Modulazzjoni Diġitali: Amplitudni u Frekwenza

Modulazzjoni tal-Frekwenza tar-Radju

Għalkemm ibbażati fuq l-istess kunċetti, il-forom tal-modulazzjoni diġitali jidhru pjuttost differenti mill-kontropartijiet analogi tagħhom.

Għalkemm 'il bogħod milli tiġi estinta, il-modulazzjoni analoga hija sempliċement inkompatibbli mad-dinja diġitali. 

M'għadniex niffokaw l-isforzi tagħna fuq il-mixi ta 'forom analogi minn post għal ieħor. Anzi, irridu ngħaddu dejta: netwerking mingħajr fili, sinjali awdjo diġitalizzati, kejl tas-sensuri, u oħrajn. Biex tittrasferixxi data diġitali, nużaw modulazzjoni diġitali.

Irridu noqogħdu attenti, għalkemm, ma 'din it-terminoloġija. "Analog" u "diġitali" f'dan il-kuntest jirreferu għat-tip ta 'informazzjoni li qed tiġi trasferita, mhux għall-karatteristiċi bażiċi tal-forom ta' mewġa trażmessi. 

Kemm il-modulazzjoni analoga u dik diġitali jużaw sinjali li jvarjaw sewwa; id-differenza hija li sinjal modulat b'mod analogu huwa demodulat f'forma ta 'mewġ ta' bażi analogika, filwaqt li sinjal modulat diġitalment jikkonsisti f'unitajiet ta 'modulazzjoni diskreti, imsejħa simboli, li huma interpretati bħala dejta diġitali.

Hemm verżjonijiet analogi u diġitali tat-tliet tipi ta 'modulazzjoni. Nibdew bl-amplitudni u l-frekwenza.

Modulazzjoni tal-Amplitudni Diġitali
Dan it-tip ta 'modulazzjoni huwa msejjaħ keying shift amplitude (ASK). L-iktar każ bażiku huwa “keying on-off” (OOK), u jikkorrispondi kważi direttament mar-relazzjoni matematika diskussa fil-paġna ddedikata għall- [[modulazzjoni tal-amplitudni analoga]]: Jekk nużaw sinjal diġitali bħala l-forma tal-mewġa tal-bażi, nimmultiplikaw il-faxxa bażi u t-trasportatur jirriżulta f'forma ta 'mewġa modulata li hija normali għal loġika għolja u "mitfija" għal-loġika baxxa. L-amplitudni loġika għolja tikkorrispondi għall-indiċi tal-modulazzjoni.

Dominju tal-Ħin
Il-plott li ġej juri OOK iġġenerat bl-użu ta 'trasportatur ta' 10 MHz u sinjal tal-arloġġ diġitali ta '1 MHz. Qed noperaw fl-isfera tal-matematika hawn, u għalhekk l-amplitudni loġika għolja (u l-amplitudni tat-trasportatur) hija sempliċement mingħajr dimensjoni "1"; f'ċirkwit reali jista 'jkollok forma ta' mewġ ta '1 V u sinjal loġiku ta' 3.3 V.

Jista 'jkollok innotat inkonsistenza waħda bejn dan l-eżempju u r-relazzjoni matematika diskussa fil- [[Modulation Amplitude]] paġna: ma biddilx is-sinjal tal-baseband. Jekk qed tittratta forma ta 'mewġ diġitali akkoppjata DC, l-ebda ċaqliq' il fuq mhu meħtieġ għax is-sinjal jibqa 'fil-porzjon pożittiv tal-assi y.

Dominju ta 'Frekwenza
Hawn hu l-ispettru korrispondenti:




Qabbel dan mal-ispettru għall-modulazzjoni tal-amplitudni ma 'mewġa sine 1 MHz:




Il-parti l-kbira ta 'l-ispettru hija l-istess — spike fil-frekwenza tat-trasportatur (fC) u spike fCC flimkien mal-frekwenza tal-baseband u fC minus il-frekwenza ta' baseband. 

Madankollu, l-ispettru ASK għandu wkoll ponot iżgħar li jikkorrispondu għat-tielet u l-3 armonika: Il-frekwenza fundamentali (fF) hija 5 MHz, li tfisser li t-tielet armoniku (f1) huwa 3 MHz u l-3 armoniku (f3) huwa 5 MHz . Allura għandna spikes fC plus / minus fF, f5, u f5. U fil-fatt, kieku kieku tespandi l-plott, tara li l-ponot ikomplu skont dan ix-xejra.

Dan jagħmel sens perfett. Trasformazzjoni ta 'Fourier ta' mewġa kwadra tikkonsisti minn mewġa sine fil-frekwenza fundamentali flimkien ma 'mewġ sinus b'amplitudni li tonqos fl-armoniċi fard, u dan il-kontenut armoniku huwa dak li naraw fl-ispettru muri hawn fuq.

Din id-diskussjoni twassalna għal punt prattiku importanti: transizzjonijiet f'daqqa assoċjati ma 'skemi ta' modulazzjoni diġitali jipproduċu (mhux mixtieqa) kontenut ta 'frekwenza ogħla. Irridu nżommu dan f'moħħna meta nikkunsidraw il-wisa 'tal-frekwenza tas-sinjal modulat u l-preżenza ta' frekwenzi li jistgħu jinterferixxu ma 'apparati oħra.

