När vi lever i en era av kommunikation där vi enkelt kan överföra vilken form av information som helst (video, ljud och annan data) i form av elektriska signaler till någon annan enhet eller bestämt område. Även om det är vanligt i vår perceptuella upplevelse att skicka eller ta emot signaler eller data är enkelt, men det innebär ganska komplicerade procedurer, möjligheter och involverade scenarier inom kommunikationssystem . Så inom ramen för kommunikationssystem har modulering ett avgörande ansvar i kommunikationssystemet för att koda information digitalt i den analoga världen. Det är mycket viktigt att modulera signalerna innan du skickar dem till mottagaravsnittet för större avståndsöverföring, exakt dataöverföring och mottagning av låg ljudnivå. För att vara tydlig, låt oss dyka in i det detaljerade konceptet att veta vad som är modulering, olika typer i det och vilka typer av modulation tekniker som används i kommunikationssystem.
Vad är modulering?
Modulation är en process för att ändra egenskaperna hos den våg som ska sändas genom att överlagra meddelandesignalen på högfrekventa signalen. I denna process modifierar video-, röst- och andra datasignaler högfrekventa signaler - även kända som bärvåg . Denna bärvåg kan vara DC eller AC eller pulskedja beroende på vilken applikation som används. Vanligtvis används en högfrekvent sinusvåg som bärvågsignal.
Dessa moduleringstekniker klassificeras i två huvudtyper: analog och digital eller pulsmodulering . Innan vi diskuterar vidare de olika typerna av moduleringstekniker, låt oss förstå vikten av modulering.
Varför används modulering i kommunikation?
- I moduleringstekniken höjs meddelandesignalfrekvensen till ett område så att den är mer användbar för överföring. Följande punkter beskriver moduleringens betydelse i kommunikationssystemet.
- I signalöverföring , sänds signalerna från olika källor genom en gemensam kanal samtidigt med användning av multiplexorer. Om dessa signaler överförs samtidigt med en viss bandbredd orsakar de störningar. För att övervinna detta moduleras talsignaler till olika bärvågsfrekvenser för att mottagaren ska ställa in dem till önskad bandbredd efter eget val inom sändningsområdet.
- En annan teknisk anledning är antenn storlek är antennstorleken omvänt proportionell mot frekvensen hos den utstrålade signalen. Ordningen på antennens bländarstorlek är minst en med en tiondel av signalens våglängd. Dess storlek är inte praktiskt om signalen är 5 kHz, vilket innebär att höjning av frekvens genom moduleringsprocess säkert kommer att minska antennens höjd.
- Modulation är viktigt för att överföra signalerna över stora avstånd eftersom det inte är möjligt att skicka lågfrekventa signaler för längre avstånd.
- På samma sätt är modulering också viktigt för att tilldela fler kanaler för användare och för att öka bullerimmuniteten.
För att börja känna till detaljerad information om moduleringstekniker, låt oss veta om typerna av signaler i moduleringsprocessen .
Modulerande signal
Denna signal kallas också som en meddelandesignal. Den innehåller data som måste sändas och så kallas detta som meddelandesignal. Det betraktas som basbandssignalen där den genomgår en moduleringsprocess för att sändas eller kommuniceras. På grund av detta är det moduleringssignalen.
Bärarsignal
Detta är det höga intervallet för frekvenssignal som har specifik amplitud, frekvens och fasnivåer, men det innehåller inga data. Så det kallas som bärarsignal eftersom det är en tom signal. Detta används helt enkelt för att sända meddelandet till mottagaravsnittet efter moduleringsprocessen.
Modulerad signal
Den följdsignal som erhålls efter moduleringsproceduren kallas en modulerad signal. Detta är produkten av både bärvågs- och moduleringssignaler.
Olika typer av modulering
De två typerna av modulering: analoga och digitala moduleringstekniker har redan diskuterats. I båda teknikerna omvandlas basbandinformation till radiofrekvenssignaler, men i analog modulering dessa RF-kommunikation signaler är ett kontinuerligt intervall av värden, medan det i digital modulering är förutbestämda diskreta tillstånd.
