60.Модуляция.

Для передачи информации на расстояние применяются сигналы, обладающие способностью распространяться в среде, разделяющей отправителя и получателя информации. Такими сигналами являются высокочастотные (ВЧ) колебания. Передаваемая информация должна быть тем или иным образом заложена в ВЧ колебание, называемое несущим. Частота ₀ этого колебания выбирается в зависимости от расстояния, условий распространения в среде и другие факторы. Но в любом случае ₀ должна быть велика по сравнению с наивысшей частотой спектра передаваемого сообщения. В общем случае сигнал, несущий в себе информацию, можно представить в виде a(t) = A(t)cos[₀t + (t)] = A(t)cos(t), в котором амплитуда A или фаза  изменены по закону передаваемого сообщения. Если A или  = const, то a(t) - простое гармоническое колебание, не содержащее в себе никакой информации. Если A или  подвергаются принудительному изменению для передачи сообщения, то колебание становится модулированным. Наибольшее распространение получили амплитудная (модуляции подвергается A) и угловая (модулируется ) модуляция. Угловая модуляция подразделяется на фазовую и частотную. При этом A(t) и (t) - “медленные” функции времени.Аналоговые методы модуляции:

Основные аналоговые методы модуляции: 1. Амплитудная модуляция Amplitude modulation (AM).Амплитудной модуляцией (АМ) называется образование сигнала путем изменения амплитуды гармонического колебания пропорционально мгновенным значением напряжения или тока другого электрического сигнала (сообщения). 2.Угловая модуляция (Angle modulation). Углова́я модуля́ция — вид модуляции, при которой передаваемый сигнал изменяет либо частоту ω, либо начальную фазу φ, амплитуда не изменяется. Подразделяется соответственно на частотную и фазовую модуляцию. Названа так потому что полная фаза гармонического колебания Ψ(t) = ωt + φ определяет текущее значение фазового угла. Амплитудная модуляция (AM): 1. (DSB) – Две боковых полосы, 2. (DSB-WC) – Две боковые полосы и несущая - Используется в аналоговом АМ-вещании, 3. (DSB-SC) Две боковые полосы без несущей, 4. (DSB-RC) Две боковые полосы с уменьшенной несущей, 5. (SSB, or SSB-AM) Однополосная АМ, 6. (SSB-WC) Однополосная АМ с несущей, 7.(SSB-SC) Одна боковая полоса с подавлением несущей (ОБПН), 8. (VSB, or VSB-AM) модуляция с частично подавленной боковой полосой. Угловая модуляция: 1.Частотная модуляция (ЧМ) - Frequency modulation (FM), 2.Фазовая модуляция (ФМ) - Phase modulation (PM).

Основные цифровые методы модуляции: 1.Амплитудная манипуляция АМн (телеграфия АТ) - (ASK). Амплитудная манипуляция (англ. Amplitude-shift keying (ASK)) – это один из самых простых видов модуляции цифровых сигналов. Амплитудная манипуляция подразумевает, что для передачи "0" и "1" применяются разные уровни несущего сигнала по напряжению. Например, передаче "0" будет соответствовать 5В, а "1" - 1В. При этом частота и фаза несущего сигнала остаются постоянными. Для повышения помехоустойчивости часто применяют уровни различной полярности (например, "0": 5В, а "1": -5В). Это наиболее простой из всех видов манипуляции. Устройства для реализации амплитудной манипуляции также просты и недороги. Кроме того, амплитудная манипуляция требует минимальной ширины полосы пропускания канала связи.

2.Частотная манипуляция ЧМн (телеграфия ЧТ) - (FSK). При частотной манипуляции каждому цифровому символу сопоставляется своя частота несущего сигнала. Амплитуда и фаза манипулированного сигнала не меняются.На рисунке ниже приведен график двоичной бинарной последовательности нулей и единиц и, соответствующий ему, график частотно-манипулированного сигнала. Низкому уровню бинарного двоичного сигнала соответствует частота 1 КГц, а высокому - частота 0,5 КГц несущего сигнала синусоидального типа.

3.Фазовая манипуляция ФМн (телеграфия ФТ) –Phase-Shift Keying (PSK). При фазовой манипуляции каждому цифровому символу сопоставляется своя начальная фаза несущего сигнала при неизменной амплитуде. Данный вид манипуляции наиболее сложен в реализации, но и наиболее помехоустойчив по сравнению с двумя другими видами манипуляции. На рисунке ниже приведен график двоичной бинарной последовательности нулей и единиц и, соответствующий ему, график фазо-манипулированного сигнала. Низкому уровню бинарного сигнала сопоставляется начальная фаза 180 градусов, высокому уровню – фаза 0 градусов несущего сигнала синусоидального типа.

уровни различной полярности (например, "0": 5В, а "1": -5В). Это наиболее простой из всех видов манипуляции. Устройства для реализации амплитудной манипуляции также просты и недороги. Кроме того, амплитудная манипуляция требует минимальной ширины полосы пропускания канала связи.

2.Частотная манипуляция ЧМн (телеграфия ЧТ) - (FSK). При частотной манипуляции каждому цифровому символу сопоставляется своя частота несущего сигнала. Амплитуда и фаза манипулированного сигнала не меняются.На рисунке ниже приведен график двоичной бинарной последовательности нулей и единиц и, соответствующий ему, график частотно-манипулированного сигнала. Низкому уровню бинарного двоичного сигнала соответствует частота 1 КГц, а высокому - частота 0,5 КГц несущего сигнала синусоидального типа.

3.Фазовая манипуляция ФМн (телеграфия ФТ) –Phase-Shift Keying (PSK). При фазовой манипуляции каждому цифровому символу сопоставляется своя начальная фаза несущего сигнала при неизменной амплитуде. Данный вид манипуляции наиболее сложен в реализации, но и наиболее помехоустойчив по сравнению с двумя другими видами манипуляции. На рисунке ниже приведен график двоичной бинарной последовательности нулей и единиц и, соответствующий ему, график фазо-манипулированного сигнала. Низкому уровню бинарного сигнала сопоставляется начальная фаза 180 градусов, высокому уровню – фаза 0 градусов несущего сигнала синусоидального типа.

4.Квадратурная амплитудная модуляция (КАМ) - (QAM). Квадратурная (амплитудная) модуляция (КАМ, КАМн; англ. Quadrature Amplitude Modulation (QAM)) — разновидность амплитудной модуляции сигнала, которая представляет собой сумму двух несущих колебаний одной частоты, но сдвинутых по фазе относительно друг друга на 90°, каждое из которых модулировано по амплитуде своим модулирующим сигналом: