Βασικά στοιχεία διαμόρφωσης τεχνικών

"Η μετατροπή ψηφιακού σε αναλογικό είναι η διαδικασία αλλαγής ενός από τα χαρακτηριστικά ενός αναλογικού σήματος με βάση τις πληροφορίες στα ψηφιακά δεδομένα. Ένα ημιτονοειδές κύμα ορίζεται από τρία χαρακτηριστικά: πλάτος, συχνότητα και φάση. Όταν αλλάζουμε οποιοδήποτε από αυτά τα χαρακτηριστικά, δημιουργούμε μια διαφορετική εκδοχή αυτού του κύματος. Έτσι, αλλάζοντας ένα χαρακτηριστικό ενός απλού ηλεκτρικού σήματος, μπορούμε να το χρησιμοποιήσουμε για την αναπαράσταση ψηφιακών δεδομένων. ----- FMUSER"


Υπάρχουν τρεις μηχανισμοί για τη διαμόρφωση ψηφιακών δεδομένων σε αναλογικό σήμα: πλήκτρο μετατόπισης πλάτους (ΡΩΤΑ), πληκτρολόγηση μετατόπισης συχνότητας (FSK) και πληκτρολόγηση μετατόπισης φάσης (PSK). Επιπλέον, υπάρχει ένας τέταρτος (και καλύτερος) μηχανισμός που συνδυάζει την αλλαγή τόσο του πλάτους όσο και της φάσης, που ονομάζεται διαμόρφωση εύρους τετραγωνικής διατομής (QAM).

εύρος ζώνης
Το απαιτούμενο εύρος ζώνης για αναλογική μετάδοση ψηφιακών δεδομένων είναι ανάλογο με το ρυθμό σήματος εκτός από το FSK, στο οποίο πρέπει να προστεθεί η διαφορά μεταξύ των σημάτων φορέα.

Δείτε επίσης: >> Σύγκριση 8-QAM, 16-QAM, 32-QAM, 64-QAM 128-QAM, 256-QAM 

Σήμα φορέα
Στην αναλογική μετάδοση, η συσκευή αποστολής παράγει σήμα υψηλής συχνότητας που λειτουργεί ως βάση για το σήμα πληροφοριών. Αυτό το βασικό σήμα ονομάζεται σήμα φορέα ή συχνότητα φορέα. Η συσκευή λήψης συντονίζεται με τη συχνότητα του σήματος φορέα που αναμένει από τον αποστολέα. Στη συνέχεια, οι ψηφιακές πληροφορίες αλλάζουν το σήμα φορέα τροποποιώντας ένα ή περισσότερα από τα χαρακτηριστικά του (πλάτος, συχνότητα ή φάση). Αυτό το είδος τροποποίησης ονομάζεται διαμόρφωση (πλήκτρο αλλαγής ταχυτήτων).

1. Πληκτρολόγιο Shift Amplitude:
Στο πλήκτρο μετατόπισης πλάτους, το πλάτος του σήματος φορέα μεταβάλλεται για τη δημιουργία στοιχείων σήματος. Τόσο η συχνότητα όσο και η φάση παραμένουν σταθερά ενώ το πλάτος αλλάζει.

Δυαδική ερώτηση (BASK)
Το ASK εφαρμόζεται συνήθως χρησιμοποιώντας μόνο δύο επίπεδα. Αυτό αναφέρεται ως δυαδικό πληκτρολόγιο μετατόπισης πλάτους ή κλειδί κλεισίματος (ΟΚ). Το μέγιστο πλάτος ενός επιπέδου σήματος είναι 0; το άλλο είναι ίδιο με το πλάτος της συχνότητας φορέα. Το παρακάτω σχήμα δίνει μια εννοιολογική άποψη του δυαδικού ASKS.

