Διαμόρφωση πλάτους και συχνότητας

Εισαγωγή:

Η μέθοδος τροποποίησης του φέροντος σήματος ως απόκριση στο σήμα του μηνύματος είναι γνωστή ως διαμόρφωση. Στη διαδικασία διαμόρφωσης, το σήμα ημιτονοειδούς κύματος υψηλής συχνότητας αναφέρεται ως σήμα φορέα. Το σήμα διαμόρφωσης είναι το όνομα που δίνεται στο σήμα εξόδου. Η διαμόρφωση είναι μια τεχνική επεξεργασίας σήματος που περιλαμβάνει τη μετατόπιση του εύρους συχνοτήτων του σήματος. Η διαμόρφωση χρησιμοποιείται για την ενίσχυση της εμβέλειας των σημάτων και επίσης για γρήγορη μετάδοση. Το ημιτονοειδές κύμα είναι μια γενικά χρησιμοποιούμενη καμπύλη που εξασφαλίζει ομαλές επαναλαμβανόμενες ταλαντώσεις. Η διαμόρφωση χρησιμοποιεί ημιτονοειδή κύματα. Η διαμόρφωση είναι ένας κλάδος της επιστήμης στα ηλεκτρονικά και τα συστήματα επικοινωνίας. Ένα παράδειγμα διαμόρφωσης φαίνεται στα ραδιοφωνικά σήματα.

Σώμα : 

Τύποι διαμόρφωσης

• Διαμόρφωση πλάτους: Σε αυτόν τον τύπο διαμόρφωσης, ένα σήμα φορέα με διαφορετικό πλάτος υπερτίθεται με ένα σήμα βάσης για να αλλάξει το πλάτος του βασικού σήματος ή να το διαμορφώσει, αλλά η συχνότητα και των δύο σημάτων παραμένει η ίδια.
• Διαμόρφωση συχνότητας: Σε αυτόν τον τύπο διαμόρφωσης, το σήμα φορέα με διαφορετική συχνότητα υπερτίθεται με το σήμα βάσης έτσι ώστε η συχνότητα του βασικού σήματος να μπορεί να αλλάξει ή να διαμορφωθεί. Το πλάτος και των δύο σημάτων παραμένει το ίδιο.
• Διαμόρφωση φάσης:Σε αυτόν τον τύπο διαμόρφωσης, η φάση του βασικού σήματος αλλάζει ή τροποποιείται μετά την υπέρθεση του με το σήμα φορέα.

Διαμόρφωση πλάτους

Στην αναλογική διαμόρφωση, εάν το πλάτος και η διάρκεια ενός παλμού μεταβάλλονται από τις στιγμιαίες τιμές οποιουδήποτε σήματος διαμόρφωσης ζώνης βάσης, τότε αυτό ονομάζεται Διαμόρφωση πλάτους παλμού ή Διαμόρφωση διάρκειας/πλάτους παλμού ή διαμόρφωση θέσης παλμού.

Στην ψηφιακή διαμόρφωση, η τεχνική διαμόρφωσης που χρησιμοποιείται είναι γνωστή ως Pulse Code Modulation, όπου το αναλογικό σήμα μετατρέπεται σε ψηφιακή μορφή 1s και 0s. Το προκύπτον είναι ένας κωδικοποιημένος παλμός γνωστός ως PCM. Αναπτύσσεται επίσης ως Delta Modulation (DM).

Διαμόρφωση συχνότητας:

Εάν η συχνότητα οποιουδήποτε φέροντος κύματος μεταβάλλεται ανάλογα με τη στιγμιαία τιμή ενός σήματος διαμόρφωσης, τότε μια τέτοια μέθοδος είναι γνωστή ως Διαμόρφωση συχνότητας. Μπορεί να γίνει η βάση για την εναλλαγή σήματος με σήμα δικτύου σε διαφορετικές συχνότητες αλλά με το ίδιο πλάτος, ακόμα κι αν το σήμα συχνότητας είναι κανονικό.

Πλεονεκτήματα της διαμόρφωσης συχνότητας:

Ανθεκτικό στον θόρυβο:Η μείωση του θορύβου περιβάλλοντος είναι ένα από τα βασικά πλεονεκτήματα της διαμόρφωσης συχνότητας , την οποία ο ραδιοτηλεοπτικός τομέας έχει αγκαλιάσει εκτενώς. Επειδή ο περισσότερος θόρυβος βασίζεται στο πλάτος, μπορεί να εξαλειφθεί με την αποστολή του σήματος μέσω ενός περιοριστή, ο οποίος προκαλεί μόνο αλλαγές στη συχνότητα εμφάνισης.

Οι διακυμάνσεις της ισχύος του σήματος δεν επηρεάζονται:Οποιεσδήποτε αλλαγές στην ένταση του σήματος μπορούν να αφαιρεθούν με τον ίδιο τρόπο που μπορεί να αφαιρεθεί ο θόρυβος πλάτους. Διαμόρφωση συχνότητας είναι ιδιαίτερα κατάλληλο για εφαρμογές για κινητές συσκευές, όπου τα επίπεδα σήματος παρουσιάζουν συχνά διακυμάνσεις, καθώς δεν υποφέρουν από διακυμάνσεις του πλάτους του ήχου λόγω αλλαγών στο επίπεδο του σήματος.

