در مواجهه با مفاهیم جدید در زندگی روزمره، بسیاری سعی می کنند پاسخی برای سؤالات خود بیابند. برای این است که توصیف هر پدیده ای ضروری است. یکی از آنها چیزی به عنوان مدولاسیون است. بیشتر مورد بحث قرار خواهد گرفت.
توضیحات کلی
مدولاسیون فرآیند تغییر یک یا مجموعه کاملی از پارامترهای نوسان فرکانس بالا مطابق با قانون پیام اطلاعاتی فرکانس پایین است. نتیجه این انتقال طیف سیگنال کنترلی به منطقه فرکانس بالا است، زیرا پخش موثر در فضا مستلزم آن است که همه فرستنده‌ها در فرکانس‌های مختلف بدون وقفه در یکدیگر کار کنند. به لطف این فرآیند، نوسانات اطلاعات بر روی یک حامل شناخته شده از پیشینی قرار می گیرند. سیگنال کنترل حاوی اطلاعات ارسالی است. نوسان با فرکانس بالا نقش حامل اطلاعات را بر عهده می گیرد و به همین دلیل وضعیت حامل را به دست می آورد. سیگنال کنترل حاوی داده های ارسال شده است. انواع مختلفی از مدولاسیون وجود دارد که بستگی به شکل موج مورد استفاده دارد: مستطیل، مثلث یا موارد دیگر. با یک سیگنال گسسته، مرسوم است که در مورد دستکاری صحبت شود. بنابراین،مدولاسیون فرآیندی است که شامل نوسانات است، بنابراین می تواند فرکانس، دامنه، فاز و غیره باشد.
انواع
اکنون می توانیم در نظر بگیریم که چه نوع از این پدیده وجود دارد. در اصل مدولاسیون فرآیندی است که طی آن یک موج فرکانس پایین توسط یک موج فرکانس بالا حمل می شود. بیشتر از انواع زیر استفاده می شود: فرکانس، دامنه و فاز. با مدولاسیون فرکانس، تغییر در فرکانس رخ می دهد، با مدولاسیون دامنه، دامنه، و با مدولاسیون فاز، فاز. گونه های مختلط نیز وجود دارد. مدولاسیون و اصلاح پالس انواع جداگانه ای هستند. در این حالت، پارامترهای نوسان فرکانس بالا بطور گسسته تغییر می کنند.
مدولاسیون دامنه
در سیستم هایی با این نوع تغییر، دامنه موج حامل با فرکانس بالا با کمک یک موج تعدیل کننده تغییر می کند. هنگام تجزیه و تحلیل فرکانس ها در خروجی، نه تنها فرکانس های ورودی آشکار می شود، بلکه مجموع و تفاوت آنها نیز مشخص می شود. در این حالت، اگر مدولاسیون یک موج پیچیده باشد، مانند سیگنال‌های گفتاری متشکل از فرکانس‌های زیادی، مجموع و اختلاف فرکانس‌ها به دو باند نیاز دارد، یکی زیر حامل و دیگری در بالا. به آنها جانبی می گویند: بالا و پایین. اولی یک کپی از سیگنال صوتی اصلی است که با فرکانس خاصی جابجا شده است. باند پایین کپی سیگنال اصلی است که معکوس شده است، یعنی فرکانس های بالا اصلی فرکانس های پایین در سمت پایین هستند.
باند کناری پایین تصویر آینه ای از باند کناری بالایی نسبت به فرکانس حامل است. سیستمی با استفاده از مدولاسیون دامنه،انتقال حامل و هر دو طرف را دو طرفه می نامند. حامل حاوی اطلاعات مفیدی نیست، بنابراین می توان آن را حذف کرد، اما در هر صورت، پهنای باند سیگنال دو برابر اصلی خواهد بود. باریک شدن باند با جایگزینی نه تنها حامل، بلکه یکی از موارد جانبی نیز حاصل می شود، زیرا آنها حاوی یک اطلاعات هستند. این نوع به عنوان مدولاسیون SSB با حامل سرکوب شده شناخته می شود.