 

Δείτε επίσης: >> Ποια είναι η διαφορά μεταξύ AM και FM; 

Εφαρμογή:
Εάν τα ψηφιακά δεδομένα παρουσιάζονται ως ένα μονοπολικό ψηφιακό σήμα NRZ με υψηλή τάση 1V και χαμηλή τάση 0V, η υλοποίηση μπορεί να επιτευχθεί πολλαπλασιάζοντας το ψηφιακό σήμα NRZ με το σήμα φορέα που προέρχεται από έναν ταλαντωτή που αντιπροσωπεύεται στο ακόλουθο σχήμα. Όταν το πλάτος του σήματος NRZ είναι 1, το πλάτος της συχνότητας φορέα διατηρείται. όταν το πλάτος του σήματος NRZ είναι 0, το πλάτος της συχνότητας φορέα είναι μηδέν.




Εύρος ζώνης για ASK:
Το σήμα φορέα είναι μόνο ένα απλό ημιτονοειδές κύμα, αλλά η διαδικασία διαμόρφωσης παράγει ένα μη περιοδικό σύνθετο σήμα. Αυτό το σήμα έχει ένα συνεχές σύνολο συχνοτήτων. Όπως περιμένουμε, το εύρος ζώνης είναι ανάλογο με το ρυθμό σήματος (ρυθμός baud).

Ωστόσο, υπάρχει συνήθως ένας άλλος παράγοντας, που ονομάζεται d, ο οποίος εξαρτάται από τη διαδικασία διαμόρφωσης και φιλτραρίσματος. Η τιμή του d κυμαίνεται μεταξύ 0 και 

●Αυτό σημαίνει ότι το εύρος ζώνης μπορεί να εκφραστεί όπως φαίνεται, όπου το S είναι ο ρυθμός σήματος και το Β είναι το εύρος ζώνης.

Ο τύπος δείχνει ότι το απαιτούμενο εύρος ζώνης έχει ελάχιστη τιμή S και μέγιστη τιμή 2S. Το πιο σημαντικό σημείο εδώ είναι η τοποθεσία του εύρους ζώνης. Το μέσο του εύρους ζώνης είναι εκεί όπου βρίσκεται η συχνότητα φορέα. Αυτό σημαίνει ότι εάν έχουμε διαθέσιμο κανάλι ζώνης, μπορούμε να επιλέξουμε το fc μας έτσι ώστε το διαμορφωμένο σήμα να καταλαμβάνει αυτό το εύρος ζώνης. Αυτό είναι στην πραγματικότητα το πιο σημαντικό πλεονέκτημα της μετατροπής ψηφιακού σε αναλογικό.

Δείτε επίσης: >>Τι είναι το QAM: διαμόρφωση πλάτους τετραγώνου 

2. Πληκτρολόγηση μετατόπισης συχνότητας

Κατά τη μετατόπιση συχνότητας, η συχνότητα του σήματος φορέα ποικίλλει για να αντιπροσωπεύει δεδομένα. Η συχνότητα του διαμορφωμένου σήματος είναι σταθερή για τη διάρκεια ενός στοιχείου σήματος, αλλά αλλάζει για το επόμενο στοιχείο σήματος εάν αλλάξει το στοιχείο δεδομένων. Τόσο το μέγιστο πλάτος όσο και η φάση παραμένουν σταθερά για όλα τα στοιχεία σήματος.

Δυαδικό FSK (BFSK)
Ένας τρόπος να σκεφτείτε το δυαδικό FSK (ή BFSK) είναι να εξετάσετε δύο συχνότητες φορέα. Στο παρακάτω σχήμα, έχουμε επιλέξει δύο συχνότητες φορέα f1 και f2. Χρησιμοποιούμε τον πρώτο φορέα εάν το στοιχείο δεδομένων είναι 0; χρησιμοποιούμε το δεύτερο εάν το στοιχείο δεδομένων είναι 1.




