Модуляция и демодуляция сигнала
Модуляция- изменение информативных параметров некоторых первичных физических процессов (сигналов), рассматриваемых как носители информации, в соответствии с передаваемой (включаемой и сигнал) информацией.
Виды модуляции связаны с типом сигнала-носителя:
1) сигнал-носитель – фиксированный уровень, например, значение напряжения:
U(t)
Uн
t
В этом случае возможна только прямая модуляция, при которой изменение уровня напряжения означает передачу того или иного сигнала.
Например, выполнить прямую модуляцию дискретного сигнала 01102. Зададимся следующими модификациями напряжения Uн для передачи двоичной цифры: при уменьшении нормального уровня напряжения на DUм передается двоичный 0, при увеличении нормального уровня на ту же величину передается двоичная 1. Для кодирования повторений цифр зададимся дискретой времени Dt, в течение которой передается одна цифра. Тогда получим результат, показанный на рисунке:
U(t)
DUм
Uн
DUм
Dt Dt Dt Dt t
2) сигнал-носитель – колебания:
U(t)
Uн
Dt Dt Dt Dt t
Этот вид сигнала характеризуется тремя информационными параметрами – амплитудой, частотой и фазой, поэтому возможны три вида модуляции:
· амплитудная. Изменение амплитуды означает передачу того или иного сигнала.
Например, выполнить амплитудную модуляцию для дискретного сигнала 01102, если сигналом-носителем являются колебания. Зададимся модификациями амплитуды базового сигнала-носителя: пусть уменьшение амплитуды на величину DUм означает передачу двоичного 0, а увеличение на ту же величину – передачу двоичной 1. Тогда получим результат, показанный на рисунке:
U(t)
DUм Uн
DUм
t
· частотная. Изменение частоты колебаний передает дискретный сигнал.
Например, выполнить частотную модуляцию для дискретного сигнала 01102. Пусть увеличение колебаний в период времени T = 2Dt в 2 раза означает передачу двоичного 0, а увеличение в 3 раза – двоичной 1. Тогда результат модуляции представлен на рисунке:
U(t)
Uн
t
T T T T
· фазовая. Смена фазы передает дискретный сигнал.
Например, выполнить фазовую модуляцию для дискретного сигнала 01102. Пусть сдвиг по фазе на 90° означает передачу двоичной 1, отсутствие сдвига – двоичного 0. Тогда результат модуляции представлен на рисунке:
U(t)
Uн
t
3) сигнал-носитель – импульсы:
U(t)
Uн
t t t t
T T T
Аналогично колебаниям этот вид сигнала позволяет выполнять три вида модуляции:
· амплитудно-импульсная. Передача дискретного сигнала связана с изменением амплитуды импульсов.
Например, выполнить амплитудно-импульсную модуляцию для дискретного сигнала 01102. Зададимся модификациями амплитуды базового сигнала-носителя: пусть уменьшение амплитуды импульса на величину DUм означает передачу двоичного 0, а увеличение на ту же величину – передачу двоичной 1. Тогда результат модуляции представлен на рисунке:
U(t)
DUм Uн
DUм
t
T T T T
· частотно-импульсная. Передача дискретного сигнала связана с изменением частоты импульсов.
Например, выполнить частотно-импульсную модуляцию для сигнала 01102. Пусть увеличение частоты импульсов в период времени T в 2 раза означает передачу двоичного 0, а увеличение в 3 раза – двоичной 1. Тогда результат модуляции представлен на рисунке:
U(t)
Uн
t
T T T T
· время-импульсная. Передача дискретного сигнала связана с изменением продолжительности импульса t.
Например, выполнить время-импульсную модуляцию для сигнала 01102. Пусть увеличение продолжительности импульса на время Dt означает передачу двоичной 1, а уменьшение на ту же величину – передачу двоичного 0. Тогда результат модуляции представлен на рисунке:
U(t)
Uн
-Dt +Dt +Dt -Dt
Демодуляция– восстановление величин, вызвавших изменение параметров носителей при модуляции. Выполняется на принимающей стороне при известных условиях модуляции на передающей стороне.