Igapäevaelus uute kontseptsioonidega silmitsi seistes püüavad paljud oma küsimustele vastuseid leida. Just selleks on vaja kõiki nähtusi kirjeldada. Üks neist on selline asi nagu modulatsioon. Seda arutatakse edasi.
Üldkirjeldus
Modulatsioon on protsess, mille käigus muudetakse üht või tervet kõrgsagedusliku võnkeparameetrite komplekti vastav alt madala sagedusega teabeteate seadusele. Selle tulemuseks on juhtsignaali spektri ülekandmine kõrgsageduspiirkonda, kuna efektiivne kosmosesse levitamine eeldab, et kõik transiiverid töötaksid erinevatel sagedustel ilma üksteist katkestamata. Tänu sellele protsessile paigutatakse infovõnkumised a priori tuntud kandjale. Juhtsignaal sisaldab edastatavat teavet. Kõrgsageduslik võnkumine omandab infokandja rolli, tänu millele omandab kandja staatuse. Juhtsignaal sisaldab edastatud andmeid. Modulatsioone on erinevat tüüpi, mis sõltuvad kasutatavast lainekujust: ristkülikukujuline, kolmnurkne või mõni muu. Diskreetse signaaliga on kombeks rääkida manipuleerimisest. Niisiis,modulatsioon on protsess, mis hõlmab võnkumisi, seega võib see olla sagedus, amplituud, faas jne.
Sordid
Nüüd võime kaaluda, mis tüüpi see nähtus eksisteerib. Sisuliselt on modulatsioon protsess, mille käigus madalsageduslainet kannab kõrgsageduslaine. Kõige sagedamini kasutatakse järgmisi tüüpe: sagedus, amplituud ja faas. Sagedusmodulatsiooni korral muutub sagedus, amplituudmodulatsiooniga amplituud ja faasimodulatsiooniga faas. Esineb ka segaliike. Impulssmodulatsioon ja muutmine on eraldi tüübid. Sel juhul muutuvad kõrgsagedusliku võnkumise parameetrid diskreetselt.
Amplituudmodulatsioon
Seda tüüpi muutustega süsteemides muutub kandelaine amplituud kõrgel sagedusel moduleeriva laine abil. Väljundis olevate sageduste analüüsimisel ei selgu mitte ainult sisendsagedused, vaid ka nende summa ja erinevus. Sel juhul, kui modulatsioon on komplekslaine, näiteks paljudest sagedustest koosnevad kõnesignaalid, on sageduste summa ja erinevuse jaoks vaja kahte riba, millest üks asub kandja all ja teine üleval. Neid nimetatakse külgmiseks: ülemine ja alumine. Esimene on teatud sageduse võrra nihutatud originaalse helisignaali koopia. Alumine riba on ümberpööratud algse signaali koopia, see tähendab, et algsed kõrged sagedused on alumisel küljel olevad madalamad sagedused.
Alumine külgriba on ülemise külgriba peegelpilt kandesageduse suhtes. Amplituudmodulatsiooni kasutav süsteem,kandja ja mõlema poole edastamist nimetatakse kahesuunaliseks. Kandja ei sisalda kasulikku teavet, seega saab selle eemaldada, kuid igal juhul on signaali ribalaius kaks korda suurem kui originaal. Riba kitsendamine saavutatakse mitte ainult kanduri, vaid ka ühe külgmise asendamisega, kuna need sisaldavad ühte teavet. Seda tüüpi nimetatakse summutatud kandjaga SSB-modulatsiooniks.
Demodulatsioon
See protsess nõuab, et moduleeritud signaal segataks kandjaga, mille sagedus on sama kui modulaatori poolt väljastatav. Pärast seda saadakse algne signaal eraldi sagedusena või sagedusribana ja filtreeritakse seejärel teistest signaalidest. Mõnikord toimub kandja genereerimine demoduleerimiseks kohapeal ja see ei lange alati kokku modulaatori enda kandesagedusega. Väikese sageduste erinevuse tõttu ilmnevad telefoniahelatele tüüpilised mittevastavused.
Pulsimodulatsioon
See kasutab digitaalset põhiriba signaali, mis tähendab, et see võimaldab kodeerida rohkem kui ühte bitti boodi kohta, kodeerides binaarandmesignaali mitmetasandiliseks signaaliks. Binaarsete signaalide bitid jagatakse mõnikord paarideks. Bitipaari jaoks saab kasutada nelja kombinatsiooni, kusjuures iga paari esindab üks neljast amplituuditasemest. Sellist kodeeritud signaali iseloomustab asjaolu, et modulatsiooni edastuskiirus on poole väiksem algse andmesignaali omast, seega saab seda kasutadaamplituudmodulatsiooni tavapärasel viisil. Ta leidis oma rakenduse raadioside vallas.
Sagedusmodulatsioon
Selle modulatsiooniga süsteemid eeldavad, et kandja sagedus muutub vastav alt moduleeriva signaali kujule. See tüüp on amplituuditüübist parem telefonivõrgus saadaolevate teatud mõjude vastupanuvõime poolest, seetõttu tuleks seda kasutada madalatel kiirustel, kus pole vaja suurt sagedusriba meelitada.
Faasi-amplituudmodulatsioon
Bittide arvu suurendamiseks boodi kohta saate kombineerida faasi- ja amplituudmodulatsiooni.
