điều chế liên tục khác nhau cho phép chúng ta xác định các tính năng của chúng. Với điều chế biên độ, độ rộng phổ của tín hiệu được điều chế, theo quy luật, nhỏ hơn nhiều so với điều chế góc (tần số và pha). Do đó, sự tiết kiệm phổ tần là điều hiển nhiên: đối với các tín hiệu được điều chế biên độ, có thể phân bổ dải tần hẹp hơn để truyền.
Để chọn chính xác kênh liên lạc để truyền tín hiệu đã điều chế qua kênh đó, cần phải biết các đặc điểm của kênh sau như công suất đỉnh và công suất trung bình, cũng như phổ năng lượng. Những đặc điểm này của tín hiệu được điều chế khác với những đặc điểm tương tự của các bản tin được điều chế. Đối với các loại điều chế khác nhau, mối quan hệ giữa các đặc tính của bản tin và tín hiệu được điều chế là khác nhau. Ví dụ: độ rộng phổ của tín hiệu FM lớn hơn độ rộng phổ của tín hiệu AM, mặc dù việc điều chế được thực hiện bởi cùng một thông báo.
Các thông báo là một số quá trình ngẫu nhiên, do đó các tín hiệu tạo ra từ sự điều chế cũng là ngẫu nhiên và nên sử dụng các phương pháp của lý thuyết quá trình ngẫu nhiên để tìm ra các đặc điểm nêu trên của tín hiệu.
Tuy nhiên, trong phần lớn các trường hợp, có thể đạt được ý tưởng rõ ràng hơn về các đặc tính của tín hiệu điều chế bằng cách giả sử rằng điều chế được tạo ra bởi một số hàm xác định, chẳng hạn như dao động điều hòa hoặc chuỗi xung định kỳ của một tín hiệu đã biết. hình dạng. Các chức năng này có thể được coi là các triển khai riêng lẻ từ một tập hợp các thông báo có thể có.
điều chế truyền tín hiệu điều hòa
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 liên kết vô tuyến. Sau đó, tín hiệu được chuyển sang giai đoạn chuyển đổi thứ hai (điều chế).
Điều chế là một quá trình sự biến đổi một hoặc nhiều đặc tính của dao động tần số cao điều chế dưới tác động của tín hiệu điều khiển tần số thấp. Kết quả là phổ của tín hiệu điều khiển chuyển sang vùng tần số cao, nơi việc truyền tần số cao hiệu quả hơn.
Điều chế được thực hiện nhằm mục đích truyền thông tin qua. Dữ liệu được truyền đi được chứa trong tín hiệu điều khiển. Và chức năng sóng mang được thực hiện bằng dao động tần số cao, gọi là sóng mang. Các dao động có hình dạng khác nhau có thể được sử dụng làm dao động mang: răng cưa, hình chữ nhật, v.v., nhưng thường sử dụng các dao động hình sin điều hòa. Dựa trên đặc điểm cụ thể của sự thay đổi dao động hình sin, một số loại điều chế được phân biệt: 
điều chế biên độ
Các tín hiệu điều chế và tham chiếu được truyền đến đầu vào của thiết bị điều chế, tạo ra tín hiệu điều chế ở đầu ra. Điều kiện để chuyển đổi đúng được coi là gấp đôi giá trị tần số sóng mang so với giá trị cực đại của băng thông tín hiệu điều chế. Kiểu điều chế này thực hiện khá đơn giản nhưng có đặc điểm là khả năng chống nhiễu thấp.
Sự mất ổn định nhiễu xảy ra do băng thông hẹp của tín hiệu điều chế. Nó được sử dụng chủ yếu ở dải tần số trung và thấp của phổ điện từ.
điều chế tần số
Kết quả của kiểu điều chế này là tín hiệu điều chỉnh tần số của tín hiệu tham chiếu chứ không phải công suất. Do đó, nếu cường độ tín hiệu tăng thì tần số cũng tăng tương ứng. Do băng thông của tín hiệu thu được rộng hơn nhiều so với giá trị tín hiệu ban đầu.
Điều chế này được đặc trưng bởi khả năng chống ồn cao, nhưng để ứng dụng nó cần phải sử dụng dải tần số cao.
Điều chế pha
Trong kiểu điều chế này, tín hiệu điều chế sử dụng pha của tín hiệu tham chiếu. Với kiểu điều chế này, tín hiệu thu được có phổ khá rộng vì pha quay 180 độ.
Điều chế pha được sử dụng tích cực để hình thành liên lạc không có tiếng ồn trong phạm vi vi sóng.
Các chức năng không bị suy giảm, nhiễu, chuỗi xung, v.v. có thể được sử dụng làm tín hiệu sóng mang. Do đó, với điều chế xung, một chuỗi xung hẹp được sử dụng làm tín hiệu sóng mang và tín hiệu rời rạc hoặc tương tự đóng vai trò là tín hiệu điều chế. Vì chuỗi xung được đặc trưng bởi 4 đặc điểm nên có 4 loại điều chế:
- xung tần số;
- độ rộng xung;
- biên độ-xung;
- xung pha.
