Modulacja - to samorzutna lub celowa zmiana parametrów sygnału.
Wszystkie radiokomunikacyjne urządzenia nadawczo - odbiorcze wykorzystują zjawisko modulacji oraz demodulacji. Modulacja jest procesem nakładania sygnału zawierającego informację (głos, dane cyfrowe) na sygnał nośny. Do łączności na fonii wykorzystuje się sygnał modulujący zawarty w przedziale częstotliwości akustycznych 300 - 3000 Hz oraz falę nośną. Fala nośna przed wypromieniowaniem w przestrzeń zostaje w nadajniku zmodulowana amplitudowo ze wstęgą nośna (AM) lub z wytłumioną wstęgą nośną (SSB) bądź częstotliwościowo (FM).
Przykładem może być modulowany dźwięk syreny alarmowej o zmiennej częstotliwości. Częstotliwość zmian wywołanych modulacją jest dużo mniejsza od częstotliwości fali.
Jeżeli modulowane są sygnały sinusoidalne, to proces ten może powodować zmiany amplitudy, częstotliwości lub fazy drgań. W przypadku fal prostokątnych (często stosowanych w technice cyfrowej) procesowi modulacji podlega szerokość, amplituda, pozycja (układ) oraz gęstość impulsów.
Modulacja amplitudy - AM
Przy modulacji amplitudy amplituda fali nośnej zmienia się w takt napięcia modulującego. Jest to jeden z najstarszych rodzajów emisji wykorzystywanych w łączności. Najważniejszym parametrem modulacji amplitudy jest współczynnik głębokości modulacji. Parametr ten jest zazwyczaj podawany w procentach, a jego maksymalna wartość w prostych radiotelefonach nie przekracza 80%. Ma to na celu zapewnienie marginesu bezpieczeństwa, aby najsilniejsze sygnały dochodzące do mikrofonu nie powodowały przemodulowania, co byłoby przyczyną niekorzystnych zniekształceń sygnału zmodulowanego.
Drugim ważnym parametrem jest szerokość sygnału zmodulowanego - jest równa podwojonej największej częstotliwości modulującej czyli 6kHz. Taką szerokość przenoszenia pasma muszą mieć wszystkie układy toru odbiorczego AM.
Całkowita moc nadajnika AM wypromieniowana przez antenę składa się z mocy fali nośnej oraz mocy dwóch wstęg bocznych. Przy głębokości modulacji m=100%, moc zawarta w obu wstęgach bocznych jest równa połowie mocy fali nośnej. Np. w radiotelefonie AM o mocy 100 W część mocy 50 W jest zużywana na falę nośną, a 2*25 W na wstęgi boczne.
W odbiorniku AM następuje proces odwrotny do modulacji, polegający na odtworzeniu przebiegu zmodulowanego sygnału modulującego. Proces ten jest realizowany za pomocą demodulatora.
Wikipedia. Modulacja amplitudy
Modulacja częstotliwości - FM
Przy modulacji częstotliwościowej amplituda fali nośnej jest stała, natomiast jej częstotliwość zmienia się w zależności od amplitudy sygnału modulującego. Wartość o jaką częstotliwość fali nośnej zmienia się od częstotliwości początkowej (częstotliwość przy braku modulacji) nazywa się dewiacją - odchyleniem częstotliwości. Dewiacja to różnica między najniższą i najwyższą częstotliwością fali nośnej w trakcie modulacji. W radiotelefonach FM częstotliwość wysyłana przez nadajnik zmienia się w granicach +/- 1,5 - +/- 5 kHz. 5 kHz to najwyższa wartość dewiacji, ponieważ przy większej dewiacji mogłyby wystąpić zakłócenia sąsiednich sygnałów.
Drugą wielkością charakterystyczna dla modulacji częstotliwości jest tak zwany wskaźnik modulacji : mf, który wyraża się stosunkiem dewiacji częstotliwości do częstotliwości modulującej. Zaletą modulacji częstotliwości jest znacznie mniejsza niż dla AM wrażliwość transmisji na zakłócenia zewnętrzne, zmieniające chwilową amplitudę sygnału zmodulowanego. Ponadto jakość sygnału jest lepsza.
