Com que vivim en una era de comunicació en la qual podem transferir fàcilment qualsevol forma d’informació (vídeo, àudio i altres dades) en forma de senyals elèctrics a qualsevol altre dispositiu o àrea destinada. Tot i que és habitual en la nostra experiència perceptiva que l’enviament o recepció de senyals o dades sigui senzill, però implica procediments, possibilitats i escenaris implicats força complexos dins sistemes de comunicació . Per tant, en l’àmbit dels sistemes de comunicació, els jocs de modulació tenen una responsabilitat crucial en el sistema de comunicació per codificar informació digitalment en el món analògic. És molt important modular els senyals abans d’enviar-los a la secció del receptor per a una transferència de distància més gran, una transferència de dades precisa i una recepció de dades de baix soroll. Per ser clars, aprofundim en el concepte detallat de saber què és la modulació, els diferents tipus que hi ha i quins són els tipus de modulació tècniques utilitzades en sistemes de comunicació.
Què és la modulació?
La modulació és un procés de canvi de les característiques de l’ona a transmetre mitjançant la superposició del senyal de missatge al senyal d’alta freqüència. En aquest procés, els senyals de vídeo, veu i altres dades modifiquen els senyals d'alta freqüència, també coneguts com ona portadora . Aquesta ona portadora pot ser de CC o CA o de cadena de polsos segons l’aplicació utilitzada. Normalment, s’utilitza una ona sinusoïdal d’alta freqüència com a senyal d’ona portadora.
Aquestes tècniques de modulació es classifiquen en dos grans tipus: analògic i digital o modulació d’impulsos . Abans de discutir més a fons els diferents tipus de tècniques de modulació, entenem la importància de la modulació.
Per què s’utilitza la modulació en comunicació?
- En la tècnica de modulació, la freqüència del senyal del missatge augmenta a un rang de manera que sigui més útil per a la transmissió. Els punts següents descriuen la importància de la modulació en el sistema de comunicació.
- En transmissió de senyals , els senyals de diverses fonts es transmeten a través d’un canal comú simultàniament mitjançant l’ús de multiplexors. Si aquests senyals es transmeten simultàniament amb un ample de banda determinat, causen interferències. Per superar-ho, els senyals de veu es modulen a diverses freqüències portadores per tal que el receptor els sintonitzi amb l’amplada de banda desitjada de la seva pròpia elecció dins del rang de transmissió.
- Una altra raó tècnica és antena mida La mida de l'antena és inversament proporcional a la freqüència del senyal irradiat. L'ordre de la mida de l'obertura de l'antena és almenys una dècima part de la longitud d'ona del senyal. La seva mida no és practicable si el senyal és de 5 kHz, per tant, augmentar la freqüència mitjançant un procés modulant reduirà sens dubte l'alçada de l'antena.
- La modulació és important per transferir els senyals a grans distàncies, ja que no és possible enviar senyals de baixa freqüència a distàncies més llargues.
- De la mateixa manera, la modulació també és important per assignar més canals als usuaris i augmentar la immunitat contra el soroll.
Per començar a conèixer informació detallada de les tècniques de modulació, feu-nos-ho saber sobre els tipus de senyals en el procés de modulació .
Senyal modulador
Aquest senyal també es denomina senyal de missatge. Conté les dades que s'han de transmetre i, per tant, es denomina senyal de missatge. Es considera com el senyal de banda base on experimenta un procés de modulació per ser transmès o comunicat. Per això, és el senyal modulador.
Senyal del portador
Aquest és el rang elevat de senyal de freqüència amb amplitud, freqüència i nivells de fase específics, però no conté cap dada. Per tant, s’anomena senyal portador ja que és buit. Això s’utilitza simplement per transmetre el missatge a la secció del receptor després del procés de modulació.
Senyal modulat
El senyal conseqüent que s’obté després del procediment de modulació s’anomena senyal modulat. Aquest és el producte tant del portador com del senyal modulador.
Diferents tipus de modulació
Els dos tipus de modulació: tècniques de modulació analògica i digital ja han estat discutides. En ambdues tècniques, la informació de banda base es converteix en senyals de radiofreqüència, però en modulació analògica, aquestes Comunicació RF els senyals són un rang continu de valors, mentre que en la modulació digital es tracta d’estats discrets preordenats.
