Kif tneħħi l-modulazzjoni tal-fażi diġitali

Frekwenza tar-Radju b'Dekroduzzjoni
Tgħallem dwar kif estratt id-dejta diġitali oriġinali minn forma ta 'mewġ li tibdel il-fażi.

Fiż-żewġ paġni preċedenti ddiskutejna sistemi għad-demodulazzjoni tas-sinjali AM u FM li jġorru dejta analoga, bħal awdjo (mhux diġitizzat). Issa aħna lesti li nħarsu lejn kif tirkupra informazzjoni oriġinali li ġiet ikkodifikata permezz tat-tielet tip ġenerali ta 'modulazzjoni, jiġifieri, modulazzjoni tal-fażi.

Madankollu, il-modulazzjoni tal-fażi analoga mhix komuni, filwaqt li l-modulazzjoni tal-fażi diġitali hija komuni ħafna. Għalhekk, jagħmel sens li tkun esplorata d-demodulazzjoni tal-PM fil-kuntest tal-komunikazzjoni RF diġitali. Aħna se tesplora dan is-suġġett billi tuża l-keying shift binarju tal-fażi (BPSK); madankollu, huwa tajjeb li tkun konxju li l-keying shift shift quadrature (QPSK) huwa aktar relevanti għas-sistemi bla wajer moderni.

Kif jimplika l-isem, il-keying shift binarju tal-fażi jirrappreżenta data diġitali billi tassenja fażi waħda lil binarju 0 u fażi differenti lil binarju 1. Iż-żewġ fażijiet huma separati bi 180 ° biex tiġi ottimizzata l-eżattezza tad-demodulazzjoni. Aktar separazzjoni bejn il-valuri taż-żewġ fażijiet tagħmilha iktar faċli jiddekowdja s-simboli.

Immoltiplika u Integra - u Issinkronizza
Demodulatur BPSK jikkonsisti primarjament f'żewġ blokki funzjonali: multiplikatur u integratur. Dawn iż-żewġ komponenti jipproduċu sinjal li jikkorrispondi għad-dejta binarja oriġinali. Madankollu, hemm bżonn ta 'ċirkwiti ta' sinkronizzazzjoni, minħabba li r-riċevitur għandu jkun kapaċi jidentifika l-konfini bejn il-perjodi tal-bit. Din hija differenza importanti bejn id-demodulazzjoni analoga u d-demodulazzjoni diġitali, għalhekk ejja nagħtu ħarsa aktar mill-qrib.

 

Fid-demodulazzjoni analoga, is-sinjal ma jkollux bidu jew tmiem. Immaġina trasmettitur FM li qed ixandar sinjal awdjo, jiġifieri, sinjal li jvarja kontinwament skont il-mużika. Issa immaġina riċevitur FM li hu inizjalment mitfi. 

L-utent jista 'jixgħel ir-riċevitur f'kull mument, u ċ-ċirkwiti ta' demodulazzjoni jibdew jestrattaw is-sinjal awdjo mit-trasportatur modulat. Is-sinjal estratt jista 'jiġi amplifikat u mibgħut lil kelliem, u l-mużika tinstema' normali. 

Ir-riċevitur m'għandux idea jekk is-sinjal awdjo jirrappreżentax il-bidu jew it-tmiem ta 'kanzunetta, jew jekk iċ-ċirkwiti ta' demodulazzjoni jibdew jiffunzjonaw fil-bidu ta 'miżura, jew dritt fuq it-taħbit, jew bejn żewġ taħbita. Ma jimpurtax; kull valur tal-vultaġġ istantanju jikkorrispondi għal mument eżatt fis-sinjal awdjo, u l-ħoss jerġa 'jinħoloq meta dawn il-valuri istantanji kollha jiġru wara xulxin.

Bil-modulazzjoni diġitali, is-sitwazzjoni hija kompletament differenti. Aħna mhux qed nittrattaw amplitudnijiet istantanji imma pjuttost sekwenza ta 'amplitudnijiet li tirrappreżenta biċċa informazzjoni diskreta, jiġifieri, numru (wieħed jew żero). 

Kull sekwenza ta 'amplitudnijiet - imsejħa simbolu, b'tul ta' daqs daqs perjodu ta 'bit - trid tkun distinta mill-sekwenzi preċedenti u segwenti: Jekk ix-xandar (mill-eżempju ta' hawn fuq) kien qed juża modulazzjoni diġitali u r-riċevitur jixgħel u beda jiddekodula fuq punt każwali fiż-żmien, x'jiġri? 

Ukoll, jekk ir-riċevitur jiġri li jibda jimmarka fin-nofs ta 'simbolu, ikun qed jipprova jinterpreta nofs is-simbolu wieħed u nofs is-simbolu li ġej. Dan, ovvjament, iwassal għal żbalji; Simbolu loġiku wieħed segwit minn simbolu loġiku ta 'żero għandu ċans ugwali li jkun interpretat bħala wieħed jew żero.

B'mod ċar, allura, is-sinkronizzazzjoni għandha tkun prijorità fi kwalunkwe sistema RF diġitali. Approċċ sempliċi għas-sinkronizzazzjoni huwa li jippreċedi kull pakkett bi "sekwenza tat-taħriġ" definita minn qabel li tikkonsisti f'alternattivi ta 'żero simboli u simboli wieħed (bħal fid-dijagramma ta' hawn fuq). Ir-riċevitur jista 'juża dawn it-transizzjonijiet ta' one-zero-one-zero biex jidentifika l-konfini temporali bejn is-simboli, u allura l-bqija tas-simboli fil-pakkett jistgħu jiġu interpretati sew billi sempliċement tapplika d-durata tas-simbolu definita minn qabel tas-sistema.

