მოდულირების ტექნიკის საფუძვლები

”ციფრული-ანალოგური კონვერტაცია არის ციფრული მონაცემებში ინფორმაციის საფუძველზე ანალოგური სიგნალის ერთ-ერთი მახასიათებლის შეცვლის პროცესი. სინუსური ტალღა განისაზღვრება სამი მახასიათებლით: ამპლიტუდა, სიხშირე და ფაზა. როდესაც ჩვენ ვინმეს ვცვლით ამ მახასიათებლებს, ჩვენ ვქმნით ამ ტალღის განსხვავებულ ვერსიას. ასე რომ, მარტივი ელექტრული სიგნალის ერთი მახასიათებლის შეცვლით, ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ იგი ციფრული მონაცემების წარმოსადგენად. ----- FMUSER"


ციფრული მონაცემების ანალოგურ სიგნალად მოდულირების სამი მექანიზმი არსებობს: ამპლიტუდის ცვლის ჩამოსხმა (ASK), სიხშირის ცვლის კლავიში (FSK) და ფაზური ცვლის კლავიატურა (PSK). გარდა ამისა, არსებობს მეოთხე (და უკეთესი) მექანიზმი, რომელიც აერთიანებს როგორც ამპლიტუდის, ისე ფაზის შეცვლას, ე.წ. Quadrature ამპლიტუდის მოდულაცია (QAM).

გამტარობა
ციფრული მონაცემების ანალოგური გადაცემის საჭირო სიჩქარეს პროპორციულია სიგნალის სიჩქარის გარდა FSK– ს გარდა, რომელშიც სხვაობაა გადამზიდ სიგნალებს შორის.

იხილეთ ასევე: >> შედარება 8-QAM, 16-QAM, 32-QAM, 64-QAM 128-QAM, 256-QAM 

გადამზიდავი სიგნალი
ანალოგური გადაცემისას, გაგზავნის მოწყობილობა აწარმოებს მაღალი სიხშირის სიგნალს, რომელიც მოქმედებს როგორც ბაზა ინფორმაციის სიგნალისთვის. ამ საბაზისო სიგნალს ეწოდება გადამზიდველის სიგნალი ან გადამზიდავი სიხშირე. მიმღები მოწყობილობა მორგებულია გადამზიდავი სიგნალის სიხშირეზე, რომელსაც იგი ელოდება გამომგზავნისგან. შემდეგ ციფრული ინფორმაცია ცვლის გადამზიდავ სიგნალს მისი ერთი ან მეტი მახასიათებლის (ამპლიტუდის, სიხშირის ან ფაზის) შეცვლით. ამ სახის მოდიფიკაციას უწოდებენ მოდულაცია (ცვლა კლავიში).

1. ამპლიტუდის ცვლა Keying:
ამპლიტუდის ცვლაში საკინძიში, გადამზიდავი სიგნალის ამპლიტუდა მრავალფეროვანია სიგნალის ელემენტების შესაქმნელად. ორივე სიხშირე და ფაზა მუდმივია, ხოლო ამპლიტუდა იცვლება.

ორობითი კითხვა (BASK)
ASK ჩვეულებრივ ხორციელდება მხოლოდ ორი დონის გამოყენებით. ეს არის მოხსენიებული, როგორც ორობითი ამპლიტუდის ცვლის კლავიში ან ჩართვა კლავიში (OOK). ერთი სიგნალის დონის პიკური ამპლიტუდაა 0; მეორე იგივეა, რაც გადამზიდავი სიხშირის ამპლიტუდა. ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში მოცემულია ორობითი წაკითხვის კონცეპტუალური ხედვა.

 

იხილეთ ასევე: >> რა განსხვავებაა AM და FM– ს შორის? 