Üheks kaasaegseks amplituud-faasimodulatsiooni meetodiks võib nimetada seda, mis põhineb mitme kandja ülekandel. Näiteks mõnes rakenduses kasutatakse 48 kandjat, mis on eraldatud 45 Hz ribalaiusega. Kombineerides AM ja PM, eraldatakse igale kandjale kuni 32 diskreetset olekut individuaalse boodiperioodi kohta, nii et saab edastada 5 bitti boodi kohta. Selgub, et kogu see komplekt võimaldab edastada 240 bitti boodi kohta. Töötades kiirusel 9600 bps, vajab modulatsioonikiirus ainult 40 boodi. Nii madal näitaja talub üsna hästi telefonivõrgule omaseid amplituudi- ja faasihüppeid.
PCM
Seda tüüpi peetakse tavaliselt analoogsignaalide, näiteks digitaalse heli edastamise süsteemiks. Seda modulatsioonitehnikat modemites ei kasutata. Siin on analoogsignaali väravkaks korda kõrgemal kui analoogsignaali komponendi sagedusel. Selliste süsteemide kasutamisel telefonivõrkudes tekib strobe 8000 korda sekundis. Iga näidis on seitsmebitise koodiga kodeeritud pingetase. Kõnekeele parimaks esitamiseks kasutatakse logaritmilist kodeerimist. Seitse bitti koos kaheksandaga, mis näitab signaali olemasolu, moodustavad okteti.
Teatesignaali taastamiseks, st vastupidiseks protsessiks, on vaja moduleerimist ja tuvastamist. Sel juhul muundatakse signaal mittelineaarselt. Mittelineaarsed elemendid rikastavad väljundsignaali spektrit uute spektrikomponentidega ning madalsageduslike komponentide isoleerimiseks kasutatakse filtreid. Moduleerimist ja tuvastamist saab läbi viia, kasutades mittelineaarsete elementidena vaakumdioode, transistore, pooljuhtdioode. Traditsiooniliselt kasutatakse punkt-pooljuhtdioode, kuna tasapinnaline sisendmahtuvus on märgatav alt suurem.
Moodsad vaated
Digitaalne modulatsioon annab palju suurema teabemahu ja tagab ühilduvuse erinevate digitaalsete andmeteenustega. Lisaks suurendab see teabe turvalisust, parandab sidesüsteemide kvaliteeti ja kiirendab neile juurdepääsu.
Iga süsteemide projekteerijad seisavad silmitsi mitmete piirangutega: lubatud võimsus ja ribalaius, sidesüsteemide etteantud müratase. Kasutajate arv kasvab iga päevagasidesüsteemid ning ka nõudlus nende järele kasvab, mis nõuab raadioressursi suurendamist. Digitaalne modulatsioon erineb märkimisväärselt analoogsest selle poolest, et selles sisalduv kandja edastab suurel hulgal teavet.
Kasutusraskused
Digitaalsete raadiosidesüsteemide arendajad seisavad silmitsi sellise peamise ülesandega – leida kompromiss andmeedastuse ribalaiuse ja süsteemi tehnilise keerukuse vahel. Selleks on soovitava tulemuse saavutamiseks asjakohane kasutada erinevaid modulatsioonimeetodeid. Raadiosidet saab korraldada ka kõige lihtsamate saatja-vastuvõtja ahelate abil, kuid selliseks sideks kasutatakse kasutajate arvuga võrdelist sagedusspektrit. Keerulisemad vastuvõtjad ja saatjad vajavad sama hulga teabe edastamiseks vähem ribalaiust. Spektriliselt tõhusatele edastusmeetoditele üleminekuks on vaja seadmeid vastav alt keerulisemaks muuta. See probleem ei sõltu suhtlustüübist.
Alternatiivsed valikud
Impulsi laiuse modulatsiooni iseloomustab asjaolu, et selle kandesignaal on impulsside jada, samal ajal kui impulsi sagedus on konstantne. Muudatused puudutavad ainult iga impulsi kestust vastav alt moduleerivale signaalile.
Impulsi laiusmodulatsioon erineb sagedus-faasi modulatsioonist. Viimane hõlmab signaali moduleerimist sinusoidi kujul. Seda iseloomustab konstantne amplituud ja muutuv sagedus või faas. Impulsssignaale saab ka sagedust moduleerida. Võib olla kestusimpulsid on fikseeritud ja nende sagedus on mõnes keskmises väärtuses, kuid nende hetkeväärtus varieerub sõltuv alt moduleerivatest signaalidest.
Järeldused
Saab kasutada lihtsaid modulatsioone, kusjuures ainult üks parameeter muutub vastav alt moduleerivale teabele. Kaasaegsetes sideseadmetes kasutatav kombineeritud modulatsiooniskeem on see, kui kandja amplituud ja faas muutuvad samaaegselt. Kaasaegsetes süsteemides saab kasutada mitut alamkandjat, millest igaüks kasutab teatud tüüpi modulatsiooni. Sel juhul räägime signaali modulatsiooni skeemidest. Seda terminit kasutatakse ka keerukate mitmetasandiliste vaadete puhul, kui põhjaliku teabe saamiseks on vaja täiendavat omaduste kirjeldust.
Kaasaegsed sidesüsteemid kasutavad ribalaiuse minimeerimiseks kõige tõhusamaid modulatsioonitüüpe, et vabastada sagedusruumi teist tüüpi signaalide jaoks. Sellest tuleb kasuks ainult side kvaliteet, kuid seadmete keerukus on sel juhul väga kõrge. Lõppkokkuvõttes annab modulatsioonisagedus tulemuse, mis on lõppkasutajale nähtav ainult tehniliste vahendite kasutusmugavuse mõttes.