Modulace

Základní druhy modulace Pro bezdrátový přenos informace na větší vzdálenosti je nutné přenášenou nízkofrekvenční informaci vtisknout (namodulovat) na nosnou vysokofrekvenční elektromagnetickou vlnu. Základní druhy modulace vyplývají z používaného signálu nosné vlny, který může být: sinusový impulsový

Základní druhy modulace s nosným sinusovým signálem Základní parametry sinusového signálu jsou : - amplituda Un - frekvence (kmitočet) W - fázový posuv  Pro modulaci platí, že typ modulace je odvozen od toho, který parametr je ovlivňován nf signálem. Ostatní parametry mají konstantní charakter. Ovlivňujeme-li nf modulačním signálem amplitudu Un a kmity se nepřerušují, nastává Amplitudová modulace AM Un – proměnná; W = konst.;  = konst.; Frekvenční modulace FM W – proměnná; Un = konst.;  = konst.; Fázová modulace PhM (FáM)  - proměnná; Un = konst; W = konst.;

Základní druhy modulace s nosným impulsovým signálem Základní parametry impulsového signálu jsou : - amplituda Un - šířka impulsu - š - posunutí náběžné hrany (čela) impulsu od základní polohy - p Pro modulaci platí, že typ modulace je odvozen od toho, který parametr je ovlivňován nf signálem. Ostatní parametry mají konstantní charakter. Ovlivňujeme-li nf modulačním signálem amplitudu Un nastává : Impulsová (pulsní) amplitudová modulace PAM Un – proměnná; š = konst.; p = konst.; Impulsová (pulsní) šířková modulace PŠM š – proměnná; Un = konst.; p = konst.; Impulsová (pulsní) polohová modulace PPM p - proměnná; Un = konst; š = konst.; Jednotlivé parametry impulsového signálu lze zakódovat číslicovým dvojkovým kódem, pak se jedná o impulsovou kódovou modulaci PCM. t (s) U (V) Un Un p p š š

Amplitudová modulace AM Při amplitudové modulaci se amplituda Un vf nosné vlny mění podle okamžité hodnoty amplitudy Um nízkofrekvenčního modulačního signálu. Kmitočet f (W) i fáze  vf nosné vlny zůstávají konstantní. Podmínky amplitudové modulace AM: Un – proměnná; W = konst.;  = konst.;

Frekvenční (kmitočtová) modulace FM Podmínky frekvenční modulace FM W – proměnná; Un = konst.;  = konst.; Při frekvenční modulaci se kmitočet vf nosné vlny mění podle okamžité hodnoty amplitudy Um nízkofrekvenčního modulačního signálu. Amplituda Un a fáze  vf nosné vlny zůstávají konstantní. Zvyšuje-li se v kladné půlperiodě amplituda Um, zvyšuje se frekvence vf nosné vlny. Zvyšuje-li se v záporné půlperiodě amplituda Um, snižuje se frekvence vf nosné vlny.

Fázová modulace PhM Podmínky fázové modulace PhM  – proměnná; Un = konst.; W = konst.; Při fázové modulaci se fáze vf nosné vlny mění podle okamžité hodnoty amplitudy Um nízkofrekvenčního modulačního signálu. Amplituda Un a kmitočet W vf nosné vlny zůstávají konstantní. Modulující vlnou se mění fáze nosné vlny. Změna fáze může být při kladné okamžité hodnotě modulačního signálu kladná a při záporné změně záporná, popř. naopak. Nejstrmější změna fáze nastává vždy při změně modulující vlny. Tam, kde změna modulující vlny nenastává, nemění se ani fáze nosné vlny. U fázové modulace se obvykle udává fázový zdvih Δφ.

Impulsová modulace

Základní druhy modulace s nosným impulsovým signálem Základní parametry impulsového signálu jsou : - amplituda Un - šířka impulsu - š - posunutí náběžné hrany (čela) impulsu od základní polohy - p Pro modulaci platí, že typ modulace je odvozen od toho, který parametr je ovlivňován nf signálem. Ostatní parametry mají konstantní charakter. Ovlivňujeme-li nf modulačním signálem amplitudu Un nastává : Impulsová (pulsní) amplitudová modulace PAM Un – proměnná; š = konst.; p = konst.; Impulsová (pulsní) šířková modulace PŠM š – proměnná; Un = konst.; p = konst.; Impulsová (pulsní) polohová modulace PPM p - proměnná; Un = konst; š = konst.; Jednotlivé parametry impulsového signálu lze zakódovat číslicovým dvojkovým kódem, pak se jedná o impulsovou kódovou modulaci PCM. t (s) U (V) Un Un p p š š

PAM - impulsově amplitudová modulace Signál získaný impulsovou amplitudovou modulací (PAM) je tvořen impulsy se stejnou šířkou a periodou, amplituda impulsu sleduje okamžitou hodnotu spojitého vzorkovaného signálu v okamžiku vzorkování. Systém PAM lze použít pouze na kratších přenosových trasách s nízkou hladinou šumu. vzorkování PAM modulace

PŠM - impulsově šířková modulace Při impulsové šířkové modulaci (PŠM) je Informace o amplitudě signálu v okamžiku vzorkování zachycena šířkou impulsů. Amplituda impulsů získaných touto modulací je konstantní a nenese žádnou informaci. Na přijímací straně je proto možno amplitudovým omezením omezit zašumění signálu – v tom je přednost PŠM před PAM. vzorkování PŠM modulace

PPM - impulsově polohová modulace Při vytvoření signálu impulsovou polohovou modulací (PPM) je informace o amplitudě vzorků vyjádřena okamžitou polohou (fází) impulsů. Amplituda i šířka impulsů zůstávají stejné a nenesou žádnou informaci. vzorkování PPM modulace

PCM - impulsově kódová modulace Při impulsové kódové modulaci (PCM) odpovídá každé kódové slovo na výstupu kvantizované amplitudě vzorku vstupního signálu. Přínos PCM spočívá v tom, že dvojková soustava PCM signálu má univerzální použití při zpracování i při přenosu informace, a jediným podstatným faktorem z hlediska dekódování PCM signálu je přítomnost či nepřítomnost kódového impulsu v přijatém kódovém slovu. Na příkladu jsou pro názornost použita 2 řádová místa – tedy 22 = 4 kvantizační hladiny. Jednotlivým vzorkům PAM se přiřadí hodnota vyjádřená v dvojkové soustavě podle příslušné kvantizační hladiny. Předností je tedy především malá citlivost na šum, rušení a snadná regenerace kódovaného signálu jeho tvarováním. Nevýhodou je potřeba vysokých přenosových rychlostí – PCM signál vyžaduje několikanásobně širší frekvenční pásmo než vzorkovaný spojitý signál. Zpracování a přenos může být v sériovém nebo paralelním kódu. Paralelní kód umožňuje vysokou přenosovou rychlost snížit.

PCM - impulsově kódová modulace (16 kvantizačních úrovní) 5 3 2 1 4 U (V) t (s) PCM - impulsově kódová modulace (16 kvantizačních úrovní) 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0

Otázky ke zkoušení Jaké jsou základní parametry sinusového signálu ? Jaké podmínky platí pro amplitudovou, frekvenční a fázovou modulaci ? Jaké jsou základní parametry impulsového signálu ? Jaké podmínky platí pro pulsněamplitudovou, pulsněšířkovou a pulsněpolohovou modulaci ? Popiš princip AM modulace. Popiš princip FM modulace. Popiš princip PhM modulace. Popiš princip PAM modulace. Popiš princip PŠM modulace. Popiš princip PPM modulace. Popiš princip PCM modulace.