Είναι πιο αποτελεσματικό από μια ποικιλία άλλων τρόπων. Επειδή οι γραμμικοί ενισχυτές είναι εγγενώς αναποτελεσματικοί, η χρήση μη γραμμικών ενισχυτών, όπως η κατηγορία C και άλλες σχετικές συσκευές οδηγεί σε υψηλότερα επίπεδα απόδοσης πομπού.

Γιατί απαιτείται διαμόρφωση στα συστήματα επικοινωνίας;

Ζούμε σε μια ψηφιακά εξελιγμένη εποχή όπου η χρήση καλωδίων για να παραμείνετε συνδεδεμένοι με όλους δεν είναι πλέον απαραίτητη. Μέσα σε λίγα λεπτά, μηνύματα, πληροφορίες και σήματα αποστέλλονται από το ένα μέρος του πλανήτη στο άλλο. Για τη γρήγορη μετάδοση μηνυμάτων, η διαδικασία διαμόρφωσης είναι ζωτικής σημασίας.

Μερικοί από τους λόγους για τους οποίους χρειαζόμαστε διαμόρφωση είναι οι εξής:

• Δεν είναι δυνατό να κατασκευαστεί μια κεραία για την ακτινοβολία του παρεχόμενου σήματος βάσης, ώστε να είναι της τάξης του μεγέθους του μήκους κύματος του εκπεμπόμενου σήματος. Για παράδειγμα, εάν υπάρχει σήμα μήκους κύματος λ, το μήκος των κεραιών θα πρέπει να είναι τουλάχιστον λ/4, ώστε να είναι δυνατή η ομαλή μετάδοση.
• Εάν μεταδώσουμε απευθείας το σήμα, η αναλογία της υψηλότερης προς τη χαμηλότερη συχνότητα γίνεται πολύ υψηλή. Ως εκ τούτου, η μετάδοση είναι πολύ δύσκολη. Αλλά με τη διαμόρφωση της μετάδοσης με το φέρον σήμα, η αναλογία της υψηλότερης προς τη χαμηλότερη συχνότητα γίνεται χαμηλή και ως εκ τούτου η μετάδοση καθίσταται δυνατή.
• Η ασύρματη επικοινωνία είναι δυνατή λόγω διαμόρφωσης. Η διαμόρφωση βοηθά στη μετάδοση σημάτων σε μεγάλες αποστάσεις. Ως εκ τούτου, αυτή η τεχνολογία χρησιμοποιείται στα κινητά τηλέφωνα στις μέρες μας, έτσι ώστε να είναι δυνατή η αποτελεσματική κινητή επικοινωνία.
• Η διαμόρφωση είναι επίσης σημαντική για τη διαφοροποίηση μεταξύ δύο διαφορετικών σημάτων μηνυμάτων. Μετά τη διαμόρφωση του φέροντος σήματος, κάθε σήμα δίνεται με συγκεκριμένο πλάτος, συχνότητα και μήκος κύματος, έτσι ώστε να μπορεί να μεταδοθεί και να ληφθεί μόνο από εκείνους για τους οποίους υποτίθεται ότι είναι το μήνυμα.
• Πριν από τη μετάδοση, το αρχικό μήνυμα ζώνης βάσης χαμηλής συχνότητας ή το σήμα πληροφοριών πρέπει να μεταφραστεί σε κύμα υψηλής συχνότητας, έτσι ώστε το μεταφρασμένο σήμα να διατηρεί τις πληροφορίες που περιλαμβάνονται στο αρχικό σήμα. Για να το κάνουμε αυτό, χρησιμοποιούμε ένα σήμα υψηλής συχνότητας που ονομάζεται φέρον κύμα και μια διαδικασία που ονομάζεται διαμόρφωση για να επισυνάψουμε πληροφορίες σε αυτό. Το φέρον κύμα μπορεί να είναι είτε συνεχές (ημιτονοειδές) είτε παλμικό.
• Η ισχύς που εκπέμπεται αυξάνεται με τη μείωση, δηλαδή την αυξανόμενη συχνότητα για το ίδιο μήκος κεραίας. Ως αποτέλεσμα, η αποτελεσματική ισχύς που εκπέμπεται από ένα σήμα ζώνης βάσης με μεγάλο μήκος κύματος θα ήταν χαμηλή. Χρειαζόμαστε υψηλή ισχύ για καλή μετάδοση. Ως εκ τούτου, υπάρχει ανάγκη για μετάδοση υψηλής συχνότητας.

Συμπέρασμα :

Σε αυτό το άρθρο, μάθαμε για τη διαμόρφωση συχνότητας. Το σήμα φορέα με διαφορετική συχνότητα που υπερτίθεται με το σήμα βάσης έτσι ώστε η συχνότητα του σήματος βάσης να μπορεί να αλλάξει ή να διαμορφωθεί. Αυτή η τεχνολογία χρησιμοποιείται στις τηλεπικοινωνίες, τις ραδιοφωνικές εκπομπές, την επεξεργασία σήματος, τους υπολογιστές κ.λπ.  Επίσης, μάθαμε τους διαφορετικούς διαμορφωτές και την εφαρμογή των διαμορφωτών συχνότητας. Για να κατανοήσετε καλύτερα αυτό το κεφάλαιο, άλλα θέματα όπως Διαμόρφωση πλάτους , η διάδοση των κυμάτων EM και η διάδοση κυμάτων εδάφους ή επιφανείας προτείνονται στον χρήστη.