Da wir in einer Ära der Kommunikation leben, in der wir leicht jede Form von Informationen (Video, Audio und andere Daten) in Form von elektrischen Signalen auf jedes andere Gerät oder jeden bestimmten Bereich übertragen können. Obwohl es in unserer Wahrnehmungserfahrung üblich ist, dass das Senden oder Empfangen von Signalen oder Daten einfach ist, beinhaltet es recht komplexe Verfahren, Möglichkeiten und involvierte Szenarien innerhalb der Kommunikationssysteme . Im Bereich der Kommunikationssysteme spielen Modulationsspiele im Kommunikationssystem eine entscheidende Verantwortung für die digitale Codierung von Informationen in der analogen Welt. Es ist sehr wichtig, die Signale zu modulieren, bevor sie an den Empfängerabschnitt gesendet werden, um eine größere Entfernung, eine genaue Datenübertragung und einen rauscharmen Datenempfang zu gewährleisten. Um klar zu sein, lassen Sie uns in das detaillierte Konzept eintauchen, zu wissen, was Modulation ist, welche verschiedenen Typen darin enthalten sind und welche Arten von Modulationen es gibt Modulation Techniken, die in Kommunikationssystemen verwendet werden.
Was ist Modulation?
Modulation ist ein Prozess zum Ändern der Eigenschaften der zu sendenden Welle durch Überlagerung des Nachrichtensignals mit dem Hochfrequenzsignal. In diesem Prozess modifizieren Video-, Sprach- und andere Datensignale Hochfrequenzsignale - auch bekannt als Trägerwelle . Diese Trägerwelle kann je nach verwendeter Anwendung eine Gleichstrom- oder Wechselstrom- oder Impulskette sein. Üblicherweise wird eine hochfrequente Sinuswelle als Trägerwellensignal verwendet.
Diese Modulationstechniken werden in zwei Haupttypen eingeteilt: analog und digital oder Pulsmodulation . Bevor wir die verschiedenen Arten von Modulationstechniken weiter diskutieren, wollen wir die Bedeutung der Modulation verstehen.
Warum wird Modulation in der Kommunikation verwendet?
- Bei der Modulationstechnik wird die Nachrichtensignalfrequenz auf einen Bereich angehoben, so dass sie für die Übertragung nützlicher ist. Die folgenden Punkte beschreiben die Bedeutung der Modulation im Kommunikationssystem.
- Im Signalübertragung werden die Signale von verschiedenen Quellen gleichzeitig unter Verwendung von Multiplexern über einen gemeinsamen Kanal übertragen. Wenn diese Signale gleichzeitig mit einer bestimmten Bandbreite übertragen werden, verursachen sie Interferenzen. Um dies zu überwinden, werden Sprachsignale auf verschiedene Trägerfrequenzen moduliert, damit der Empfänger sie innerhalb des Übertragungsbereichs auf die gewünschte Bandbreite seiner Wahl abstimmen kann.
- Ein weiterer technischer Grund ist Antenne Größe Die Antennengröße ist umgekehrt proportional zur Frequenz des abgestrahlten Signals. Die Reihenfolge der Antennenaperturgröße beträgt mindestens eins zu einem Zehntel der Wellenlänge des Signals. Seine Größe ist nicht praktikabel, wenn das Signal 5 kHz beträgt. Eine Erhöhung der Frequenz durch Modulationsprozess verringert sicherlich die Höhe der Antenne.
- Die Modulation ist wichtig, um die Signale über große Entfernungen zu übertragen, da es nicht möglich ist, niederfrequente Signale über größere Entfernungen zu senden.
- In ähnlicher Weise ist die Modulation auch wichtig, um mehr Kanäle für Benutzer zuzuweisen und die Störfestigkeit zu erhöhen.
Um detaillierte Informationen zu Modulationstechniken zu erhalten, teilen Sie uns die Arten von Modulationstechniken mit Signale im Modulationsprozess .
Signal modulieren
Dieses Signal wird auch als Nachrichtensignal bezeichnet. Es enthält die Daten, die übertragen werden müssen, und wird daher als Nachrichtensignal bezeichnet. Es wird als Basisbandsignal betrachtet, bei dem es einem Modulationsprozess unterzogen wird, um gesendet oder kommuniziert zu werden. Aus diesem Grund ist es das Modulationssignal.
Trägersignal
Dies ist der hohe Frequenzbereichssignalbereich mit bestimmten Amplituden-, Frequenz- und Phasenpegeln, der jedoch keine Daten enthält. Es wird also als Trägersignal bezeichnet, da es leer ist. Dies wird einfach verwendet, um die Nachricht nach dem Modulationsprozess an den Empfängerabschnitt zu senden.
Moduliertes Signal
Das Folgesignal, das nach dem Modulationsverfahren erhalten wird, wird als moduliertes Signal bezeichnet. Dies ist das Produkt sowohl des Trägersignals als auch des Modulationssignals.