Modulazzjoni tal-Frekwenza Diġitali
Dan it-tip ta 'modulazzjoni jissejjaħ il-keying shift shift (FSK). Għall-finijiet tagħna mhux meħtieġ li nikkunsidraw espressjoni matematika ta 'FSK; pjuttost, nistgħu sempliċement jispeċifikaw li se jkollna frekwenza f1 meta d-dejta tal-bandband hija loġika 0 u frekwenza f2 meta d-data tal-baseband hija loġika 1.

Dominju tal-Ħin
Metodu wieħed biex tiġi ġġenerata forma tal-mewġ tal-FSK lesta għat-trasmissjoni huwa li l-ewwel jinħoloq sinjal tal-baseband analogu li jaqleb bejn f1 u f2 skont id-dejta diġitali. Hawn hu eżempju ta 'forma ta' mewġa tal-bażi tal-FSK b'f1 = 1 kHz u f2 = 3 kHz. Biex niżguraw li simbolu huwa l-istess tul għal-loġika 0 u l-loġika 1, nużaw ċiklu wieħed ta '1 kHz u tliet ċikli ta' 3 kHz.

Il-forma tal-mewġa tal-bażi tal-bażi hija mċaqalqa (bl-użu ta 'mixer) sal-frekwenza tat-trasportatur u trażmessa. Dan l-approċċ huwa partikolarment utli f'sistemi ta 'softwer definiti bir-radju: il-forma ta' mewġa tal-bażi analoga hija sinjal ta 'frekwenza baxxa, u b'hekk jista' jiġi ġġenerat matematikament imbagħad introdott fl-isfera analoga minn DAC. L-użu ta 'DAC biex jinħoloq sinjal trasmess ta' frekwenza għolja jkun ħafna iktar diffiċli.

Mod aktar kunċettwalment sempliċi biex timplimenta l-FSK huwa li sempliċement ikollok żewġ sinjali tal-ġarr bi frekwenzi differenti (f1 u f2); waħda jew l-oħra hija rotta għall-output skond il-livell loġiku tad-data binarja. 

Dan jirriżulta f'forma ta 'mewġ trasmessa finali li taqleb f'daqqa bejn żewġ frekwenzi, bħall-forma tal-mewġ tal-FSK tal-bażi ta' hawn fuq ħlief li d-differenza bejn iż-żewġ frekwenzi hija ħafna iżgħar fir-rigward tal-frekwenza medja. Fi kliem ieħor, jekk tkun qed tħares lejn plot-domain-time, ikun diffiċli li viżwalment tiddifferenzja s-sezzjonijiet f1 mit-taqsimiet f2 għaliex id-differenza bejn f1 u f2 hija biss frazzjoni ċkejkna ta 'f1 (jew f2).

Dominju ta 'Frekwenza
Ejja nħarsu lejn l-effetti tal-FSK fid-dominju tal-frekwenza. Aħna nużaw l-istess frekwenza tat-trasportatur 10 MHz tagħna (jew il-frekwenza medja tat-trasportatur f'dan il-każ), u aħna nużaw ± 1 MHz bħala devjazzjoni. (Dan mhux realistiku, iżda konvenjenti għall-iskopijiet attwali tagħna.) Allura s-sinjal trasmess se jkun ta '9 MHz għal-loġika 0 u 11 MHz għal-loġika 1. Hawn hu l-ispettru:

Innota li ma hemm ebda enerġija fil- “frekwenza tat-trasportatur.” Dan mhux sorprendenti, meta jitqies li s-sinjal modulat qatt ma huwa ta '10 MHz. Dejjem huwa f'10 MHz nieqes 1 MHz jew 10 MHz flimkien ma '1 MHz, u dan huwa preċiżament fejn naraw iż-żewġ spikes dominanti: 9 MHz u 11 MHz.

Imma xi ngħidu dwar il-frekwenzi l-oħra preżenti f'dan l-ispettru? Ukoll, l-analiżi spettrali tal-FSK mhix partikolarment sempliċi. Aħna nafu li se jkun hemm enerġija addizzjonali ta 'Fourier assoċjata mat-transizzjonijiet f'daqqa bejn il-frekwenzi. 

Jirriżulta li FSK tirriżulta f'tip ta 'spettru b'funzjoni sinc għal kull frekwenza, jiġifieri, waħda hija ċċentrata fuq f1 u l-oħra hija ċċentrata fuq f2. Dawn jirrappreżentaw il-ponot tal-frekwenza addizzjonali li jidhru fuq kull naħa taż-żewġ spikes dominanti.

sommarju
* Il-modulazzjoni diġitali tal-amplitudni tinvolvi li tvarja l-amplitudni ta 'mewġa ta' trasportatur f'sezzjonijiet diskreti skont dejta binarja.

* L-aktar approċċ sempliċi għall-modulazzjoni diġitali ta 'l-amplitudni huwa l-iskedar on-off.

* Bil-modulazzjoni tal-frekwenza diġitali, il-frekwenza ta 'trasportatur jew sinjal ta' bażi tal-bażi hija varjata f'sezzjonijiet diskreti skont dejta binarja.

* Jekk inqabblu l-modulazzjoni diġitali mal-modulazzjoni analoga, naraw li t-tranżizzjonijiet ħesrem maħluqa mill-modulazzjoni diġitali jirriżultaw f'enerġija addizzjonali fi frekwenzi 'l bogħod mit-trasportatur.

Ħalli messaġġ 

Lista messaġġ