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)

U_н

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 U_н для передачи двоичной цифры: при уменьшении нормального уровня напряжения на DU_м 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)

DU_м

U_н

DU_м

Dt Dt Dt Dt t

2) сигнал-носитель – колебания:

U(t)

U_н

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 DU_м означает передачу двоичного 0, а увеличение на ту же величину – передачу двоичной 1. Тогда получим результат, показанный на рисунке:

U(t)

DU_м U_н

DU_м

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)

U_н

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)

U_н

t

3) сигнал-носитель – импульсы:

U(t)

U_н

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 DU_м означает передачу двоичного 0, а увеличение на ту же величину – передачу двоичной 1. Тогда результат модуляции представлен на рисунке:

U(t)

DU_м U_н

DU_м

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)

U_н

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)

U_н

-Dt +Dt +Dt -Dt

Демодуляция– восстановление величин, вызвавших изменение параметров носителей при модуляции. Выполняется на принимающей стороне при известных условиях модуляции на передающей стороне.