Verschiedene Modulationsarten
Die zwei Arten der Modulation: analoge und digitale Modulationstechniken wurden bereits diskutiert. Bei beiden Techniken werden die Basisbandinformationen in Hochfrequenzsignale umgewandelt, bei der analogen Modulation jedoch in diese RF-Kommunikation Signale sind ein kontinuierlicher Wertebereich, während dies bei der digitalen Modulation vorab festgelegte diskrete Zustände sind.
Arten der Modulation
Analoge Modulation
Bei dieser Modulation wird eine sich kontinuierlich ändernde Sinuswelle als Trägerwelle verwendet, die das Nachrichtensignal oder das Datensignal moduliert. Die allgemeine Funktion der Sinuswelle ist in der folgenden Abbildung dargestellt, in der drei Parameter geändert werden können, um eine Modulation zu erhalten - sie sind hauptsächlich Amplitude, Frequenz und Phase Arten der analogen Modulation sind:
- Amplitudenmodulation (AM)
- Frequenzmodulation (FM)
- Phasenmodulation (PM)
Im Amplitudenmodulation Die Amplitude der Trägerwelle wird proportional zum Nachrichtensignal variiert, und die anderen Faktoren wie Frequenz und Phase bleiben konstant. Das modulierte Signal ist in der folgenden Abbildung dargestellt und sein Spektrum besteht aus einem unteren Frequenzband, einem oberen Frequenzband und Trägerfrequenzkomponenten. Diese Art der Modulation erfordert eine größere Bandbreite und mehr Leistung. Das Filtern ist bei dieser Modulation sehr schwierig.
Arten der analogen Modulation
Frequenzmodulation (FM) variiert die Frequenz des Trägers proportional zum Nachrichten- oder Datensignal, während andere Parameter konstant gehalten werden. Der Vorteil von FM gegenüber AM ist die stärkere Unterdrückung von Rauschen auf Kosten der Bandbreite in FM. Es wird in Anwendungen wie Radio, Radar, seismischer Telemetrie-Prospektion usw. verwendet. Der Wirkungsgrad und die Bandbreiten hängen vom Modulationsindex und der maximalen Modulationsfrequenz ab.
Im Phasenmodulation wird die Trägerphase entsprechend dem Datensignal variiert. Bei dieser Art der Modulation wirkt sich eine Änderung der Phase auch auf die Frequenz aus, so dass diese Modulation auch unter Frequenzmodulation fällt.
Die analoge Modulation (AM, FM und PM) ist rauschempfindlicher. Wenn Rauschen in ein System eindringt, bleibt es bestehen und wird bis zum Endempfänger übertragen. Daher kann dieser Nachteil durch die digitale Modulationstechnik überwunden werden.
AM
Digitale Modulation
Für eine bessere Qualität und effiziente Kommunikation wird die digitale Modulationstechnik verwendet. Die Hauptvorteile der digitalen Modulation gegenüber der analogen Modulation umfassen die zulässige Leistung, die verfügbare Bandbreite und die hohe Störfestigkeit. Bei der digitalen Modulation wird ein Nachrichtensignal von einer analogen in eine digitale Nachricht umgewandelt und dann unter Verwendung einer Trägerwelle moduliert.
Die Trägerwelle wird getastet oder ein- und ausgeschaltet, um Impulse zu erzeugen, so dass das Signal moduliert wird. Ähnlich wie beim Analog entscheiden hier die Parameter wie Amplitude, Frequenz und Phasenänderung der Trägerwelle über die Art der digitalen Modulation.
Das Arten der digitalen Modulation basieren auf der Art des verwendeten Signals und der verwendeten Anwendung, wie z. B. Amplitudenumtastung, Frequenzumtastung, Phasenumtastung, differentielle Phasenumtastung, Quadratur-Phasenumtastung, minimale Umschalttaste, Gaußsche minimale Umschalttaste, orthogonale Frequenzmultiplexung usw. , wie in der Abbildung gezeigt.
Die Amplitudenumtastung ändert die Amplitude der Trägerwelle basierend auf dem Basisbandsignal oder dem Nachrichtensignal, das im digitalen Format vorliegt. Es wird für Low-Band-Anforderungen verwendet und ist geräuschempfindlich.
Bei der Frequenzumtastung wird die Frequenz der Trägerwelle für jedes Symbol in den digitalen Daten variiert. Es benötigt größere Bandbreiten, wie in der Abbildung gezeigt. In ähnlicher Weise ändert die Phasenumtastung die Phase des Trägers für jedes Symbol und ist weniger empfindlich gegenüber Rauschen.
Frequenzmodulation
Um eine frequenzmodulierte Welle zu erzeugen, wird die Frequenz der Funkwelle entsprechend der Amplitude des Eingangssignals variiert.
Frequenzmodulation
Wenn die Audiowelle mit der des Hochfrequenzträgersignals moduliert wird, ändert das erzeugte Frequenzsignal seinen Frequenzpegel. Die Variation, um die sich die Welle nach oben und unten bewegt, ist zu beachten. Dies wird als Abweichung bezeichnet und im Allgemeinen als kHz-Abweichung dargestellt.
