Hva er modulering og forskjellige typer

Prøv Instrumentet Vårt For Å Eliminere Problemer





Når vi lever i en tid med kommunikasjon der vi enkelt kan overføre enhver form for informasjon (video, lyd og andre data) i form av elektriske signaler til en hvilken som helst annen enhet eller bestemt område. Selv om det er vanlig i vår perseptuelle opplevelse at sending eller mottak av signaler eller data er enkel, men det innebærer ganske komplekse prosedyrer, muligheter og involverte scenarier innenfor kommunikasjonssystemer . Så innenfor omfanget av kommunikasjonssystemer har modulering et avgjørende ansvar i kommunikasjonssystemet for å kode informasjon digitalt i den analoge verdenen. Det er veldig viktig å modulere signalene før du sender dem til mottakerseksjonen for større avstandsoverføring, nøyaktig dataoverføring og støyfattig datamottak. For å være klar, la oss dykke ned i det detaljerte konseptet med å vite hva som er modulering, forskjellige typer i det, og hva er typene modulering teknikker som brukes i kommunikasjonssystemer.

Hva er modulering?

Modulering er en prosess for å endre karakteristikken til bølgen som skal overføres ved å overføre meldingssignalet på høyfrekvenssignalet. I denne prosessen endrer video-, tale- og andre datasignaler høyfrekvente signaler - også kjent som bærebølge . Denne bærebølgen kan være likestrøm eller vekselstrøm eller pulskjede, avhengig av applikasjonen som brukes. Vanligvis brukes en høyfrekvent sinusbølge som bærerbølgesignal.




Disse moduleringsteknikkene er klassifisert i to hovedtyper: analog og digital eller pulsmodulering . Før vi diskuterer de forskjellige typene moduleringsteknikker videre, la oss forstå viktigheten av modulering.

Hvorfor modulering brukes i kommunikasjon?

  • I modulasjonsteknikken heves meldingssignalfrekvensen til et område slik at den er mer nyttig for overføring. Følgende punkter beskriver moduleringens betydning i kommunikasjonssystemet.
  • I signaloverføring , blir signalene fra forskjellige kilder overført gjennom en felles kanal samtidig ved bruk av multipleksere. Hvis disse signalene overføres samtidig med en viss båndbredde, forårsaker de forstyrrelser. For å overvinne dette blir talesignaler modulert til forskjellige bærefrekvenser for at mottakeren skal stille dem til ønsket båndbredde etter eget valg innenfor overføringsområdet.
  • En annen teknisk grunn er antenne størrelse antennestørrelsen er omvendt proporsjonal med frekvensen til det utstrålte signalet. Rekkefølgen på antenneåpningens størrelse er minst en av en tidel av signalets bølgelengde. Dens størrelse er ikke praktisk mulig hvis signalet er 5 kHz, og derfor vil høyfrekvens ved modulerende prosess sikkert redusere høyden på antennen.
  • Modulering er viktig for å overføre signalene over store avstander siden det ikke er mulig å sende lavfrekvente signaler over lengre avstander.
  • Tilsvarende er modulering også viktig for å tildele flere kanaler til brukere og for å øke støyimmuniteten.

For å begynne å vite om detaljert informasjon om moduleringsteknikker, gi oss beskjed om hvilke typer signaler i modulasjonsprosessen .



Modulerende signal

Dette signalet blir også betegnet som et meldingssignal. Den inneholder dataene som må overføres, og dette betegnes som meldingssignal. Det betraktes som basebåndsignalet der det gjennomgår en moduleringsprosess for å bli kringkastet eller kommunisert. På grunn av dette er det moduleringssignalet.

Bæresignal

Dette er det høye frekvensområdet som har spesifikk amplitude, frekvens og fasenivå, men det inneholder ingen data. Så det blir betegnet som bæresignal ettersom det er et tomt signal. Dette brukes ganske enkelt for å overføre meldingen til mottakerseksjonen etter moduleringsprosessen.


Modulert signal

Følgesignalet som oppnås etter prosedyren for modulering kalles et modulert signal. Dette er produktet av både bære- og modulerende signaler.

