Digital Modulation: Amplitude at Frequency

Module ng Dalas ng Radyo

Kahit na batay sa parehong mga konsepto, ang mga digital-modulation waveform ay mukhang ibang-iba sa kanilang mga katapat na analog.

Bagaman malayo sa pagkalipol, ang analog modulation ay hindi katugma sa isang digital na mundo. 

Hindi na namin nakatuon ang aming mga pagsisikap sa paglipat ng mga analog na alon mula sa isang lugar patungo sa isa pa. Sa halip, nais naming ilipat ang data: wireless networking, digitized audio signal, sensor sukat, at iba pa. Upang ilipat ang digital data, gumagamit kami ng digital modulation.

Gayunpaman, kailangan nating maging maingat, sa terminolohiya na ito. Ang "Analog" at "digital" sa kontekstong ito ay tumutukoy sa uri ng impormasyon na inilipat, hindi sa mga pangunahing katangian ng aktwal na ipinadala na mga alon. 

Ang parehong analog at digital modulation ay gumagamit ng maayos na magkakaibang mga signal; ang pagkakaiba ay ang isang analog-modulated signal ay demodulated sa isang analog baseband waveform, samantalang ang isang digital na binagong signal ay binubuo ng mga discrete unit modulation, na tinatawag na mga simbolo, na binibigyang kahulugan bilang digital data.

Mayroong mga analog at digital na bersyon ng tatlong uri ng modulation. Magsimula tayo sa malawak at dalas.

Module ng Amplitude ng Digital
Ang uri ng modulation na ito ay tinukoy bilang amplitude shift keying (ASK). Ang pinaka-pangunahing kaso ay "on-off keying" (OOK), at ito ay tumutugma halos direkta sa relasyon sa matematika na tinalakay sa pahina na nakatuon sa [[analog amplitude modulation]]: Kung gumagamit kami ng isang digital signal bilang baseband waveform, dumarami ang baseband at ang carrier ay nagreresulta sa isang modulated waveform na normal para sa mataas na lohika at "off" para sa mababang logic. Ang logic-high amplitude ay tumutugma sa modyul na indeks.

Oras ng Oras
Ang sumusunod na balangkas ay nagpapakita ng OOK na nabuo gamit ang isang 10 MHz carrier at isang 1 MHz digital clock signal. Nagpapatakbo kami sa kaharian ng matematika dito, kaya ang logic-high amplitude (at ang malawak na carrier) ay walang sukat na "1"; sa isang tunay na circuit maaari kang magkaroon ng isang 1 V carrier waveform at isang 3.3 V logic signal.

Maaaring napansin mo ang isang hindi pagkakapantay-pantay sa pagitan ng halimbawang ito at relasyon sa matematika na tinalakay sa pahina ng [[Amplitude Modulation]]]: hindi namin binago ang signal ng baseband. Kung nakikipag-ugnayan ka sa isang pangkaraniwang DC-kaisa ng digital na pagbagong, walang kinakailangang pataas na paglilipat dahil ang signal ay nananatili sa positibong bahagi ng y-axis.

Kadalasan ng Domain
Narito ang kaukulang spectrum:




Ihambing ito sa spectrum para sa modyul ng amplitude na may isang alon ng 1 MHz:




Karamihan sa spectrum ay pareho - isang spike sa dalas ng carrier (fC) at isang spike sa fC kasama ang dalas ng baseband at fC minus ang dalas ng baseband. 

Gayunpaman, ang ASK spectrum ay mayroon ding mas maliit na mga spike na tumutugma sa ika-3 at ika-5 na pagkakaisa: Ang pangunahing dalas (fF) ay 1 MHz, na nangangahulugang ang ika-3 na harmonik (f3) ay 3 MHz at ang 5th harmonic (f5) ay 5 MHz . Kaya mayroon kaming mga spike sa fC plus / minus fF, f3, at f5. At sa totoo lang, kung palalawakin mo ang balangkas, makikita mo na ang mga spike ay magpatuloy ayon sa pattern na ito.

Ginagawa nitong perpektong kahulugan. Ang isang pang-apat na pagbabagong-anyo ng isang parisukat na alon ay binubuo ng isang sine wave sa pangunahing dalas kasama ang pagbaba-amplitude sine waves sa kakaibang mga pagkakaisa, at ang nakakapinsalang nilalaman na ito ay nakikita natin sa spectrum na ipinakita sa itaas.

Ang diskusyon na ito ay humahantong sa amin sa isang mahalagang praktikal na punto: biglang pagbalhin ng mga paglipat na nauugnay sa mga digital na mga scheme ng modulation na gumawa (hindi kanais-nais) na mas mataas na dalas na nilalaman. Dapat nating tandaan ito kapag isinasaalang-alang namin ang aktwal na bandwidth ng modulated signal at ang pagkakaroon ng mga frequency na maaaring makagambala sa iba pang mga aparato.