Wenn das Signal beispielsweise eine Abweichung von + oder - 3 kHz aufweist, wird es als ± 3 kHz dargestellt. Dies bedeutet, dass das Trägersignal eine Auf- und Abwärtsabweichung von 3 kHz aufweist.
Rundfunkstationen, die einen sehr hohen Frequenzbereich im Frequenzspektrum (im Bereich von 88,5 - 108 MHz) benötigen, benötigen mit Sicherheit eine große Abweichung von fast ± 75 kHz. Dies wird als Breitbandfrequenzmodulation bezeichnet. Die Signale in diesem Bereich können die hohe Übertragungsqualität unterstützen, während sie auch eine höhere Bandbreite erfordern. Im Allgemeinen sind 200 kHz für jedes WBFM zulässig. Und für Schmalband-FM reicht eine Abweichung von ± 3 kHz aus.
Bei der Implementierung einer FM-Welle ist es vorteilhafter, den Effektivitätsbereich der Modulation zu kennen. Dies ist der Parameter bei der Angabe von Faktoren wie der Kenntnis der Art des Signals, ob Breitband- oder Schmalband-FM-Signal. Dies hilft auch sicherzustellen, dass die gesamten Empfänger oder Sender im System so programmiert sind, dass sie sich an den standardisierten Modulationsbereich anpassen, da dies Auswirkungen auf Faktoren wie den Kanalabstand, die Bandbreite des Empfängers und andere hat.
Zur Angabe des Modulationspegels sind also die Parameter Modulationsindex und Abweichungsverhältnis zu bestimmen.
Der Unterschied Arten der Frequenzmodulation das Folgende einschließen.
Schmalband FM
- Dies wird als die Art der Frequenzmodulation bezeichnet, bei der der Modulationsindexwert zu minimal ist.
- Wenn der Modulationsindexwert ist<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.
- Der maximale Bereich der Modulationsfrequenz beträgt 3 kHz
- Der maximale Frequenzabweichungswert beträgt 75 kHz
Breitband FM
- Dies wird als die Art der Frequenzmodulation bezeichnet, bei der der Modulationsindexwert groß ist.
- Wenn der Modulationsindexwert> 0,3 ist, gibt es mehr als zwei Seitenbänder mit einer Bandbreite, die doppelt so groß ist wie das Modulationssignal. Wenn der Modulationsindexwert zunimmt, erhöht sich die Anzahl der Seitenbänder. Daher wird β> 0,3 als Schmalbandfrequenzmodulation bezeichnet.
- Der maximale Bereich der Modulationsfrequenzen liegt zwischen 30 Hz und 15 kHz
- Der maximale Frequenzabweichungswert beträgt 75 kHz
- Diese Frequenzmodulation benötigt einen höheren Bandbreitenbereich, der der Schmalbandfrequenzmodulation fast 15-mal voraus ist.
Die anderen Arten von Modulationstechniken, die im Kommunikationssystem verwendet werden, sind:
- Binäre Phasenumtastung
- Differenzielle Phasenumtastung
- Differenzielle Quadratur-Phasenumtastung
- Versetzte Quadratur-Phasenumtastung
- Audio FSK
- Multi FSK
- Zweifarbiger FSK
- Minimale Umschalttaste
- Gaußsche minimale Umschalttaste
- Trellis-codierte Modulationsart
Vorteile verschiedener Modulationsarten
Für Übertragungszwecke ist die Größe der Antenne muss sehr groß sein, bevor die Modulationstechnik nicht vorgeschlagen wurde. Das Kommunikationsniveau wird eingeschränkt, da es keine Fernkommunikation mit null Verzerrungsstufen gibt.
Mit der Entwicklung der Modulation bietet die Verwendung viele Vorteile Kommunikationssysteme . Und die Vorteile der Modulation sind:
- Die Größe der Antenne kann verringert werden
- Es findet keine Art von Signalkonsolidierung statt
- Der Kommunikationsbereich wird erweitert
- Es besteht die Möglichkeit des Multiplexens
- Man kann die Bandbreite gemäß den Anforderungen anpassen
- Die Empfangsqualität wird erhöht
- Bessere Leistung und Effektivität
Anwendungen verschiedener Modulationsarten
Es gibt eine breite Palette verschiedener Modulationstechniken und diese sind:
- Implementiert in Musikmisch- und Magnetbandaufzeichnungssystemen
- Verfolgung der EEG-Überwachung für neugeborene Kinder
- Wird in der Telemetrie verwendet
- Benutzt in Radar
- FM-Übertragungstechniken
Um diesen Artikel nicht komplex zu machen, wurden einige mathematische Gleichungen und detaillierte Informationen zu digitalen Kommunikationssystemen davon ausgenommen. Die Bemühungen, diesen Artikel herauszubringen, stellen jedoch grundlegende Informationen zu verschiedenen Themen sicher Arten der Modulation im Kommunikationssystem . Es ist auch wichtiger, eine klare Vorstellung davon zu haben, was die sind
