Fonaments de les tècniques de modulació

"La conversió digital a analògica és el procés de canviar una de les característiques d'un senyal analògic basat en la informació de les dades digitals. Una ona sinusoïdal es defineix per tres característiques: amplitud, freqüència i fase. Quan canviem algú d’aquestes característiques, creem una versió diferent d’aquella ona. Així doncs, canviant una característica d’un senyal elèctric simple, podem utilitzar-la per representar dades digitals. ----- FMUSER"


Hi ha tres mecanismes per modular les dades digitals en un senyal analògic: posicionament per amplitud (ASK), tecla de desplaçament de freqüència (FSK) i teclat de canvis de fase (prostituta). A més, hi ha un quart (i millor) mecanisme que combina canviar tant l'amplitud com la fase, anomenada modulació d'amplitud de quadratura (QAM).

Ample de banda
L’amplada de banda requerida per a la transmissió analògica de dades digitals és proporcional a la velocitat de senyal, tret de FSK, en la qual cal afegir la diferència entre els senyals del portador.

Vegeu també: >> Comparació de 8-QAM, 16-QAM, 32-QAM, 64-QAM 128-QAM, 256-QAM 

Senyal del transportista
En la transmissió analògica, el dispositiu enviant produeix un senyal d’alta freqüència que actua com a base per al senyal d’informació. Aquest senyal base es diu senyal del portador o freqüència del portador. El dispositiu receptor està ajustat a la freqüència del senyal de portador que espera per part del remitent. La informació digital canvia el senyal portador modificant una o més de les seves característiques (amplitud, freqüència o fase). Aquest tipus de modificació s’anomena modulació (canvi de teclat).

1. Tecla de majúscules d'amplitud:
En teclat per amplitud d'amplitud, l'amplitud del senyal portador varia per crear elements de senyal. La freqüència i la fase es mantenen constants mentre l'amplitud canvia.

Pregunta binària (BASK)
ASK normalment s'implementa utilitzant només dos nivells. A això es coneix com a teclat de canvi d'amplitud binari o posada a punt (OOK). L’amplitud màxima d’un nivell de senyal és 0; l’altra és la mateixa que l’amplitud de la freqüència portadora. La figura següent proporciona una visió conceptual de ASK binari.

 

Vegeu també: >> Quina diferència hi ha entre AM i FM? 

Implementació:
Si les dades digitals es presenten com un senyal digital unzolar NRZ amb una alta tensió d’1V i una baixa tensió de 0V, la implementació es pot aconseguir multiplicant el senyal digital NRZ pel senyal portador procedent d’un oscil·lador que es representa a la figura següent. Quan l'amplitud del senyal NRZ és 1, l'amplitud de la freqüència portadora es manté; quan l'amplitud del senyal NRZ és 0, l'amplitud de la freqüència portadora és zero.




Amplada de banda per ASK:
El senyal portador només és una ona sinusoïdal simple, però el procés de modulació produeix un senyal compost no periòdic. Aquest senyal té un conjunt continu de freqüències. Com esperem, l'amplada de banda és proporcional a la velocitat del senyal (velocitat de transmissió).

No obstant això, normalment hi ha un altre factor, anomenat d, que depèn del procés de modulació i filtratge. El valor de d és entre 0 i 

●Això significa que l'amplada de banda es pot expressar com es mostra, on S és la velocitat de senyal i B és l'ample de banda.

La fórmula mostra que l'amplada de banda requerida té un valor mínim de S i un valor màxim de 2S. El punt més important aquí és la ubicació de l'ample de banda. El centre de l'ample de banda és on es troba la freqüència portadora de fc. Això vol dir que si tenim un canal de banda disponible, podem triar el nostre fc de manera que el senyal modulat ocupi aquest ample. Aquest és, de fet, l’avantatge més important de la conversió digital a analògica.

Vegeu també: >>Què és QAM: modulació de l'amplitud de quadratura 

2. Teclat a majúscules de freqüència

En tecla de freqüència, la freqüència del senyal de portador varia per representar dades. La freqüència del senyal modulat és constant durant la durada d’un element de senyal, però canvia pel següent element de senyal si l’element de dades canvia. Tant l'amplitud com la fase màxima es mantenen constants per a tots els elements del senyal.

FSK binari (BFSK)
Una forma de pensar en el FSK binari (o BFSK) és considerar dues freqüències portadores. A la figura següent, hem seleccionat dues freqüències portadores f1 i f2. Utilitzem el primer portador si l’element de dades és 0; utilitzem el segon si l’element de dades és 1.




La figura anterior mostra, la meitat d’un ample de banda és f1 i la meitat de l’altra és f2. Tant f1 com f2 estan ∆f a part del punt mitjà entre les dues bandes. La diferència entre les dues freqüències és 2∆f.