L-Effett tal-Multiplikazzjoni
Kif imsemmi hawn fuq, pass fundamentali fid-demodulazzjoni PSK huwa l-moltiplikazzjoni. B'mod iktar speċifiku, aħna nimmultiplikaw sinjal BPSK li jkun dieħel bi sinjal ta 'referenza bi frekwenza daqs il-frekwenza tat-trasportatur. X’jagħmel dan? Ejja nħarsu lejn il-matematika; l-ewwel, il-prodott jidentifika għal żewġ funzjonijiet sine:

 

Jekk aħna nduru dawn il-funzjonijiet sineriċi ġeneriċi f'sinjali bi frekwenza u fażi, ikollna dan li ġej:

Nissimplifikaw, għandna:

Allura meta aħna nimmultiplikaw żewġ sinusojdi ta 'frekwenza ugwali iżda fażi differenti, ir-riżultat huwa sinusojd ta' doppju tal-frekwenza flimkien ma 'tpaċija li tiddependi fuq id-differenza bejn iż-żewġ fażijiet. 

L-offset huwa l-muftieħ: Jekk il-fażi tas-sinjal riċevut hija daqs il-fażi tas-sinjal ta 'referenza, għandna cos (0 °), li huwa daqs 1. Jekk il-fażi tas-sinjal riċevut hija 180 ° differenti mill-fażi ta' is-sinjal ta 'referenza, għandna cos (180 °), li huwa –1. Għalhekk, il-ħruġ tal-multiplikatur se jkollu offset DC pożittiv għal wieħed mill-valuri binarji u offset DC negattiv għall-valur binarju l-ieħor. Din l-offset tista 'tintuża biex tinterpreta kull simbolu bħala żero jew waħda.

Konferma ta 'Simulazzjoni
Iċ-ċirkwit ta 'modulazzjoni u demodulazzjoni BPSK li ġej juri kif tista' toħloq sinjal BPSK f'Lspice:

Żewġ sorsi sine (waħda b'fażi = 0 ° u waħda b'fażi = 180 °) huma konnessi ma 'żewġ swiċċijiet ikkontrollati mill-vultaġġ. Iż-żewġ swiċċijiet għandhom l-istess sinjal ta 'kontroll ta' mewġ kwadru, u r-reżistenzi ta 'mixgħula u mitfija huma kkonfigurati b'tali mod li wieħed ikun miftuħ waqt li l-ieħor ikun magħluq. It-terminali ta '"ħruġ" taż-żewġ swiċċijiet huma marbuta flimkien, u l-op-amp buffers is-sinjal li jirriżulta, li jidher bħal dan:




Sussegwentement, għandna referenza sinusojdi (V4) bi frekwenza daqs il-frekwenza tal-forma tal-mewġ BPSK, u mbagħad nużaw sors ta 'vultaġġ fl-imġieba arbitrarja biex immoltiplika s-sinjal BPSK bis-sinjal ta' referenza. Hawn hu r-riżultat:




Kif tistgħu taraw, is-sinjal demodulat huwa d-doppju tal-frekwenza tas-sinjal riċevut, u għandu offset DC pożittiv jew negattiv skont il-fażi ta 'kull simbolu. Jekk imbagħad nintegraw dan is-sinjal fir-rigward ta 'kull perjodu tal-bit, ikollna sinjal diġitali li jikkorrispondi għad-dejta oriġinali.

Sejbien Koerenti
F'dan l-eżempju, il-fażi tas-sinjal ta 'referenza tar-riċevitur hija sinkronizzata mal-fażi tas-sinjal modulat li jkun dieħel. Dan jista 'jitwettaq faċilment f'simulazzjoni; huwa ferm iktar diffiċli fil-ħajja reali. Barra minn hekk, kif diskuss f'din il-paġna taħt "Kodifikazzjoni Differenzjali", it-tqegħid ordinarju tal-bidla tal-fażi ma jistax jintuża f'sistemi li huma soġġetti għal differenzi ta 'fażi imprevedibbli bejn it-trasmettitur u r-riċevitur. 

Pereżempju, jekk is-sinjal ta 'referenza tar-riċevitur huwa 90 ° barra mill-fażi bit-trasportatur tat-trasmettitur, id-differenza fil-fażi bejn ir-referenza u s-sinjal BPSK dejjem tkun 90 °, u cos (90 °) huwa 0. Għalhekk, l-offset DC huwa mitlufa, u s-sistema hija kompletament mhux funzjonali.

Dan jista 'jiġi kkonfermat billi tinbidel il-fażi tas-sors V4 għal 90 °; hawn hu r-riżultat:

sommarju
* Id-demodulazzjoni diġitali teħtieġ sinkronizzazzjoni tal-bit bit; ir-riċevitur għandu jkun kapaċi jidentifika l-konfini bejn is-simboli li jmissu magħhom.

* Is-sinjali binarji li jbiddlu l-fażi jistgħu jiġu demodulati permezz ta 'multiplikazzjoni segwita mill-integrazzjoni. Is-sinjal ta 'referenza użat fil-pass ta' multiplikazzjoni għandu l-istess frekwenza bħat-trasportatur tat-trasmettitur.

* Il-bidla fl-iskeda ordinarja tal-fażi hija affidabbli biss meta l-fażi tas-sinjal ta 'referenza tar-riċevitur tista' żżomm is-sinkronizzazzjoni mal-fażi tat-trasmettitur.

Ħalli messaġġ 

Lista messaġġ