Η παραπάνω εικόνα δείχνει, το μέσο του ενός εύρους ζώνης είναι f1 και το μέσο του άλλου είναι f2. Και τα δύο f1 και f2 απέχουν Δf από το μέσο σημείο μεταξύ των δύο ζωνών. Η διαφορά μεταξύ των δύο συχνοτήτων είναι 2Δf.

Δείτε επίσης: >> QAM Modulator & Demodulator  

Εφαρμογή:
Υπάρχουν δύο υλοποιήσεις του BFSK: μη συνεκτική και συνεκτική. Σε μη συνεκτικό BFSK, μπορεί να υπάρχει ασυνέχεια στη φάση όταν ένα στοιχείο σήματος τελειώνει και το επόμενο ξεκινά. Στο συνεκτικό BFSK, η φάση συνεχίζεται μέσω του ορίου δύο στοιχείων σήματος. Το μη συνεκτικό BFSK μπορεί να εφαρμοστεί αντιμετωπίζοντας το BFSK ως δύο διαμορφώσεις ASK και χρησιμοποιώντας δύο συχνότητες φορέα. Το συνεκτικό BFSK μπορεί να εφαρμοστεί χρησιμοποιώντας έναν ταλαντωτή ελεγχόμενης τάσης (VCO) που αλλάζει τη συχνότητά του σύμφωνα με την τάση εισόδου.

Το παρακάτω σχήμα δείχνει την απλοποιημένη ιδέα πίσω από τη δεύτερη εφαρμογή. Η είσοδος στον ταλαντωτή είναι το μονοπολικό σήμα NRZ. Όταν το πλάτος του NRZ είναι μηδέν, ο ταλαντωτής διατηρεί την κανονική του συχνότητα. όταν το πλάτος είναι θετικό, η συχνότητα αυξάνεται.

Εύρος ζώνης για BFSK:

Το παραπάνω σχήμα δείχνει το εύρος ζώνης του FSK. Και πάλι τα σήματα φορέα είναι απλά απλά ημιτονοειδή κύματα, αλλά η διαμόρφωση δημιουργεί ένα μη περιοδικό σύνθετο σήμα με συνεχείς συχνότητες. Μπορούμε να σκεφτούμε το FSK ως δύο σήματα ASK, το καθένα με τη δική του συχνότητα φορέα f1 και f2. Εάν η διαφορά μεταξύ των δύο συχνοτήτων είναι 2Δf, τότε το απαιτούμενο εύρος ζώνης είναι

3. Key Key Shift:
Κατά τη μετατόπιση φάσης, η φάση του φορέα μεταβάλλεται ώστε να αντιπροσωπεύει δύο ή περισσότερα διαφορετικά στοιχεία σήματος. Τόσο το μέγιστο πλάτος όσο και η συχνότητα παραμένουν σταθερά καθώς η φάση αλλάζει.

Δυαδικό PSK (BPSK):
Το απλούστερο PSK είναι το δυαδικό PSK, στο οποίο έχουμε μόνο δύο στοιχεία σήματος, ένα με φάση 0 ° και το άλλο με φάση 180 °. Το παρακάτω σχήμα δίνει μια εννοιολογική άποψη του PSK. Το δυαδικό PSK είναι τόσο απλό όσο το δυαδικό ASK με ένα μεγάλο πλεονέκτημα - είναι λιγότερο ευαίσθητο στον θόρυβο. Στο ASK, το κριτήριο για την ανίχνευση bit είναι το πλάτος του σήματος. Αλλά στο PSK, είναι η φάση. Ο θόρυβος μπορεί να αλλάξει το πλάτος ευκολότερα από ότι μπορεί να αλλάξει τη φάση. Με άλλα λόγια, το PSK είναι λιγότερο ευαίσθητο στον θόρυβο από το ASK. Το PSK είναι ανώτερο από το FSK επειδή δεν χρειαζόμαστε δύο σήματα φορέα.