Vegeu també: >> Modulador i demodulador QAM  

Implementació:
Hi ha dues implementacions de BFSK: no coherents i coherents. En els BFSK no coherents, pot haver-hi discontinuïtat en la fase quan finalitza un element senyal i comença el següent. En BFSK coherent, la fase continua a través del límit de dos elements de senyal. BFSK no coherent es pot implementar tractant BFSK com a dues modulacions ASK i utilitzant dues freqüències portadores. Es pot implementar BFSK coherent mitjançant un oscil·lador controlat per tensió (VCO) que canvia la seva freqüència segons el voltatge d’entrada.

La figura següent mostra la idea simplificada darrere de la segona implementació. L’entrada a l’oscil·lador és el senyal unipolar NRZ. Quan l'amplitud de NRZ és zero, l'oscil·lador manté la seva freqüència regular; quan l'amplitud és positiva, augmenta la freqüència.

Amplada de banda per BFSK:

La figura anterior mostra l'amplada de banda de FSK. De nou, els senyals portadors només són ones sinusoïdals simples, però la modulació crea un senyal compost no periòdic amb freqüències contínues. Podem pensar en FSK com a dos senyals ASK, cadascun amb la seva pròpia freqüència portadora f1 i f2. Si la diferència entre les dues freqüències és 2∆f, llavors l'amplada de banda requerida serà

3. Tecleig de canvis de fase:
En la configuració del canvi de fase, la fase del portador varia per representar dos o més elements de senyal diferents. Tant l'amplitud com la freqüència màxima es mantenen constants a mesura que canvia la fase.

PSK binari (BPSK):
El PSK més senzill és el PSK binari, en el qual només tenim dos elements de senyal, un amb una fase de 0 ° i l’altre amb una fase de 180 °. La figura següent proporciona una visió conceptual de PSK. PSK binari és tan senzill com ASK binari amb un gran avantatge: és menys susceptible al soroll. A ASK, el criteri per a la detecció de bits és l'amplitud del senyal. Però a PSK, és la fase. El soroll pot canviar l'amplitud més fàcil que no pas canviar la fase. En altres paraules, PSK és menys susceptible al soroll que ASK. PSK és superior a FSK perquè no necessitem dos senyals portadors.

Bandaamplada:
L’ample de banda és el mateix que per a ASK binari, però inferior a BFSK. No es perd cap amplada de banda per separar dos senyals portadors.

Vegeu també: >>512 QAM vs 1024 QAM vs 2048 QAM vs 4096 QAM tipus de modulació

Implementació:
La implementació de BPSK és tan senzilla com ASK. El motiu és que l’element senyal amb fase 180 ° es pot veure com el complement de l’element senyal amb fase 0 °. Això ens dóna una idea sobre com implementar BPSK. Utilitzem un senyal NRZ polar en lloc d’un senyal NRZ unipolar, com es mostra a la figura següent. El senyal polar NRZ es multiplica per la freqüència del portador. El 1 bit (tensió positiva) es representa amb una fase que comença a 0 ° el 0 bit (tensió negativa) es representa per una fase que comença a 180 °.

 

4. Modulació de l'amplitud de quadratura (QAM)
PSK està limitat per la capacitat de l'equip de distingir petites diferències de fase. Aquest factor limita la seva velocitat de bits potencial. Fins ara, només hem estat canviant una de les tres característiques d’una ona sinusoïdora alhora; Però, i si en canviem dos? Per què no combinar ASK i PSK? La idea d’utilitzar dos portadors, un en fase i l’altre quadrat, amb nivells d’amplitud diferents per a cada portador és el concepte que hi ha darrere de la modulació d’amplitud de quadratura (QAM).

Les possibles variacions de QAM són nombroses. La figura següent mostra alguns d'aquests esquemes. A la figura següent la part A mostra l’esquema de 4 QAM més simple (quatre tipus d’elements de senyal diferents) utilitzant un senyal NRZ unipolar per modular cada portador. Aquest és el mateix mecanisme que vam utilitzar per ASK (OOK). La part b mostra un altre 4-QAM que utilitza NRZ polar, però això és exactament el mateix que QPSK. La part c mostra un altre QAM-4 en el qual hem utilitzat un senyal amb dos nivells positius per modular cadascun dels dos portadors. Finalment, la part - d mostra una constel·lació de 16 QAM d'un senyal amb vuit nivells, quatre positius i quatre negatius.

També et pot interessar: >>Quina diferència hi ha entre "dB", "dBm" i "dBi"? 
                                >>Com carregar / afegir llistes de reproducció IPTV de M3U / M3U8 manualment en dispositius compatibles
                                >>Què és VSWR: Ratio d’ona de tensió permanent

Deixa un missatge 

Llista de missatges