Demodulation
این فرآیند مستلزم آن است که سیگنال مدوله شده با حاملی با همان فرکانس ساطع شده توسط مدولاتور مخلوط شود. پس از آن، سیگنال اصلی به عنوان یک فرکانس یا باند فرکانس جداگانه به دست می آید و سپس از سیگنال های دیگر فیلتر می شود. گاهی اوقات تولید حامل برای دمودولاسیون در محل انجام می شود و همیشه با فرکانس حامل در خود مدولاتور منطبق نیست. به دلیل تفاوت اندک بین فرکانس ها، عدم تطابق ظاهر می شود که برای مدارهای تلفن معمول است.
مدولاسیون پالس
این از یک سیگنال باند پایه دیجیتال استفاده می کند، به این معنی که اجازه می دهد بیش از یک بیت در هر باود با رمزگذاری یک سیگنال داده باینری در یک سیگنال چند سطحی رمزگذاری شود. بیت های سیگنال های باینری گاهی اوقات به جفت تقسیم می شوند. برای یک جفت بیت، چهار ترکیب را می توان استفاده کرد که هر جفت با یکی از چهار سطح دامنه نمایش داده می شود. چنین سیگنال کدگذاری شده با این واقعیت مشخص می شود که نرخ باود مدولاسیون نصف سیگنال داده اصلی است، بنابراین می توان از آن برایمدولاسیون دامنه به روش معمول. او کاربرد خود را در ارتباطات رادیویی پیدا کرد.
مدولاسیون فرکانس
سیستم های دارای این مدولاسیون فرض می کنند که فرکانس حامل بر اساس شکل سیگنال تعدیل کننده تغییر می کند. این نوع از نظر مقاومت در برابر تأثیرات خاص موجود در شبکه تلفن بر نوع دامنه برتری دارد، بنابراین باید در سرعت های پایین که نیازی به جذب باند فرکانسی زیاد نباشد استفاده شود.
مدولاسیون فاز-دامنه
برای افزایش تعداد بیت ها در هر باود، می توانید مدولاسیون فاز و دامنه را ترکیب کنید.
یکی از روش های مدرن مدولاسیون دامنه-فاز را می توان روشی نامید که مبتنی بر انتقال چندین حامل است. به عنوان مثال، در برخی از برنامه ها، از 48 حامل استفاده می شود که با پهنای باند 45 هرتز از هم جدا می شوند. با ترکیب AM و PM، حداکثر 32 حالت گسسته به هر حامل در هر دوره باود اختصاص داده می شود، به طوری که می توان 5 بیت در هر باود را حمل کرد. به نظر می رسد که کل این مجموعه به شما امکان انتقال 240 بیت در هر باود را می دهد. هنگام کار در 9600 bps، نرخ مدولاسیون تنها به 40 baud نیاز دارد. چنین رقم پایینی نسبت به دامنه و جهش فاز ذاتی در شبکه تلفن کاملاً تحمل می کند.
PCM
این نوع معمولاً به عنوان سیستمی برای پخش سیگنال های آنالوگ مانند صدا به شکل دیجیتال در نظر گرفته می شود. این تکنیک مدولاسیون در مودم ها استفاده نمی شود. در اینجا دروازه سیگنال آنالوگ با استدر دو برابر بالاترین فرکانس جزء سیگنال آنالوگ. هنگام استفاده از چنین سیستم هایی در شبکه های تلفن، strobe 8000 بار در ثانیه رخ می دهد. هر نمونه یک سطح ولتاژ است که با یک کد هفت بیتی کدگذاری شده است. برای نمایش بهترین زبان گفتاری، از کدگذاری لگاریتمی استفاده می شود. هفت بیت، همراه با هشتم، که نشان دهنده وجود یک سیگنال است، یک اکتت را تشکیل می دهند.
مدولاسیون و شناسایی برای بازیابی سیگنال پیام، یعنی فرآیند معکوس، مورد نیاز است. در این حالت سیگنال به صورت غیر خطی تبدیل می شود. عناصر غیر خطی طیف سیگنال خروجی را با اجزای طیف جدید غنی می کنند و از فیلترها برای جداسازی اجزای فرکانس پایین استفاده می شود. مدولاسیون و تشخیص را می توان با استفاده از دیودهای خلاء، ترانزیستورها، دیودهای نیمه هادی به عنوان عناصر غیر خطی انجام داد. به طور سنتی، از دیودهای نیمه هادی نقطه ای استفاده می شود، زیرا ظرفیت ورودی مسطح به میزان قابل توجهی بزرگتر است.
