Модуляция Сигналов Манипуляция Частотная, Фазовая, Амплитудная
Content
Демодуляция ASK-модулированного сигналаКак видим, демодулированный сигнал повторяет битовую последовательность, которую мы закодировали изначально в массиве code, а значит мы всё сделали правильно. Передаваемая информация заложена в управляющем сигнале, а роль переносчика информации выполняет высокочастотное колебание, называемое несущим. Модуляция, таким образом, представляет собой процесс «посадки» информационного колебания на заведомо известную несущую. Временные и спектральные диаграммы модулированных сигналов при различных видах манипуляции представлены на рисунке 11.
Передатчик должен излучать высокочастотные колебания при нажатом ключе, а в момент телеграфной паузы (ключ не нажат) излучение должно отсутствовать. Принцип амплитудной манипуляции при однополюсном телеграфировании поясняется рис. Будем считать, что начальная фаза не зависит от сообщения и распределена равномерно в интервале . Сигнальное созвездие сигнала с 16-QASKЭто созвездие состоит из 16 групп точек, а значит сформированный сигнал принимает все возможные значения для QASK-манипуляции 16 порядка.
Кроме экономии энергии и облегчения режима выходного каскада передатчика это дает дополнительные преимущества при работе в перегруженном станциями канале. Удается не только следить за станцией, но и улавливать смысл сообщения. Практически в таких случаях удается договориться о переходе на другую частоту. Это справедливо, конечно, только в случае помех от других SSB станций. Если мешающая станция работает с амплитудной или частотной модуляцией, SSB преимуществ не дает. По дальности действия АМ модуляция проигрывает ЧМ, как видно из рисунка амплитуда сигнала в некоторые моменты времени при АМ меньше чем при ЧМ, отсюда и меньшая дальность действия.
Для передачи несущей частоты обычного радиосигнала с АМ используется часть мощности передающей аппаратуры (около 50 %). Выходом позволяющим повысить дальность связи на АМ является переход на модуляцию с одной боковой полосой который дает возможность использовать всю мощность передающей аппаратуры для передачи только полезного сигнала. Существуют и другие виды модуляций, но они менее распространены или имеют прикладное значение. Ток низких частот свободно распространяется по проводникам (физическим проводам), но излучение и прием электромагнитных волн на этих частотах чрезвычайно затруднен. Для передачи сигналов на большие расстояния с помощью электромагнитных волн необходимо перенести спектр низкочастотного сигнала в область высоких частот (радиочастот). Этот перенос спектра называют модуляцией, которая осуществляется с помощью модулятора.
При наличии импульса в модулирующем сигнале (посылке) используется более высокая частота ? 2, при отсутствии импульса (активной паузе) используется более низкая частота w1 соответствующая немодулированной несущей (рисунок 11, г)). Спектр частотно-манипулированного сигнала SЧМн имеет две полосы возле частот ? При амплитудной манипуляции, также как и при любом другом модулирующем сигнале огибающая SАМн повторяет форму модулирующего сигнала (рисунок 11, в). Следовательно, девиация частоты показывает наибольшее отклонение частоты модулированного сигнала от частоты несущего сигнала.
Известно, что энергия сигнала пропорциональна четвертой степени его частоты, то есть сигналы с большей частотой обладают большей энергией. В практике часто сигналы, несущие в себе информацию, например, речевые сигналы, имеют низкую частоту колебаний и поэтому, чтобы передать их на большое расстояние необходимо частоту информационных сигналов повышать. Причем в рассматриваемых случаях при изменении любого из указанных параметров два других остаются неизменными.
- Обратный процесс, при реализации которого из измерительного сигнала восстанавливается исходное сообщение , называется демодуляцией или детектированием.
- Если модулированное колебание не содержит составляющей несущей частоты, то модуляцию называют балансной (БМ).
- Она полностью определяется длительностью импульса несущего сигнала.
- Сравнивая спектры всех модулированных сигналов можно отметить, что наибольшую ширину имеет спектр ЧМн сигнала, наименьшую — АМн, ФМн, ОФМн, но в спектрах ФМн и ОФМн сигналов отсутствует составляющая несущего сигнала.
- Безусловно, в настоящее время известны и другие методы модуляции и соответственно модулированные сигналы.
Фазовая Манипуляция Psk
Мощность, заключенная в боковых полосах, зависит от индекса модуляции и увеличивается с увеличением глубины модуляции. Однако даже в крайнем случае, когда , только 1/3 всей мощности колебания приходится на две боковые полосы. Гармонические модулирующие сигналы и соответственно однотональный AM сигнал на практике встречаются редко. В большинстве случаев модулирующие первичные сигналы sc являются сложными функциями времени (рис. 2.2 а).
Огибающая импульсов повторяет форму модулирующего сигнала (рисунок 12, в). При относительно-фазовой манипуляции фаза несущего сигнала изменяется на 180° лишь в момент подачи импульса, т. При переходе от активной паузы к посылке (0?1) или от посылке к посылке (1?1). При уменьшении амплитуды модулирующего сигнала фаза несущего сигнала не изменяется (рисунок 11, е). Спектры сигналов при ФМн и ОФМн имеют одинаковый вид (рисунок 9, е).
