Modulimi dixhital: Amplituda dhe frekuenca

Modulimi i frekuencës së radios

Megjithëse bazuar në të njëjtat koncepte, format e valës së modulimit dixhital duken mjaft të ndryshme nga homologët e tyre analoge.

Megjithëse është larg nga zhdukja, modulimi analog është thjesht i papajtueshëm me një botë dixhitale. 

Ne nuk i përqëndrojmë më përpjekjet tona në lëvizjen e formave analoge nga një vend në tjetrin. Përkundrazi, ne duam të lëvizim të dhënat: rrjete pa tela, sinjale audio të dixhitalizuara, matje sensori, etj. Për të transferuar të dhëna dixhitale, ne përdorim modulimin dixhital.

Sidoqoftë, duhet të jemi të kujdesshëm me këtë terminologji. "Analog" dhe "dixhital" në këtë kontekst i referohen llojit të informacionit që transferohet, jo karakteristikave themelore të formave aktuale të valëve të transmetuara. 

Të dyja modulimet analoge dhe dixhitale përdorin sinjale të ndryshme pa probleme; ndryshimi është se një sinjal i moduluar analog është demoduluar në një formë valore të bazës bazë, ndërsa një sinjal i moduluar dixhital përbëhet nga njësi të modulimit diskrete, të quajtura simbole, të cilat interpretohen si të dhëna dixhitale.

Ekzistojnë versione analoge dhe dixhitale të tre llojeve të modulimit. Le të fillojmë me amplituda dhe frekuencën.

Modulimi i Amplituda Dixhitale
Ky lloj modulimi është referuar si çelës i ndërrimit të amplituda (ASK). Rasti më themelor është "mbyllja e mbylljes" (OOK), dhe korrespondon pothuajse drejtpërdrejt me marrëdhëniet matematikore të diskutuara në faqen kushtuar [[modulimit të amplituda analogjike]]: Nëse përdorim një sinjal dixhital si formën e valës bazë, duke shumëzuar breza bazë dhe transportuesi rezulton në një formë të modifikuar të valës që është normale për logjikë të lartë dhe "jashtë" për logjikën e ulët. Amplituda e lartë logjike korrespondon me indeksin e modulimit.

Fusha e kohës
Komploti i mëposhtëm tregon OOK të gjeneruar duke përdorur një bartës 10 MHz dhe një sinjal dixhital ora 1 MHz. Ne jemi duke vepruar në fushën matematikore këtu, kështu që amplituda e lartë logjike (dhe amplituda e bartësit) është thjesht pa dimension ”1”; në një qark të vërtetë ju mund të keni një formë të valës bartëse 1 V dhe një sinjal logjik 3.3 V.

Ju mund të keni vërejtur një mospërputhje midis këtij shembulli dhe marrëdhënies matematikore të diskutuar në [[[Amplitude Modulation]] faqe: ne nuk kemi zhvendosur sinjalin e bazës bazë. Nëse keni të bëni me një formë tipike valë dixhitale të shoqëruar me DC, nuk është e nevojshme zhvendosja lart sepse sinjali mbetet në pjesën pozitive të boshtit y.

Fusha e frekuencës
Këtu është spektri përkatës:




Krahasoni këtë me spektrin për modulimin e amplitudës me një valë sinus 1 MHz:




Shumica e spektrit është i njëjtë - një goditje në frekuencën e bartësit (fC) dhe një pikëz në fC plus frekuencën e brezit të bazës dhe fC minus frekuencën e brezit bazë. 

Sidoqoftë, spektri ASK gjithashtu ka thumba më të vogla që korrespondojnë me harmoninë e 3-të dhe të 5-të: Frekuenca themelore (fF) është 1 MHz, që do të thotë se 3-të harmonik (f3) është 3 MHz dhe 5-të harmonik (f5) është 5 MHz . Pra, kemi thumba në fC plus / minus fF, f3, dhe f5. Dhe në të vërtetë, nëse do të zgjeronit komplotin, do të shihni se thurrët vazhdojnë sipas këtij modeli.

Kjo ka kuptim perfekt. Një shndërrim në Furier i një valë katrore përbëhet nga një valë sinus në frekuencën themelore, së bashku me valët e sinusit në zvogëlim të amplitencës në harmonikën e çuditshme, dhe kjo përmbajtje harmonike është ajo që shohim në spektrin e treguar më lart.

Ky diskutim na çon në një pikë praktike të rëndësishme: tranzicionet e papritura të lidhura me skemat e modulimit dixhital prodhojnë (të padëshirueshëm) përmbajtje me frekuencë më të lartë. Ne duhet ta mbajmë këtë në mendje kur marrim parasysh gjerësinë e brezit aktual të sinjalit të moduluar dhe praninë e frekuencave që mund të ndërhyjnë me pajisjet e tjera.