Moc sygnału FM nie zmienia się w procesie modulacji i jest równa mocy niemodulowanego sygnału nośnego. Cała moc jest więc wykorzystywana do przekazywania informacji. Nadajniki FM mają bardzo wysoka sprawność energetyczną. W celu podwyższenia stosunku sygnału do szumu stosuje się zabieg uwypuklania tonów wysokich (preemfaza) przy nadawaniu i odpowiedniego symetrycznego tłumienia tych tonów (deemfaza) w odbiorniku. W wyniku takich procesów wypadkowa charakterystyka częstotliwościowa sygnału nie ulega zmianie, a powoduje zmniejszenie poziomu szumów.
Znane są dwie metody modulacji częstotliwości :
- bezpośrednia
- pośrednia
W metodzie bezpośredniej, najczęściej stosowanej w prostych radiotelefonach, zmianę częstotliwości fali nośnej uzyskuje się przez przyłączenie do obwodu generatora diody pojemnościowej, której pojemność zmienia się w takt zmian napięcia modulującego.
Metoda pośredniej modulacji częstotliwości polega na uzyskiwaniu wymaganej dewiacji częstotliwości pośrednio przez modulację fazy fali nośnej. Uzyskuje się to przez zmianę rezystancji lub reaktancji obwodu w następnym stopniu po generatorze, w takt zmian napięcia modulującego. W celu ograniczenia maksymalnej dewiacji o wartości ustalonej (2,5 kHz), co chroni przed powstawaniem zniekształceń transmisji i zakłóceń dla sąsiednich kanałów, stosuje się ograniczniki modulacji.
Wikipedia. Modulacja częstotliwości
Modulacja jednowstęgowa - SSB
Modulacja jednowstęgowa jest szczególnym przypadkiem modulacji amplitudy. Istota SSB polega na usunięciu jednej bocznej wstęgi sygnału z modulacja amplitudy i znacznym wytłumieniu fali nośnej w tym sygnale. Przy głębokości modulacji równej 100% moc promieniowania rozdziela się następująco :
- 50% - fala nośna
- 2x po 25% - wstęgi boczne
Informacja jest przenoszona tylko przez wstęgi boczne, a pozostałe 50% mocy (fala nośna) jest wypromieniowywane bezużytecznie. Przy wytłumieniu fali nośnej uzyskujemy sygnał dwuwstęgowy, tzw. DSB, który pozwala na ograniczenie do połowy mocy nadajnika. Sygnał SSB osiąga się po zlikwidowaniu (wytłumieniu) jednej ze wstęg bocznych. Przy tego typu emisji nie ulega zmianie wierność przekazywanej informacji, a osiąga się w stosunku do klasycznej emisji AM wiele korzyści:
- cała moc nadajnika jest zużyta na wypromieniowanie jednej wstęgi bocznej
- węższe pasmo częstotliwości emitowanej przez nadajnik
- zawężenie o 50% pasma w odbiorniku, co daje na wyjściu poziom szumów mniejszy niż 3 dB
- brak fali nośnej zmniejsza zjawisko interferencji fal przy odbiorze
- ekonomiczne zasilanie (moc wypromieniowana jest tylko w czasie trwania modulacji)
- mniejsza zawartość sygnałów niepożądanych i harmonicznych wypromieniowanych przez nadajnik
Te korzystne właściwości SSB są okupione znaczną komplikacją układu. W nadajniku sygnał nie jest formowany bezpośrednio na częstotliwości wyjściowej lecz na częstotliwości pośredniej. Wyjściowy sygnał SSB jest uzyskiwany w drodze przemiany częstotliwości. Sygnał SSB jest formowany metodą filtrową z użyciem filtru kwarcowego lub piezoceramicznego, którego zadaniem jest wycięcie niepożądanej wstęgi bocznej. Istnieje jeszcze jedna metoda formowania sygnału SSB bez użycia drogiego filtru kwarcowego. Jest to metoda fazowa. Wymaga ona zastosowania dwóch modulatorów, do których doprowadza się przesunięte w fazie o 90 stopni sygnały: akustyczny i fali nośnej. Po zsumowaniu sygnałów z modulatorów w układzie wyjściowym, uzyskuje się dodawanie składowych wstęgi niepożądanej.
Wikipedia. Modulacja jednowstęgowa
Przeczytaj też:
Oznaczenia emisji radiowych
Brak komentarzy. Może czas dodać swój?
Prognoza 60 h