Общие Сведения О Модулированных Сигналах
Обратная операция извлечения сигнала, вызвавшего изменение параметров при модуляции, называется демодуляцией. Определяется минимальным отношением сигнал/шум (Eb/N0), которое необходимо для передачи данных через канал с вероятностью ошибки, не превышающей заданную. Энергетическая эффективность определяет минимальную мощность передатчика, необходимую для приемлемой работы.
С 1920 года вместо альтернаторов стали использоваться генераторы на электронных лампах. Во второй половине 1930-х годов, по мере освоения ультракоротких волн, амплитудная модуляция постепенно начала вытесняться из радиовещания и радиосвязи на УКВ частотной модуляцией. С середины XX века в служебной и любительской радиосвязи на всех частотах внедряется модуляция с одной боковой полосой (ОБП), которая имеет ряд важных преимуществ перед АМ.
Сравнивая спектры всех модулированных сигналов можно отметить, что наибольшую ширину имеет спектр ЧМн сигнала, наименьшую — АМн, ФМн, ОФМн, но в спектрах ФМн и ОФМн сигналов отсутствует составляющая несущего сигнала. Неэффективное использование мощности передатчика (т. к. наибольшая часть энергии модулированного сигнала содержится в составляющей несущего сигнала до 64%, а на информационные боковые полосы приходится по 18%). Где U0 – постоянная составляющая сигнала, U1mи U2m – амплитуды информационного сигнала и несущего колебания, Ω, ω - частота информационного сигнала и несущего колебания.
Ясно, что при этом возникает явление перемодуляции, но это может быть учтено при детектировании сигнала. FSK-демодуляцияКак видим, оранжевый график имеет ту же форму, что и на первоначальном рисунке, но с уже привычной нам временной задержкой, возникающей в цифровом КИХ-фильтре. При манипуляция называется Minimum Shift Keying — манипуляция с минимальным сдвигом частоты. Сравнение данных до QASK-модуляции и после демодуляцииКак видим, два графика полностью совпадают, а это говорит о том, что реализованный нами алгоритм работает корректно. Это значит, что при при той же самой символьной скорости сигнал с QPSK передаёт в 2 раза больше информации, чем сигнал с BPSK.
Виды Модуляции
Импульсная модуляция — это модуляция, при которой в качестве несущего сигнала используется периодическая последовательность импульсов, а в качестве модулирующего может использоваться аналоговый или дискретный сигнал. Если же модулирующий сигнал является случайным, то в этом случае в спектре составляющие модулирующего сигнала обозначают символически треугольниками (рисунок 3). Фазовая модуляция (ФМ), происходит изменение фазы несущего колебания.
В настоящее время все большая часть информации, передаваемой по аналоговым линиям связи, представляется в цифровом виде, т. Передастся нс аналоговый модулирующий сигнал, а последовательность двоичных чисел. В этом случае модуляция сигнала-носителя двоичным модулирующим сигналом называется манипуляцией (дискретной модуляцией). Различают амплитудную АМн, частотную ЧМн и фазовую ФМн манипуляцию. На рис 5.3 приведены временные диаграммы для перечисленных видов манипуляции.
Дискретная Модуляция
Программа построения диаграммы направленности для антенн.
Модуляция Сигнала
Любой сложный сигнал sc можно представить в виде конечной или бесконечной суммы гармонических составляющих, воспользовавшись рядом или интегралом Фурье. Каждая гармоническая составляющая сигнала sc с частотой Ц приведет к появлению в AM сигнале двух боковых составляющих с частотами со0 + Q. Процесс изменения одного или нескольких параметров высокочастотного (несущего) колебания в соответствии с первичным (модулирующим) сигналом называется модуляцией. BPSK-манипуляцияКаждое изменение логического уровня модулирующего сигнала приводит к скачкообразному изменению фазы несущей частоты на , а это то, что нужно. Процесс изменения одного или нескольких параметров модулируемого несущего сигнала при помощи модулирующего сигнала называется модуляцией. Двоичная фазовая манипуляция — самая простая форма фазовой манипуляции.
Модуляция И Демодуляция Цифровых Сигналов
Модуляция это процесс объединения информационного, в нашем случае звукового (модулирующего) сигнала, с частотой генератора (несущей частотой). Модуляция определенным образом изменяет формуВЧ колебаний и бывает нескольких видов. В радиосвязи чаще всего используют амплитудную (АМ, AM-amplitude modulation) и частотную модуляцию (ЧМ,FM-frequency modulation). Далее полученный сигнал подвергается низкочастотной фильтрации.
Модуляция Сигналов Манипуляция Частотная, Фазовая, Амплитудная
Чаще применяются их модификации или в сочетании друг с другом. В частности в стандарте GSM на радио интерфейсе применяется модуляция GMSK – гауссовская манипуляция с минимальным фазовым сдвигом. Главное ее преимущество заключается в том, что манипулированный этим методом сигнал занимает гораздо меньшую частотную полосу, чем при обычной фазовой манипуляции. Однако в основу GMSK положена, рассмотренная выше обычная фазовая манипуляция, и это видно даже из названия. В первом случае сигнал ЧТ формируется путем поочередного подключения к усилительному тракту передатчика двух независимых источник высокочастотных колебаний.
Комментарии
Отправить комментарий