نماهای مدرن
مدولاسیون دیجیتال ظرفیت اطلاعات بسیار بیشتری را فراهم می کند و سازگاری با انواع خدمات داده دیجیتال را تضمین می کند. علاوه بر این، امنیت اطلاعات را افزایش می دهد، کیفیت سیستم های ارتباطی را بهبود می بخشد و دسترسی به آنها را سرعت می بخشد.
تعدادی محدودیت وجود دارد که طراحان هر سیستمی با آن مواجه هستند: توان و پهنای باند مجاز، سطح نویز داده شده سیستم های ارتباطی. تعداد کاربران هر روز در حال افزایش استسیستم های ارتباطی، و تقاضا برای آنها نیز در حال رشد است، که نیاز به افزایش منابع رادیویی دارد. مدولاسیون دیجیتال به طور قابل توجهی با آنالوگ متفاوت است زیرا حامل در آن مقادیر زیادی اطلاعات را منتقل می کند.
مشکل استفاده
توسعه دهندگان سیستم های ارتباطات رادیویی دیجیتال با چنین وظیفه اصلی روبرو هستند - یافتن مصالحه بین پهنای باند انتقال داده و پیچیدگی سیستم از نظر فنی. برای این منظور مناسب است از روش های مدولاسیون مختلف استفاده شود تا به نتیجه مطلوب برسید. ارتباطات رادیویی را نیز می توان با استفاده از ساده ترین مدارهای فرستنده و گیرنده سازماندهی کرد، اما برای چنین ارتباطی از طیف فرکانسی متناسب با تعداد کاربران استفاده خواهد شد. گیرنده ها و فرستنده های پیچیده تر به پهنای باند کمتری برای پخش همان مقدار اطلاعات نیاز دارند. برای حرکت به سمت روش های انتقال کارآمد طیفی، لازم است تجهیزات را بر این اساس پیچیده کنیم. این مشکل به نوع ارتباط بستگی ندارد.
گزینه های جایگزین
مدولاسیون عرض پالس با این واقعیت مشخص می شود که سیگنال حامل آن دنباله ای از پالس ها است، در حالی که فرکانس پالس ثابت است. تغییرات فقط به مدت زمان هر پالس با توجه به سیگنال تعدیل کننده مربوط می شود.
مدولاسیون عرض پالس با مدولاسیون فاز فرکانس متفاوت است. دومی شامل مدولاسیون سیگنال به شکل یک سینوسی است. با دامنه ثابت و فرکانس یا فاز متغیر مشخص می شود. سیگنال های پالس را نیز می توان در فرکانس مدوله کرد. ممکن است مدت باشدپالس ها ثابت هستند و فرکانس آنها در مقداری متوسط است، اما مقدار آنی آنها بسته به سیگنال های تعدیل کننده متفاوت است.
نتیجه گیری
مدولاسیون های ساده را می توان استفاده کرد، با تنها یک پارامتر با توجه به اطلاعات تعدیل تغییر می کند. طرح مدولاسیون ترکیبی که در تجهیزات ارتباطی مدرن استفاده می شود زمانی است که هم دامنه و هم فاز حامل به طور همزمان تغییر می کنند. در سیستم های مدرن می توان از چندین زیر حامل استفاده کرد که هر کدام از نوع خاصی از مدولاسیون استفاده می کنند. در این مورد، ما در مورد طرح های مدولاسیون سیگنال صحبت می کنیم. این اصطلاح همچنین برای نماهای پیچیده چند سطحی استفاده می‌شود، زمانی که برای اطلاعات جامع نیاز به توضیح اضافی از ویژگی‌ها باشد.
سیستم های ارتباطی مدرن از کارآمدترین انواع مدولاسیون برای به حداقل رساندن پهنای باند استفاده می کنند تا فضای فرکانس را برای انواع دیگر سیگنال ها آزاد کند. کیفیت ارتباط فقط از این موضوع سود می برد، اما پیچیدگی تجهیزات در این مورد بسیار بالاست. در نهایت، فرکانس مدولاسیون نتیجه ای به دست می دهد که تنها از نظر سهولت استفاده از وسایل فنی برای کاربر نهایی قابل مشاهده است.