Ulike typer modulering

De to typene modulering: analoge og digitale moduleringsteknikker har allerede blitt diskutert. I begge teknikkene blir basisbåndinformasjonen konvertert til radiofrekvenssignaler, men i analog modulering er disse RF-kommunikasjon signaler er et kontinuerlig verdiområde, mens det i digital modulering er forhåndsordnede diskrete tilstander.

Typer modulering

Typer modulering

Analog modulering

I denne modulasjonen brukes en kontinuerlig varierende sinusbølge som en bærebølge som modulerer meldingssignalet eller datasignalet. Sinusformede bølges generelle funksjon er vist i figuren nedenfor, der tre parametere kan endres for å få modulering - de er hovedsakelig amplitude, frekvens og fase, så typer analog modulering er:

  • Amplitudemodulasjon (AM)
  • Frekvensmodulering (FM)
  • Fasemodulering (PM)

I amplitudemodulasjon , amplituden til bærebølgen varieres i forhold til meldingssignalet, og de andre faktorene som frekvens og fase forblir konstante. Det modulerte signalet er vist i figuren nedenfor, og spektret består av et nedre frekvensbånd, øvre frekvensbånd og bærerfrekvenskomponenter. Denne typen modulering krever større båndbredde, mer kraft. Filtrering er veldig vanskelig i denne modulasjonen.

Typer av analog modulering

Typer av analog modulering

Frekvensmodulering (FM) varierer frekvensen til bæreren i forhold til meldingen eller datasignalet mens andre parametere holdes konstant. Fordelen med FM over AM er større undertrykkelse av støy på bekostning av båndbredde i FM. Den brukes i applikasjoner som radio, radar, seismikk for telemetri, og så videre. Effektiviteten og båndbredden avhenger av moduleringsindeksen og maksimal modulasjonsfrekvens.

I fasemodulering , blir bærerfasen variert i samsvar med datasignalet. I denne typen modulering, når fasen endres, påvirker den også frekvensen, så denne modulasjonen kommer også under frekvensmodulering.

Analog modulering (AM, FM og PM) er mer følsom for støy. Hvis støy kommer inn i et system, vedvarer det og blir båret til mottakeren. Derfor kan denne ulempen overvinnes ved hjelp av digital moduleringsteknikk.

ER

ER

Digital modulering

For bedre kvalitet og effektiv kommunikasjon benyttes digital moduleringsteknikk. De viktigste fordelene med digital modulering i forhold til analog modulering inkluderer tillatt effekt, tilgjengelig båndbredde og høy støyimmunitet. I digital modulering konverteres et meldingssignal fra analog til digital melding og moduleres deretter ved hjelp av en bærebølge.

Bærebølgen er tastet inn eller slått på og av for å lage pulser slik at signalet moduleres. I likhet med analogen, her bestemmer parametrene som amplitude, frekvens og fasevariasjon av bærebølgen typen digital modulering.

De typer digital modulering er basert på typen signal og applikasjon som brukes som Amplitude Shift Keying, Frequency Shift Keying, Phase Shift Keying, Differential Phase Shift Keying, Quadrature Phase Shift Keying, Minimum Shift Keying, Gaussian Minimum Shift Keying, Orthogonal Frequency Division Multiplexing, etc. , som vist på figuren.

Amplitude shift-tasting endrer amplituden til bærebølgen basert på basebåndsignalet eller meldingssignalet, som er i digitalt format. Den brukes til lavbåndskrav og er følsom for støy.

Ved frekvensskifttasting varieres frekvensen til bærebølgen for hvert symbol i de digitale dataene. Den trenger større båndbredder som vist på figuren. Tilsvarende endrer faseskiftnøkkelen fasen til bæreren for hvert symbol, og den er mindre følsom for støy.

Frekvensmodulering

For å skape en frekvensmodulert bølge varieres radiobølgens frekvens i samsvar med amplituden til inngangssignalet.

Frekvensmodulering

Frekvensmodulering

Når lydbølgen er modulert med den for radiofrekvensbærersignalet, vil det genererte frekvenssignalet endre frekvensnivået. Variasjonen som bølgen beveger seg oppover og nedover, skal noteres. Dette betegnes som avvik og blir generelt representert som kHz avvik.

Som et eksempel, når signalet har et avvik på enten + eller - 3 kHz, blir det representert som ± 3 kHz. Dette betyr at bæresignalet har opp og ned avvik på 3 kHz.