Tipus de modulació
Modulació analògica
En aquesta modulació, s'utilitza una ona sinusoïdal que varia contínuament com a ona portadora que modula el senyal del missatge o el senyal de dades. La funció general de l’ona sinusoïdal es mostra a la figura següent, en la qual es poden alterar tres paràmetres per obtenir la modulació: són principalment amplitud, freqüència i fase, de manera que tipus de modulació analògica són:
- Modulació d'amplitud (AM)
- Modulació de freqüència (FM)
- Modulació de fase (PM)
En modulació d'amplitud , l'amplitud de l'ona portadora varia en proporció al senyal del missatge, i els altres factors com la freqüència i la fase es mantenen constants. El senyal modulat es mostra a la figura següent i el seu espectre consisteix en una banda de freqüència inferior, banda de freqüència superior i components de freqüència portadora. Aquest tipus de modulació requereix una major amplada de banda i més potència. El filtratge és molt difícil en aquesta modulació.
Tipus de modulació analògica
Modulació de freqüència (FM) varia la freqüència de la companyia en proporció al missatge o al senyal de dades mantenint constants altres paràmetres. L’avantatge de la FM respecte a l’AM és la major supressió del soroll a costa de l’amplada de banda de la FM. S’utilitza en aplicacions com la ràdio, el radar, la prospecció sísmica de telemetria, etc. L'eficiència i l'amplada de banda depenen de l'índex de modulació i de la freqüència moduladora màxima.
En modulació de fase , la fase portadora varia segons el senyal de dades. En aquest tipus de modulació, quan es modifica la fase, també afecta la freqüència, de manera que aquesta modulació també passa per modulació de freqüència.
La modulació analògica (AM, FM i PM) és més sensible al soroll. Si el soroll entra en un sistema, persisteix i es transporta fins al receptor final. Per tant, aquest inconvenient es pot superar mitjançant la tècnica de modulació digital.
AM
Modulació digital
Per millorar la qualitat i la comunicació eficient, s’utilitza la tècnica de modulació digital. Els principals avantatges de la modulació digital respecte a la modulació analògica són la potència admissible, l’amplada de banda disponible i la gran immunitat contra el soroll. En la modulació digital, un senyal de missatge es converteix de missatge analògic a digital i després es modula mitjançant una ona portadora.
L'ona portadora es tecla o s'activa i s'apaga per crear impulsos de manera que el senyal es moduli. De manera similar a l’analògic, aquí els paràmetres com l’amplitud, la freqüència i la variació de fase de l’ona portadora decideixen el tipus de modulació digital.
El tipus de modulació digital es basen en el tipus de senyal i aplicació que s’utilitzen, com ara el canvi d’amplitud, el canvi de freqüència, el canvi de fase, el canvi diferencial de fase, el canvi de fase de quadratura, el canvi mínim de Gauss, el canvi mínim de Gauss, la divisió de freqüències ortogonals, etc. , tal com es mostra a la figura.
La tecla de desplaçament d’amplitud canvia l’amplitud de l’ona portadora en funció del senyal de banda base o del senyal de missatge, que es troba en format digital. S'utilitza per a requisits de banda baixa i és sensible al soroll.
En el teclat de desplaçament de freqüència, la freqüència de l'ona portadora varia per a cada símbol de les dades digitals. Necessita amplades de banda més grans com es mostra a la figura. De la mateixa manera, la tecla de canvi de fase canvia la fase de la portadora per a cada símbol i és menys sensible al soroll.
Modulació de freqüència
Per tal de crear una ona modulada en freqüència, la freqüència de l’ona de ràdio varia d’acord amb l’amplitud del senyal d’entrada.
Modulació de freqüència
Quan l'ona d'àudio es modula amb la del senyal portador de radiofreqüència, el senyal de freqüència generat canviarà el seu nivell de freqüència. Cal destacar la variació en què l’ona es mou cap amunt i cap avall. Això es denomina desviació i es representa generalment com a desviació de kHz.
Com a exemple, quan el senyal té una desviació de + o - 3kHz, es representa com a ± 3kHz. Això significa que el senyal portador té una desviació ascendent i descendent de 3 kHz.