Typer av modulering
Analog modulering
I denna modulering används en kontinuerligt varierande sinusvåg som en bärvåg som modulerar meddelandesignalen eller datasignalen. Sinusformade vågens allmänna funktion visas i figuren nedan, där tre parametrar kan ändras för att få modulering - de är främst amplitud, frekvens och fas, så typer av analog modulering är:
- Amplitudmodulation (AM)
- Frekvensmodulering (FM)
- Fasmodulering (PM)
I amplitudmodulering , varierar bärvågens amplitud i proportion till meddelandesignalen, och de andra faktorerna såsom frekvens och fas förblir konstanta. Den modulerade signalen visas i figuren nedan och dess spektrum består av ett nedre frekvensband, övre frekvensband och bärvågsfrekvenskomponenter. Denna typ av modulering kräver större bandbredd, mer kraft. Filtrering är mycket svårt i denna modulering.
Typer av analog modulering
Frekvensmodulering (FM) varierar bärvågens frekvens i proportion till meddelandet eller datasignalen medan andra parametrar är konstanta. Fördelen med FM över AM är den större dämpningen av brus på bekostnad av bandbredd i FM. Den används i applikationer som radio, radar, telemetri-seismisk prospektering och så vidare. Effektiviteten och bandbredden beror på moduleringsindex och maximal moduleringsfrekvens.
I fasmodulering , varierar bärarfasen i enlighet med datasignalen. I denna typ av modulering, när fasen ändras påverkar den också frekvensen, så denna modulering kommer också under frekvensmodulering.
Analog modulering (AM, FM och PM) är känsligare för brus. Om buller tränger in i ett system fortsätter det och transporteras till slutmottagaren. Därför kan denna nackdel övervinnas med den digitala moduleringstekniken.
AM
Digital modulering
För bättre kvalitet och effektiv kommunikation används den digitala moduleringstekniken. De främsta fördelarna med digital modulering jämfört med analog modulering inkluderar tillåten effekt, tillgänglig bandbredd och hög ljudimmunitet. I digital modulering omvandlas en meddelandesignal från analogt till digitalt meddelande och moduleras sedan med användning av en bärvåg.
Bärvågen är nycklad eller på och av för att skapa pulser så att signalen moduleras. I likhet med analogen bestämmer här parametrarna som amplitud, frekvens och fasvariation av bärvågen typen av digital modulering.
De typer av digital modulering baseras på vilken typ av signal och applikation som används som Amplitude Shift Keying, Frequency Shift Keying, Phase Shift Keying, Differential Phase Shift Keying, Quadrature Phase Shift Keying, Minimum Shift Keying, Gaussian Minimum Shift Keying, Orthogonal Frequency Division Multiplexing, etc. , som visas i figuren.
Amplitudförskjutningsknappning ändrar bärvågens amplitud baserat på basbandssignalen eller meddelandesignalen, som är i digitalt format. Den används för lågbandskrav och är känslig för buller.
Vid frekvensskiftnyckling varieras bärvågens frekvens för varje symbol i den digitala datan. Den behöver större bandbredd som visas i figuren. På samma sätt ändrar fasförskjutningsknappen bärarens fas för varje symbol och den är mindre känslig för brus.
Frekvensmodulering
För att skapa en frekvensmodulerad våg varieras radiovågens frekvens i enlighet med insignalens amplitud.
Frekvensmodulering
När ljudvågen moduleras med den för radiofrekvensbärsignalen kommer den genererade frekvenssignalen att ändra frekvensnivån. Variationen med vilken vågen rör sig uppåt och nedåt ska noteras. Detta betecknas som avvikelse och representeras generellt som kHz-avvikelse.
När exempelvis signalen har en avvikelse på antingen + eller - 3 kHz, representeras den som ± 3 kHz. Detta innebär att bärarsignalen har en upp- och nedåtavvikelse på 3 kHz.