განხორციელება:
თუ ციფრული მონაცემები წარმოდგენილია როგორც ცალმხრივი NRZ ციფრული სიგნალი, რომელსაც აქვს 1V მაღალი ძაბვა და 0V დაბალი ძაბვა, განხორციელება შეიძლება მიღწეული იქნას NRZ ციფრული სიგნალის გამრავლებით, ოსცილატორიდან მომავალი გადამზიდავი სიგნალით, რომელიც წარმოდგენილია შემდეგ ფიგურაში. როდესაც NRZ სიგნალის ამპლიტუდაა 1, ტარდება გადამზიდავი სიხშირის ამპლიტუდა; როდესაც NRZ სიგნალის ამპლიტუდაა 0, გადამზიდავი სიხშირის ამპლიტუდა ნულია.




სიჩქარეს ASK:
გადამზიდავი სიგნალი მხოლოდ ერთი მარტივი სინუსის ტალღაა, მაგრამ მოდულაციის პროცესი წარმოქმნის არა პერიოდულ კომპოზიციურ სიგნალს. ამ სიგნალს აქვს სიხშირეების უწყვეტი ნაკრები. როგორც ველოდებით, სიჩქარეს პროპორციულია სიგნალის მაჩვენებელი (ბაუდის სიჩქარე).

ამასთან, ჩვეულებრივ არსებობს კიდევ ერთი ფაქტორი, სახელწოდებით d, რომელიც დამოკიდებულია მოდულაციასა და ფილტრაციის პროცესზე. D- ის მნიშვნელობა 0-დან და შორისაა 

●ეს ნიშნავს, რომ სიჩქარეს შეიძლება გამოხატავდეს ისე, როგორც ნაჩვენებია, სადაც S არის სიგნალის სიჩქარე და B არის სიჩქარეს.

ფორმულა გვიჩვენებს, რომ საჭირო გამტარობას აქვს მინიმალური მნიშვნელობა S და მაქსიმალური მნიშვნელობა 2S. აქ ყველაზე მნიშვნელოვანი წერტილი არის სიჩქარის სიჩქარის ადგილმდებარეობა. გამტარუნარიანობის შუა მხარე მდებარეობს იქ, სადაც მდებარეობს გადამზიდავი სიხშირე. ეს ნიშნავს, რომ თუ ჩვენ გვაქვს შემოვლითი არხი, ჩვენ შეგვიძლია ავირჩიოთ ჩვენი fc ისე, რომ მოდულირებული სიგნალი დაიკავოს ამ სიჩქარეს. სინამდვილეში ეს არის ციფრული ანალოგური კონვერტაციის ყველაზე მნიშვნელოვანი უპირატესობა.

იხილეთ ასევე: >>რა არის QAM: კვადრატული ამპლიტუდის მოდულაცია 

2. სიხშირის ცვლა Keying

სიხშირის ცვლაში საკინძში, გადამზიდავი სიგნალის სიხშირე ცვლადია მონაცემების წარმოდგენისთვის. მოდულირებული სიგნალის სიხშირე მუდმივია ერთი სიგნალის ელემენტის ხანგრძლივობისთვის, მაგრამ იცვლება შემდეგი სიგნალის ელემენტისთვის, თუ მონაცემთა ელემენტი იცვლება. ორივე პიკის ამპლიტუდა და ფაზა რჩება მუდმივი ყველა სიგნალის ელემენტზე.

ორობითი FSK (BFSK)
ბინარული FSK (ან BFSK) შესახებ ფიქრის ერთი გზა არის ორი გადამზიდავი სიხშირის განხილვა. შემდეგ ნახაზში შევარჩიეთ ორი გადამზიდავი სიხშირე f1 და f2. ჩვენ პირველ გადამზიდავს ვიყენებთ, თუ მონაცემთა ელემენტია 0; ჩვენ ვიყენებთ მეორე, თუ მონაცემთა ელემენტია 1.




ზემოთ მოყვანილი ფიგურა გვიჩვენებს, რომ ერთი სიჩქარის შუაში არის f1, ხოლო მეორეს შუა - f2. ორივე f1 და f2 არის ორივე ზოლს შორის შუა ხაზისგან. ორ სიხშირეზე სხვაობა 2∆f– ია.