Les estacions de radiodifusió que necessiten un rang de freqüències molt altes en l’espectre de freqüències (entre 88,5 i 108 MHz), necessiten certament una gran quantitat de desviació que és de gairebé ± 75 kHz. Això s’anomena modulació de freqüència de banda ampla. Els senyals d’aquest rang tenen la capacitat d’ajudar a l’alta qualitat de les transmissions, mentre que també requereixen una amplada de banda més alta. En general, es permet 200 kHz per a cada WBFM. I per a FM de banda estreta, és suficient una desviació de ± 3 kHz.
Tot i implementar una ona FM, és més beneficiós conèixer el rang d’efectivitat de la modulació. Això és el paràmetre en declarar factors com ara conèixer el tipus de senyal si el senyal FM de banda ampla o de banda estreta. També ajuda a assegurar-se que tots els receptors o transmissors que hi ha al sistema estiguin programats per adaptar-se al rang de modulació estandarditzat, ja que mostra un impacte en factors com l’espaiat del canal, l’amplada de banda del receptor i altres.
Per tant, per significar el nivell de modulació, s’han de determinar els paràmetres de l’índex de modulació i de la relació de desviació.
El diferent tipus de modulació de freqüència inclou el següent.
Banda estreta FM
- Això s’anomena el tipus de modulació de freqüència on el valor de l’índex de modulació és massa mínim.
- Quan el valor de l'índex de modulació és<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.
- El rang màxim de freqüència modulant és de 3 kHz
- El valor màxim de desviació de freqüència és de 75 kHz
FM de banda ampla
- Això s’anomena el tipus de modulació de freqüència on el valor de l’índex de modulació és gran.
- Quan el valor de l'índex de modulació és> 0,3, hi haurà més de dues bandes laterals amb una amplada de banda superior al doble del senyal modulador. Quan augmenta el valor de l'índex de modulació, el nombre de bandes laterals augmenta. Per tant, β> 0,3 s’anomena modulació de freqüència de banda estreta.
- El rang màxim de freqüències modulants oscil·la entre els 30 Hz i els 15 kHz
- El valor màxim de desviació de freqüència és de 75 kHz
- Aquesta modulació de freqüència necessita un rang d’amplada de banda més alt que és gairebé 15 vegades per davant de la modulació de freqüència de banda estreta.
Els altres tipus de tècniques de modulació utilitzades en el sistema de comunicació són:
- Teclat de canvi de fase binari
- Teclat diferencial de canvi de fase
- Teclat de desplaçament de fase de quadratura diferencial
- Teclat de desplaçament de fase de quadratura offset
- Àudio FSK
- Multi FSK
- FSK de doble to
- Teclat de canvi mínim
- Teclat de torn mínim gaussià
- Tipus de modulació codificat per enreixat
Avantatges de diversos tipus de modulació
A efectes de transmissió, la mida del fitxer antena ha de ser molt gran abans que no es proposés la tècnica de modulació. El nivell de comunicació es restringeix ja que no hi haurà comunicacions de llarga distància amb zero nivells de distorsió.
Per tant, amb el desenvolupament de la modulació, hi ha molts avantatges d’utilitzar sistemes de comunicació . I els avantatges de la modulació són:
- Es pot reduir la mida de l’antena
- No passa cap mena de consolidació del senyal
- El rang de comunicació es millora
- Hi haurà la possibilitat de multiplexar
- Es pot ajustar l’amplada de banda segons els requisits
- La qualitat de la recepció augmenta
- Millor rendiment i efectivitat
Aplicacions de diversos tipus de modulació
Hi ha una àmplia gamma de diverses tècniques de modulació que són:
- Implementat en sistemes de mescla de música i enregistrament de cinta magnètica
- Fer un seguiment del seguiment EEG per als nens acabats de néixer
- S'utilitza en telemetria
- Utilitzat en radar
- Tècniques d’emissió FM
Per evitar que aquest article sigui complex, se n’han eximit algunes equacions matemàtiques i informació detallada sobre sistemes de comunicacions digitals. No obstant això, els esforços realitzats per donar a conèixer aquest article asseguren informació bàsica sobre diferents tipus de modulació en el sistema de comunicació . A més, és més important tenir una idea clara de què són