Sändningsstationer som behöver mycket högt frekvensområde i frekvensspektrumet (i intervallet 88,5 - 108 MHz), de behöver verkligen en stor mängd avvikelse som är nästan ± 75 kHz. Detta kallas bredbandsfrekvensmodulering. Signalerna i detta intervall håller förmågan att underlätta den höga kvaliteten på sändningarna, medan de också kräver högre bandbredd. I allmänhet är 200 kHz tillåten för varje WBFM. Och för smalband FM räcker det med en avvikelse på ± 3 kHz.
När du implementerar en FM-våg är det mer fördelaktigt att känna till moduleringseffektivitetsområdet. Detta står som parameter för att ange faktorer som att veta vilken typ av signal som är bredband eller smalband FM-signal. Det hjälper också till att se till att alla mottagare eller sändare som finns i systemet är programmerade för att anpassa sig till det standardiserade moduleringsområdet eftersom detta visar en inverkan på faktorer som kanalavstånd, mottagarens bandbredd och andra.
Så, för att beteckna moduleringsnivån, ska moduleringsindex och avvikelsesförhållande parametrar bestämmas.
Den annorlunda typer av frekvensmodulering inkluderar följande.
Smalt band FM
- Detta benämns som den typ av frekvensmodulering där moduleringsindexvärdet är för minimalt.
- När moduleringsindexvärdet är<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.
- Det maximala frekvensområdet för modulering är 3 kHz
- Det maximala frekvensavvikelsevärdet är 75 kHz
Bredband FM
- Detta benämns som typen av frekvensmodulering där moduleringsindexvärdet är stort.
- När moduleringsindexvärdet är> 0,3, kommer det att finnas mer än två sidoband med bandbredd som dubbelt så stor som moduleringssignalen. När moduleringsindexvärdet ökar blir antalet sidoband ökat. Så, β> 0,3 kallas smalbandsfrekvensmodulering.
- Det maximala intervallet för modulerande frekvenser ligger mellan 30 Hz - 15 kHz
- Det maximala frekvensavvikelsevärdet är 75 kHz
- Denna frekvensmodulering behöver ett högre bandbreddsområde som ligger nästan 15 gånger före den smala bandfrekvensmoduleringen.
De andra typerna av moduleringstekniker som används i kommunikationssystemet är:
- Binär fasförskjutning
- Differensiell fasförskjutning
- Differentialkvadratur fasförskjutning
- Kodning av fasförskjutning i kvadratur
- Audio FSK
- Multi FSK
- Dual-tone FSK
- Minsta skiftnyckling
- Gaussisk minsta skiftnyckling
- Trellis kodad typ av modulering
Fördelar med olika typer av modulering
För överföringsändamål är storleken på antenn måste vara mycket stor innan moduleringstekniken inte föreslogs. Kommunikationsnivån blir begränsad eftersom det inte kommer att finnas någon fjärrkommunikation som har noll nivåer av snedvridningar.
Så med utvecklingen av modulering finns det många fördelar med att använda kommunikationssystem . Och fördelarna med modulering är:
- Antennens storlek kan minskas
- Det finns ingen form av signalkonsolidering
- Kommunikationsutbudet förbättras
- Det kommer att finnas möjlighet till multiplexering
- Man kan justera bandbredden enligt kraven
- Mottagningskvaliteten ökar
- Bättre prestanda och effektivitet
Tillämpningar av olika typer av modulering
Det finns ett omfattande utbud av olika moduleringstekniker och de är:
- Implementerad i musikblandning och magnetbandinspelningssystem
- Att spåra EEG-övervakning för nyfödda barn
- Används inom telemetri
- Använd i radar
- FM-sändningstekniker
För att undvika att göra denna artikel komplicerad har vissa matematiska ekvationer och djupgående information om digitala kommunikationssystem undantagits från den. De ansträngningar som görs för att ta fram denna artikel säkerställer dock grundläggande information om olika typer av modulering i kommunikationssystemet . Det är också viktigare att ha en klar uppfattning om vad som är