იხილეთ ასევე: >> QAM Modulator & Demodulator  

განხორციელება:
BFSK- ს ორი განხორციელება არსებობს: არა-თანმიმდევრული და თანმიმდევრული. არა-თანმიმდევრული BFSK- ში, შეიძლება არსებობდეს შეუსაბამობა იმ ფაზაში, როდესაც ერთი სიგნალის ელემენტი მთავრდება, ხოლო მეორე იწყება. თანმიმდევრული BFSK, ფაზა გრძელდება ორი სიგნალის ელემენტის საზღვრის გავლით. არა-თანმიმდევრული BFSK შეიძლება განხორციელდეს BFSK- ს, როგორც ASK მოდულაციის გათვალისწინებით და ორი გადამზიდავი სიხშირის გამოყენებით. თანმიმდევრული BFSK შეიძლება განხორციელდეს ერთი ძაბვის კონტროლირებადი ოსცილატორი (VCO) გამოყენებით, რომელიც ცვლის მის სიხშირეს შეყვანის ძაბვის მიხედვით.

შემდეგი სურათი გვიჩვენებს გამარტივებულ აზრს მეორე განხორციელების მიღმა. ოსცილატორში შეყვანა არის ცალმხრივი NRZ სიგნალი. როდესაც NRZ- ის ამპლიტუდა ნულის ტოლია, ოსცილატორი ინარჩუნებს თავის რეგულარულ სიხშირეს; როდესაც ამპლიტუდა დადებითია, იზრდება სიხშირე.

სიჩქარეს BFSK- სთვის:

ზემოთ მოყვანილი ფიგურა გვიჩვენებს FSK- ის სიჩქარეს. კვლავ გადამზიდველის სიგნალები მხოლოდ მარტივი სინუსური ტალღებია, მაგრამ მოდულაცია ქმნის არა პერიოდულ კომპოზიციურ სიგნალს უწყვეტი სიხშირით. ჩვენ შეგვიძლია ვიფიქროთ FSK– ს, როგორც ASK– ის ორი სიგნალი, თითოეულს აქვს საკუთარი გადამზიდავი სიხშირე f1 და f2. თუ ორ სიხშირეზე სხვაობაა 2∆f, მაშინ საჭიროა სიჩქარეს

3. ფაზის ცვლა Keying:
ფაზის ცვლის საკინძში, გადამზიდავების ფაზა მრავალფეროვანია, წარმოადგენს ორი ან მეტი განსხვავებული სიგნალის ელემენტს. ორივე პიკის ამპლიტუდა და სიხშირე რჩება მუდმივი, როგორც ფაზა იცვლება.

ორობითი PSK (BPSK):
უმარტივესი PSK არის ორობითი PSK, რომელშიც მხოლოდ ორი სიგნალის ელემენტი გვაქვს, ერთი ფაზის 0 °, ხოლო მეორე - 180 ° -ის ფაზით. ქვემოთ მოყვანილი ფიგურა იძლევა PSK– ის კონცეპტუალურ შეხედულებას. ბინარული PSK ისეთივე მარტივია, როგორც ბინარული ASK ერთი დიდი უპირატესობით - ის ნაკლებად მგრძნობიარეა ხმაურისგან. ASK– ში, ბიტის გამოვლენის კრიტერიუმია სიგნალის ამპლიტუდა. PSK- ში ეს ეტაპია. ხმაურს შეუძლია შეცვალოს ამპლიტუდა უფრო ადვილია, ვიდრე მას შეუძლია შეცვალოს ფაზა. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, PSK ნაკლებად მგრძნობიარეა ხმაურის ვიდრე ASK. PSK უპირატესობაა FSK– სთან, რადგან ჩვენ არ გვჭირდება ორი გადამზიდავი სიგნალი.

bandსიგანე:
გამტარობა იგივეა, რაც ბინარული ASK– სთვის, მაგრამ BFSK– სთვის ნაკლები. არცერთი სიჩქარეს არ იშურებს ორი გადამზიდავი სიგნალის განცალკევებისთვის.