ΜπάνταΠλάτος:
Το εύρος ζώνης είναι το ίδιο με αυτό για το δυαδικό ASK, αλλά μικρότερο από αυτό για το BFSK. Δεν σπαταλάται εύρος ζώνης για το διαχωρισμό δύο σημάτων φορέα.

Δείτε επίσης: >>512 QAM έναντι 1024 QAM έναντι 2048 QAM έναντι 4096 τύπων διαμόρφωσης QAM

Εφαρμογή:
Η εφαρμογή του BPSK είναι τόσο απλή όσο για το ASK. Ο λόγος είναι ότι το στοιχείο σήματος με φάση 180 ° μπορεί να θεωρηθεί ως το συμπλήρωμα του στοιχείου σήματος με τη φάση 0 °. Αυτό μας δίνει μια ιδέα για το πώς να εφαρμόσουμε το BPSK. Χρησιμοποιούμε ένα πολικό σήμα NRZ αντί για ένα μονοπολικό σήμα NRZ, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Το πολικό σήμα NRZ πολλαπλασιάζεται με τη συχνότητα φορέα. Το 1 bit (θετική τάση) αντιπροσωπεύεται από μια φάση που ξεκινά από 0 ° το 0 bit (αρνητική τάση) αντιπροσωπεύεται από μια φάση που ξεκινά από 180 °.

 

4. Διαμόρφωση τετραγωνικού πλάτους (QAM)
Το PSK περιορίζεται από την ικανότητα του εξοπλισμού να διακρίνει μικρές διαφορές στη φάση. Αυτός ο παράγοντας περιορίζει τον δυνητικό ρυθμό μετάδοσης bit. Μέχρι στιγμής, έχουμε αλλάξει μόνο ένα από τα τρία χαρακτηριστικά ενός ημιτονοειδούς κύματος κάθε φορά. αλλά τι γίνεται αν αλλάξουμε δύο; Γιατί να μην συνδυάσετε ASK και PSK; Η ιδέα της χρήσης δύο φορέων, ενός σε φάση και του άλλου τετραγώνου, με διαφορετικά επίπεδα πλάτους για κάθε φορέα είναι η ιδέα πίσω από τη διαμόρφωση πλάτους τετραγώνου (QAM).

Οι πιθανές παραλλαγές του QAM είναι πολλές. Το παρακάτω σχήμα δείχνει μερικά από αυτά τα σχήματα. Στο παρακάτω σχήμα, το Μέρος α δείχνει το απλούστερο σχήμα 4-QAM (τέσσερις διαφορετικούς τύπους στοιχείων σήματος) χρησιμοποιώντας ένα μονοπολικό σήμα NRZ για τη διαμόρφωση κάθε φορέα. Αυτός είναι ο ίδιος μηχανισμός που χρησιμοποιήσαμε για το ASK (OOK). Το μέρος β δείχνει ένα άλλο 4-QAM χρησιμοποιώντας πολικό NRZ, αλλά αυτό είναι ακριβώς το ίδιο με το QPSK. Το μέρος c δείχνει ένα άλλο QAM-4 στο οποίο χρησιμοποιήσαμε ένα σήμα με δύο θετικά επίπεδα για να διαμορφώσουμε καθένα από τους δύο φορείς. Τέλος, το μέρος - d δείχνει έναν αστερισμό 16-QAM ενός σήματος με οκτώ επίπεδα, τέσσερα θετικά και τέσσερα αρνητικά.

Μπορεί να ήθελε επίσης: >>Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του "dB", του "dBm" και του "dBi"; 
                                >>Πώς να φορτώσετε / προσθέσετε λίστες αναπαραγωγής IP3 M3U / M8UXNUMX με μη αυτόματο τρόπο σε υποστηριζόμενες συσκευές
                                >>Τι είναι το VSWR: Δείκτης Υψηλής Τάσης

Αφήστε μήνυμα 

Λίστα μηνυμάτων