Rəqəmsal modulyasiya: genişlik və tezlik

Radio Tezliyi Modulyasiyası

Eyni anlayışlara əsaslansa da, rəqəmsal modulyasiya dalğa formaları analoq həmkarlarından tamamilə fərqli görünür.

Sönməmişdən uzaq olsa da, analoq modulyasiyası sadəcə bir rəqəmsal dünya ilə uyğun deyil. 

Artıq səylərimizi analoq dalğa formalarını bir yerdən digərinə keçirməyə yönəltmirik. Əksinə, məlumatları köçürmək istəyirik: simsiz şəbəkə, rəqəmsal səs siqnalları, sensor ölçmələri və s. Rəqəmsal məlumatları ötürmək üçün rəqəmsal modulyasiyadan istifadə edirik.

Bu terminlə diqqətli olmalıyıq. Bu baxımdan "analoq" və "rəqəmsal" faktiki ötürülən dalğa formalarının əsas xüsusiyyətlərinə deyil, ötürülən məlumat tiplərinə aiddir. 

Həm analoq, həm də rəqəmsal modulyasiya rəvan dəyişən siqnallardan istifadə edir; Fərq ondadır ki, analoq modulyasiya edilmiş siqnal analoq bazalı dalğa formasına bölünür, halbuki rəqəmsal modulyasiya edilmiş siqnal rəqəmsal məlumatlar kimi şərh olunan simvol adlanan diskret modulyasiya hissələrindən ibarətdir.

Üç modulyasiya növünün analoq və rəqəmsal versiyaları var. Amplituda və tezliklə başlayaq.

Rəqəmsal Amplituda Modulyasiyası
Bu tip modulyasiyaya amplituda növbələşdirmə açarı (ASK) deyilir. Ən əsas hal "açma açarıdır" (OOK) və demək olar ki, birbaşa [[analoq amplituda modulyasiyası]] mövzusunda müzakirə olunan riyazi əlaqəyə uyğundur: Əgər rəqəmsal siqnaldan baza dalğa dalğası şəklində istifadə etsək, çoxalırıq baza bandı və daşıyıcı məntiqi yüksək üçün normal və aşağı "məntiqsiz" üçün normal olan modulyasiya edilmiş dalğa forması ilə nəticələnir. Məntiqi yüksək amplituda modulyasiya indeksinə uyğundur.

Zaman Domain
Aşağıdakı süjet, 10 MHz daşıyıcısı və 1 MHz rəqəmsal saat siqnalından istifadə edərək yaradılan OOK göstərir. Biz burada riyazi aləmdə fəaliyyət göstəririk, buna görə məntiq yüksək amplituda (və daşıyıcı amplituda) sadəcə ölçülü deyil "1"; real bir dövrədə 1 V daşıyıcı dalğa forması və 3.3 V məntiq siqnalına sahib ola bilərsiniz.

Bu nümunə ilə [[Amplituda Modulyasiyası]] səhifəsində müzakirə olunan riyazi münasibətlər arasında bir uyğunsuzluğu görmüş ola bilərsiniz: biz baza siqnalını dəyişdirmədik. Tipik bir DC ilə birləşdirilmiş rəqəmsal dalğa forması ilə məşğul olursanız, yuxarıya doğru sürüşməyə ehtiyac yoxdur, çünki siqnal y oxunun müsbət hissəsində qalır.

Tezlik Domain
Budur uyğun spektr:




Bunu 1 MHz sine dalğası ilə amplituda modulyasiyası üçün spektrlə müqayisə edin:




Spektrin çoxu eynidır - daşıyıcı tezliyində bir sünbül və fC-də bir sünbül, üstəgəl bant tezliyində və fC bazis tezliyində. 

Bununla yanaşı, ASK spektrində 3-cü və 5-ci harmonikaya uyğun olan daha kiçik sünbüllər də var: Əsas tezlik (fF) 1 MHz, yəni 3-cü harmonik (f3) 3 MHz, 5-ci harmonik (f5) 5 MHz-dir. . Beləliklə, fC plus / minus fF, f3 və f5 səviyyələrində sıçramalarımız var. Və əslində süjeti genişləndirsəydiniz, sünbüllərin bu naxışa görə davam etdiyini görərdiniz.

Bu mükəmməl bir məna verir. Kvadrat dalğasının Furyer çevrilməsi tək tezlikli harmonikada azalan amplituda sine dalğaları ilə birlikdə fundamental tezlikdə sinus dalğasından ibarətdir və bu harmonik məzmunu yuxarıda göstərilən spektrdə gördüyümüz şeydir.

Bu müzakirə bizi vacib bir praktik nöqtəyə aparır: rəqəmsal modulyasiya sxemləri ilə əlaqəli kəskin keçidlər (arzuolunmaz) daha yüksək tezlikli məzmun verir. Modulyasiya edilmiş siqnalın həqiqi bant genişliyini və digər cihazlara müdaxilə edə biləcək tezliklərin mövcudluğunu nəzərə alaraq bunu unutmamalıyıq.