Modulimi i frekuencës dixhitale
Ky lloj modulimi quhet çelës i ndërrimit të frekuencës (FSK). Për qëllimet tona nuk është e nevojshme të merret në konsideratë një shprehje matematikore e FSK-së; përkundrazi, ne thjesht mund të specifikojmë që do të kemi frekuencën f1 kur të dhënat e bazës bazike janë logjika 0 dhe frekuenca f2 kur të dhënat e bazës bazike janë logjika 1.

Fusha e kohës
Një metodë e gjenerimit të formës valore FSK të gatshme për transmetim është që së pari të krijoni një sinjal analogbandband baseband i cili ndërron midis f1 dhe f2 sipas të dhënave dixhitale. Këtu është një shembull i një forme valore të bazës FSK me f1 = 1 kHz dhe f2 = 3 kHz. Për të siguruar që një simbol të jetë e njëjta kohëzgjatje për logjikën 0 dhe logjikën 1, ne përdorim një cikël 1 kHz dhe tre cikle 3 kHz.

Forma e valës së brezit bazë zhvendoset (duke përdorur një mikser) deri në frekuencën e bartësit dhe transmetohet. Kjo qasje është veçanërisht e dobishme në sistemet radio-përcaktuar me softuer: forma valore e bazës analoge është një sinjal me frekuencë të ulët, dhe kështu mund të gjenerohet në mënyrë matematikore, më pas të futet në sferën analoge nga një DAC. Përdorimi i një DAC për të krijuar sinjalin e transmetimit të frekuencës së lartë do të ishte shumë më e vështirë.

Një mënyrë më e drejtpërdrejtë për të zbatuar FSK është thjesht të keni dy sinjale bartës me frekuenca të ndryshme (f1 dhe f2); njëra ose tjetra drejtohet në dalje në varësi të nivelit logjik të të dhënave binare. 

Kjo rezulton në një formë të transmetimit përfundimtar të valës që ndërpritet papritmas midis dy frekuencave, ashtu si forma e valës bazike FSK më lart, përveç që diferenca midis dy frekuencave është shumë më e vogël në lidhje me frekuencën mesatare. Me fjalë të tjera, nëse do të shikonit një komplot të fushës me kohë, do të ishte e vështirë të dalloni vizualisht seksionet f1 nga seksionet f2 sepse ndryshimi midis f1 dhe f2 është vetëm një pjesë e vogël e f1 (ose f2).

Fusha e frekuencës
Le të shohim efektet e FSK në fushën e frekuencës. Ne do të përdorim frekuencën tonë të njëjtë të transportuesit 10 MHz (ose frekuencën mesatare të transportuesit në këtë rast), dhe do të përdorim MH 1 MHz si devijim. (Ky është joreal, por i përshtatshëm për qëllimet tona aktuale.) Pra, sinjali i transmetuar do të jetë 9 MHz për logjikën 0 dhe 11 MHz për logjikën 1. Këtu është spektri:

Vini re se nuk ka energji në "frekuencën e transportuesit". Kjo nuk është për t'u habitur, duke marrë parasysh që sinjali i moduluar nuk është kurrë në 10 MHz. Ajo është gjithmonë në ose 10 MHz minus 1 MHz ose 10 MHz plus 1 MHz, dhe kjo është pikërisht aty ku ne shohim dy pikat kryesore: 9 MHz dhe 11 MHz.

Po në lidhje me frekuencat e tjera të pranishme në këtë spektër? Epo, analiza spektrale e FSK-së nuk është veçanërisht e drejtpërdrejtë. Ne e dimë që do të ketë energji shtesë të Furierit të shoqëruar me tranzicionet e papritur midis frekuencave. 

Rezulton se FSK rezulton në një lloj spektri me funksion sinc për secilën frekuencë, d.m.th, njëra ka në qendër f1 dhe tjetra është e përqendruar në f2. Këto llogariten për pikat shtesë të frekuencës që shihen nga të dyja anët e dy pikave mbizotëruese.

përmbledhje
* Modulimi i amplituda dixhitale përfshin ndryshimin e amplitencës së një vale transportuese në seksione diskrete sipas të dhënave binare.

* Qasja më e drejtpërdrejtë ndaj modulimit të amplituda dixhitale është mbyllja e tasteve.

* Me modulimin e frekuencës dixhitale, frekuenca e një transportuesi ose një sinjal bazik ndryshon në seksione diskrete sipas të dhënave binare.

* Nëse krahasojmë modulimin dixhital me modulimin analog, shohim që tranzicionet e papritura të krijuara nga modulimi dixhital sjellin energji shtesë në frekuenca më larg nga transportuesi.

Lini një mesazh 

Lista mesazh