Kringkastingsstasjoner som trenger veldig høyt frekvensområde i frekvensspektret (i området 88,5 - 108 MHz), trenger de absolutt et stort avvik som er nesten ± 75 kHz. Dette kalles bredbåndsfrekvensmodulering. Signalene i dette området har muligheten til å hjelpe den høye kvaliteten på transmisjonene, mens de også krever høyere båndbredde. Generelt er 200 kHz tillatt for hver WBFM. Og for smalbånds FM er det nok med et avvik på ± 3 kHz.

Mens du implementerer en FM-bølge, er det mer fordelaktig å kjenne moduleringseffektivitetsområdet. Dette står som parameter i å angi faktorer som å vite hvilken type signal som er bredbånds- eller smalbånds FM-signal. Det hjelper også med å sørge for at hele mottakerne eller senderne i systemet er programmert til å tilpasse seg det standardiserte moduleringsområdet, da dette viser en innvirkning på faktorene som kanalavstand, båndbredde på mottakeren og andre.

For å betegne moduleringsnivået, må modulasjonsindeks og avviksforholdsparametere bestemmes.

Forskjellen typer frekvensmodulering Inkluder følgende.

Smalt band FM

  • Dette betegnes som typen frekvensmodulering der modulasjonsindeksverdien er for minimal.
  • Når modulasjonsindeksverdien er<0.3, then there will be an only carrier and corresponding sidebands having bandwidth as twice the modulating signal. So, β ≤ 0.3 is called narrow band frequency modulation.
  • Maksimal rekkevidde for moduleringsfrekvens er 3 kHz
  • Maksimal frekvensavviksverdi er 75 kHz

Bredbånd FM

  • Dette betegnes som typen frekvensmodulering der modulasjonsindeksverdien er stor.
  • Når modulasjonsindeksverdien er> 0,3, vil det være mer enn to sidebånd som har båndbredde som det dobbelte av moduleringssignalet. Når modulasjonsindeksverdien øker, blir antall sidebånd økt. Så, β> 0,3 kalles smalbånds frekvensmodulering.
  • Det maksimale rekkevidden for modulerende frekvenser er mellom 30 Hz - 15 kHz
  • Maksimal frekvensavviksverdi er 75 kHz
  • Denne frekvensmodulasjonen trenger et høyere båndbreddeområde som er nesten 15 ganger foran smalbåndsfrekvensmodulasjonen.

De andre typene moduleringsteknikker som brukes i kommunikasjonssystemet er:

  • Binær faseskifttasting
  • Differensiell faseforskyvning
  • Differensialkvadratur faseforskyvning
  • Forskyvning av kvadraturfaseskifttasting
  • Lyd FSK
  • Multi FSK
  • Dual-tone FSK
  • Minimum skiftnøkkel
  • Gaussisk minimum skiftnøkkel
  • Trellis kodet type modulering

Fordeler med forskjellige typer modulering

For overføringsformål, størrelsen på antenne må være veldig stor før modulasjonsteknikken ikke ble foreslått. Kommunikasjonsnivået blir begrenset, da det ikke vil være langdistansekommunikasjon med null nivåer av forvrengning.

Så med utviklingen av modulering er det mange fordeler ved å bruke kommunikasjonssystemer . Og fordelene ved modulering er:

  • Størrelsen på antennen kan reduseres
  • Det skjer ingen form for signalkonsolidering
  • Utvalget av kommunikasjon forbedres
  • Det vil være mulighet for multipleksing
  • Man kan justere båndbredden i henhold til kravene
  • Mottakets kvalitet blir økt
  • Bedre ytelse og effektivitet

Anvendelser av forskjellige typer modulering

Det er et omfattende utvalg av forskjellige moduleringsteknikker, og de er:

  • Implementert i miksingsblanding og innspilling av magnetbånd
  • Å spore EEG-overvåking for nyfødte barn
  • Brukes i telemetri
  • Brukt i radar
  • FM-kringkastingsteknikker

For å unngå å gjøre denne artikkelen komplisert, har noen matematiske ligninger og grundig informasjon om digitale kommunikasjonssystemer blitt unntatt den. Imidlertid sørger innsatsen for å frembringe denne artikkelen for grunnleggende informasjon om forskjellige typer modulering i kommunikasjonssystemet . Det er også viktigere å ha en klar ide om hva som er