Rəqəmsal tezliklərin modulyasiyası
Bu tip modulyasiya tezliyə keçid açarlığı (FSK) adlanır. Məqsədlərimiz üçün FSK-nın riyazi ifadəsini nəzərdən keçirmək lazım deyil; əksinə, baza bant məlumatları məntiq 1 olduqda və bant bant məlumatları məntiq 0 olduqda tezlik f2-nin olacağını göstərə bilərik.

Zaman Domain
Hazır ötürülən FSK dalğa formasını yaratmağın bir üsulu əvvəlcə rəqəmsal məlumatlara görə f1 və f2 arasında dəyişən analoq baza bandı siqnalının yaradılmasıdır. F1 = 1 kHz və f2 = 3 kHz olan bir FSK əsaslı dalğa formasına nümunə. Bir simvolun məntiq 0 və məntiq 1 üçün eyni müddət olduğunu təmin etmək üçün, 1 kHz dövrü və üç 3 kHz dövründən istifadə edirik.

Bundan sonra təməl lent dalğa forması (bir qarışdırıcı istifadə edərək) daşıyıcı tezliyinə qədər dəyişdirilir və ötürülür. Bu yanaşma, proqramla müəyyən edilmiş radio sistemlərində xüsusilə lazımlıdır: analoq bant zolaqlı dalğa forması aşağı tezlikli bir siqnaldır və buna görə riyazi olaraq bir DAC tərəfindən analoq sahəyə daxil edilə bilər. Yüksək tezlikli ötürülən siqnal yaratmaq üçün bir DAC istifadə etmək daha çətin olacaq.

FSK həyata keçirməyin daha konseptual bir yolu sadəcə müxtəlif tezliklərdə (f1 və f2) iki daşıyıcı siqnala sahib olmaqdır; ikili məlumatların məntiqi səviyyəsindən asılı olaraq bir və ya digəri çıxışa yönəldilir. 

Bu, iki tezliklərin arasındakı fərqin orta tezliklə müqayisədə daha az olması istisna olmaqla, yuxarıdakı baza bantlı FSK dalğa forması kimi, iki tezlik arasında kəskin şəkildə dəyişən son ötürülən dalğa forması ilə nəticələnir. Başqa sözlə, bir zaman sahəsi sahəsinə baxırdınızsa, f1 hissələrini f2 bölmələrindən vizual olaraq fərqləndirmək çətin olacaq, çünki f1 və f2 arasındakı fərq yalnız f1 (və ya f2) kiçik bir hissəsidir.

Tezlik Domain
FSK-nin tezlik sahəsindəki təsirlərinə baxaq. Eyni 10 MHz daşıyıcı tezliyimizi (və ya bu vəziyyətdə orta daşıyıcı tezlik) istifadə edəcəyik və sapma olaraq ± 1 MHz istifadə edəcəyik. (Bu gerçək deyil, lakin mövcud məqsədlərimiz üçün əlverişlidir.) Beləliklə ötürülən siqnal məntiq 9 üçün 0 MHz və məntiq 11 üçün 1 MHz olacaq. Budur spektr:

Qeyd edək ki, "daşıyıcı tezliyində" enerji yoxdur. Modulyasiya edilmiş siqnalın heç 10 MHz-də olmadığını nəzərə alsaq bu təəccüblü deyil. Həmişə ya 10 MHz mənfi 1 MHz ya da 10 MHz plus 1 MHz səviyyəsindədir və iki dominant sünbülü gördüyümüz yer budur: 9 MHz və 11 MHz.

Bəs bu spektrdə mövcud olan digər tezliklər haqqında nə demək olar? Yaxşı, FSK spektral analizi xüsusilə sadə deyil. Tezliklər arasındakı kəskin keçişlərlə əlaqəli əlavə Furyer enerjisinin olacağını bilirik. 

Məlum olur ki, FSK hər bir tezlik üçün bir sinc funksiyalı tip spektr növü ilə nəticələnir, yəni biri f1 mərkəzində, digəri isə f2 mərkəzində olur. Bunlar iki dominant sünbülün hər iki tərəfində görülən əlavə tezlik sünbüllərini nəzərə alır.

xülasə
* Rəqəmsal amplituda modulyasiyası ikili məlumatlara görə diskret hissələrdə bir daşıyıcı dalğasının amplitüdünün dəyişməsini əhatə edir.

* Rəqəmsal amplituda modulyasiyasına ən sadə yanaşma açar açardır.

* Rəqəmsal tezlik modulyasiyası ilə, bir daşıyıcı və ya baza siqnalının tezliyi ikili məlumatlara görə diskret bölmələrdə dəyişir.

* Rəqəmsal modulyasiyanı analoq modulyasiya ilə müqayisə etsək görərik ki, rəqəmsal modulyasiyanın yaratdığı kəskin keçişlər daşıyıcıdan daha yüksək tezliklərdə əlavə enerjiyə səbəb olur.

Mesaj yaz 

Message siyahısı