იხილეთ ასევე: >>512 QAM vs 1024 QAM vs 2048 QAM vs 4096 QAM მოდულაციის ტიპები

განხორციელება:
BPSK– ის განხორციელება ისეთივე მარტივია, როგორც ASK– სთვის. მიზეზი არის ის, რომ სიგნალის ელემენტი 180 ° ფაზით შეიძლება ჩაითვალოს, როგორც სიგნალის ელემენტის შევსება ფაზით 0 ° ფაზით. ეს გვაძლევს საშუალებას, თუ როგორ უნდა განხორციელდეს BPSK. ჩვენ ვიყენებთ პოლარულ NRZ სიგნალს უნიპოლარული NRZ სიგნალის ნაცვლად, როგორც ეს მოცემულია შემდეგ ფიგურაში. პოლარული NRZ სიგნალი მრავლდება გადამზიდავი სიხშირით. 1 ბიტი (დადებითი ძაბვა) წარმოდგენილია ფაზით, რომელიც იწყება 0 ° -ით, 0 ბიტი (უარყოფითი ძაბვა) წარმოდგენილია ფაზით, რომელიც იწყება 180 ° –დან.

 

4. კვადრატული ამპლიტუდის მოდულაცია (QAM)
PSK შემოიფარგლება ტექნიკის შესაძლებლობით, რომ განასხვავოს მცირე განსხვავებები ფაზაში. ეს ფაქტორი ზღუდავს მისი პოტენციური ბიტის სიჩქარეს. ჯერჯერობით, ჩვენ შევცვალეთ სინუსური ტალღის სამი მახასიათებელიდან მხოლოდ ერთს; მაგრამ რა მოხდება, თუ ჩვენ ორივეს შევცვლით? რატომ არ გავაერთიანოთ ASK და PSK? ორი გადამზიდავის, ერთი ფაზური და მეორე კვადრატის გამოყენების იდეა, თითოეული გადამზიდავის სხვადასხვა ამპლიტუდის დონის დასადგენად არის კვადრატული ამპლიტუდის მოდულაციის (QAM) მიღმა კონცეფცია.

QAM– ის შესაძლო ვარიაციები მრავალრიცხოვანია. ქვემოთ მოცემულ სქემაში მოცემულია რამდენიმე სქემა. შემდეგ გრაფიკზე ნაწილი a გვიჩვენებს უმარტივეს 4-QAM სქემას (ოთხი განსხვავებული სიგნალის ელემენტის ტიპი) ცალმხრივი NRZ სიგნალის გამოყენებით თითოეული გადამზიდავის მოდულირებისათვის. ეს არის იგივე მექანიზმი, რომელსაც ASK (OOK) გამოვიყენეთ. ნაწილი b გვიჩვენებს კიდევ 4-QAM გამოყენებით პოლარული NRZ, მაგრამ ეს ზუსტად იგივეა, რაც QPSK. ნაწილი c გვიჩვენებს კიდევ ერთ QAM-4- ს, რომელშიც ორი დადებითი დონის მქონე სიგნალი გამოვიყენეთ თითოეული მატარებლის თითოეული მოდულისთვის. დაბოლოს, ნაწილი - d აჩვენებს სიგნალის 16-QAM თანავარსკვლავედას რვა დონეზე, ოთხი პოზიტიური და ოთხი უარყოფითი.

თქვენ ასევე მინდა: >>რა განსხვავებაა "dB", "dBm" და "dBi" - ს შორის? 
                                >>როგორ უნდა ჩატვირთოთ / დაამატოთ M3U / M3U8 IPTV დასაკრავი სიები ხელით დამხმარე მოწყობილობებზე
                                >>რა არის VSWR: ძაბვის მუდმივი ტალღის თანაფარდობა

დატოვე შეტყობინება 

შეტყობინება სია