Модуляция

Модуляция – это процесс изменения одного или нескольких параметров колебания (несущей частоты) под воздействием информационного сигнала.

В качестве несущей могут быть использованы колебания различной формы (прямоугольные, треугольные и т.д.), однако чаще всего применяются гармонические колебания.

В зависимости от того, какой из параметров несущей частоты изменяется, различают вид модуляции (амплитудная, частотная, фазовая и др.).

Аналоговая модуляция

Аналоговая модуляция применяется для переноса спектра информационного сигнала в область высоких частот, где передача электромагнитных сигналов

посредством излучения более эффективна по нескольким причинам.

Аналоговая модуляция

Для эффективной работы антенны ее размеры должны иметь тот же порядок, что и длина волны сигнала.

Аналоговая модуляция

Схему частотного уплотнения нельзя реализовать без аналоговой модуляции.

С помощью аналоговой модуляции модулирующие сигналы переносятся на различные несущие частоты.

Чем выше несущая частота, тем шире полоса частот, доступная для модулирующих сигналов.

Аналоговая модуляция

Все эффекты – затухание, проникновение сквозь препятствия, отражение, рассеяние и дифракция – сильно зависят от длины волны сигнала.

Поэтому в каждом случае необходимо выбирать такие несущие частоты, которые бы лучше подходили для данного применения:

длинные волны – для подводных лодок,

короткие волны – для переносных устройств,

очень короткие волны – для направленной микроволновой передачи и т.д.

Аналоговая модуляция

Для аналоговой модуляции существуют три основные схемы:

амплитудная модуляция (Amplitude modulation, AM),

частотная модуляция (Frequency modulation, FM) и

фазовая модуляция (Phase modulation, РМ).

Цифровая модуляция (манипуляция)

Цифровая модуляция (манипуляция) применяется для передачи цифровой информации в основной полосе частот.

Основная полоса частот (baseband) – полоса модулирующих частот или полоса низкочастотного эквивалента тракта передачи.

Для цифровой модуляции существуют три основные схемы:

амплитудная манипуляция (Amplitude Shift Keying, ASK),

частотная манипуляция (Frequency Shift Keying, FSK),

фазовая манипуляция (Phase Shift Keying, PSK).

Структурная схема радиопередатчика

Структурная схема приемника

Для получения цифровых данных требуется синхронизация приемника и передатчика.

Битовая синхронизация нужна для того, чтобы правильно выделить битовые интервалы и принять решение какой бит передавался (0 или 1).

Синхронизация по кадрам нужна для того, чтобы в потоке бит выделить начало кадра и последующие поля.

Способ синхронизации зависит от используемой схемы цифровой модуляции.

Характеристики схем цифровой модуляции

Основные характеристики:

спектральная эффективность,

энергетическая эффективность,

устойчивость к эффектам многолучевого распространения, шумам и помехам.

Спектральная эффективность показывает, насколько эффективно используется доступная полоса частот и может быть выражена удельной скоростью передачи, т.е. количеством переданных битов в секунду на один герц [бит/(с*Гц)].

Например, если данные передаются со скоростью 1 Мбит/с в системе с основной полосой частот, равной 0,6 МГц, то спектральная эффективность составит 1,67 бит/(с*Гц).

Энергетическая эффективность показывает количество требуемой энергии на бит информации.