Module ng Dalas ng Dalas
Ang ganitong uri ng modulation ay tinatawag na frequency shift keying (FSK). Para sa aming mga layunin hindi kinakailangan upang isaalang-alang ang isang matematika expression ng FSK; sa halip, maaari nating tukuyin na magkakaroon tayo ng dalas f1 kapag ang data ng baseband ay lohika 0 at dalas f2 kapag ang data ng baseband ay lohika 1.

Oras ng Oras
Ang isang paraan ng pagbuo ng handa na para sa paghahatid ng FSK waveform ay ang unang lumikha ng isang analog baseband signal na lumipat sa pagitan ng f1 at f2 ayon sa digital na data. Narito ang isang halimbawa ng isang FSK baseband waveform na may f1 = 1 kHz at f2 = 3 kHz. Upang matiyak na ang isang simbolo ay ang parehong tagal para sa lohika 0 at lohika 1, gumagamit kami ng isang 1 kHz cycle at tatlong 3 kHz cycle.

Ang baseband waveform ay pagkatapos ay inilipat (gamit ang isang panghalo) hanggang sa dalas ng carrier at ipinadala. Ang diskarte na ito ay partikular na madaling gamitin sa mga system na tinukoy ng software na radyo: ang analog na baseband waveform ay isang mababang-dalas na signal, at sa gayon maaari itong mabuo sa matematika at pagkatapos ay ipinakilala sa kaharian ng isang DAC. Ang paggamit ng isang DAC upang lumikha ng mataas na dalas na signal na ipinadala ay magiging mas mahirap.

Ang isang mas konsepto na direkta na paraan upang maipatupad ang FSK ay ang pagkakaroon lamang ng dalawang senyas ng carrier na may iba't ibang mga frequency (f1 at f2); ang isa o ang iba pa ay naka-ruta sa output depende sa antas ng logic ng binary data. 

Nagreresulta ito sa isang pangwakas na ipinadala na alon na lumilipat nang bigla sa pagitan ng dalawang dalas, tulad ng baseband FSK waveform sa itaas maliban na ang pagkakaiba sa pagitan ng dalawang dalas ay mas maliit na nauugnay sa average na dalas. Sa madaling salita, kung titingnan mo ang isang plot ng oras-domain, mahirap na biswal na makilala ang mga seksyon ng f1 mula sa mga seksyon ng f2 dahil ang pagkakaiba sa pagitan ng f1 at f2 ay maliit lamang na maliit na bahagi ng f1 (o f2).

Kadalasan ng Domain
Tingnan natin ang mga epekto ng FSK sa dalas ng domain. Gagamitin namin ang aming parehong 10 MHz carrier frequency (o average na dalas ng carrier sa kasong ito), at gagamitin namin ang ± 1 MHz bilang paglihis. (Ito ay hindi makatotohanang, ngunit maginhawa para sa aming kasalukuyang mga layunin.) Kaya ang ipinadala na signal ay 9 MHz para sa lohika 0 at 11 MHz para sa lohika 1. Narito ang spectrum:

Tandaan na walang lakas sa "dalas ng carrier." Hindi ito nakakagulat, isinasaalang-alang na ang modulated signal ay hindi kailanman sa 10 MHz. Ito ay palaging nasa alinman sa 10 MHz minus 1 MHz o 10 MHz kasama ang 1 MHz, at ito ay tiyak na kung saan nakikita natin ang dalawang nangingibabaw na spike: 9 MHz at 11 MHz.

Ngunit ano ang tungkol sa iba pang mga frequency na naroroon sa spectrum na ito? Well, ang FSK spectral analysis ay hindi partikular na tuwid. Alam namin na magkakaroon ng karagdagang enerhiya ng Tenier na nauugnay sa biglaang mga paglipat sa pagitan ng mga dalas. 

Ito ay lumiliko na ang mga FSK ay nagreresulta sa isang uri ng spekular na function na para sa bawat dalas, ibig sabihin, ang isa ay nakasentro sa f1 at ang iba ay nakasentro sa f2. Ang account na ito para sa karagdagang dalas ng mga spike na nakikita sa magkabilang panig ng dalawang nangingibabaw na mga spike.

Buod
* Ang modulasyon ng digital na amplitude ay nagsasangkot ng iba't ibang laki ng isang alon ng carrier sa mga discrete section ayon sa binary data.

* Ang pinaka diretso na diskarte sa digital amplitude modulation ay on-off keying.

* Sa modyul na dalas ng digital, ang dalas ng isang carrier o isang baseband signal ay iba-iba sa mga hiwalay na mga seksyon ayon sa binary data.

* Kung ihahambing namin ang digital modulation sa analog modulation, nakikita namin na ang biglaang mga paglipat na nilikha ng digital modulation ay nagreresulta sa karagdagang enerhiya sa mga frequency na mas malayo mula sa carrier.

Mag-iwan ng mensahe 

Listahan ng Mensahe