Đối mặt với những khái niệm mới trong cuộc sống hàng ngày, nhiều người cố gắng tìm câu trả lời cho câu hỏi của họ. Đó là cho rằng nó là cần thiết để mô tả bất kỳ hiện tượng. Một trong số đó là một thứ như điều chế. Nó sẽ được thảo luận thêm.
Mô tả chung
Điều chế là quá trình thay đổi một hoặc toàn bộ tập hợp các thông số dao động tần số cao phù hợp với quy luật thông tin tần số thấp. Kết quả của việc này là chuyển phổ của tín hiệu điều khiển đến vùng tần số cao, vì việc phát sóng hiệu quả vào không gian đòi hỏi tất cả các bộ thu phát hoạt động ở các tần số khác nhau mà không làm gián đoạn lẫn nhau. Nhờ quá trình này, các dao động thông tin được đặt trên một sóng mang đã biết trước. Tín hiệu điều khiển chứa thông tin được truyền đi. Dao động tần số cao đảm nhận vai trò của một sóng mang thông tin, do đó nó có được trạng thái của một sóng mang. Tín hiệu điều khiển chứa dữ liệu đã truyền. Có nhiều loại điều chế khác nhau, phụ thuộc vào dạng sóng nào được sử dụng: hình chữ nhật, hình tam giác hoặc một số dạng khác. Với một tín hiệu rời rạc, thông lệ nói về thao tác. Vì thế,điều chế là một quá trình bao gồm các dao động, vì vậy nó có thể là tần số, biên độ, pha, v.v.
Giống
Bây giờ chúng ta có thể xem xét những loại hiện tượng này đang tồn tại. Về bản chất, điều chế là quá trình một sóng tần số thấp được truyền bởi một sóng tần số cao. Các loại sau đây thường được sử dụng nhất: tần số, biên độ và pha. Với điều chế tần số, sự thay đổi tần số xảy ra, với điều chế biên độ, biên độ và với điều chế pha, pha. Ngoài ra còn có các loài hỗn hợp. Điều chế và điều biến xung là các loại riêng biệt. Trong trường hợp này, các tham số của dao động tần số cao thay đổi một cách bất thường.
Điều chế biên độ
Trong các hệ thống có kiểu thay đổi này, biên độ của sóng mang thay đổi ở tần số cao với sự trợ giúp của sóng điều biến. Khi phân tích các tần số ở đầu ra, không chỉ các tần số đầu vào được tiết lộ, mà còn cả tổng và sự khác biệt của chúng. Trong trường hợp này, nếu điều chế là một sóng phức tạp, chẳng hạn như tín hiệu lời nói bao gồm nhiều tần số, thì tổng và hiệu của các tần số sẽ yêu cầu hai băng tần, một bên dưới sóng mang và một ở trên. Chúng được gọi là bên: trên và dưới. Đầu tiên là một bản sao của tín hiệu âm thanh gốc được dịch chuyển theo một tần số nhất định. Dải dưới là bản sao của tín hiệu gốc đã bị đảo ngược, tức là các tần số cao ban đầu là các tần số thấp hơn ở phía dưới.
Dải bên dưới là hình ảnh phản chiếu của dải bên trên so với tần số sóng mang. Một hệ thống sử dụng điều chế biên độ,truyền sóng mang và cả hai phía được gọi là hai chiều. Sóng mang không chứa thông tin hữu ích nên có thể bị loại bỏ, nhưng trong mọi trường hợp, băng thông tín hiệu sẽ gấp đôi ban đầu. Việc thu hẹp băng tần đạt được bằng cách thay thế không chỉ sóng mang mà còn thay thế một trong những sóng phụ, vì chúng chứa một thông tin. Loại này được gọi là điều chế SSB với sóng mang bị triệt tiêu.
Giải điều chế
Quá trình này yêu cầu trộn tín hiệu đã điều chế với sóng mang có cùng tần số với sóng mang do bộ điều chế phát ra. Sau đó, tín hiệu ban đầu thu được dưới dạng tần số hoặc dải tần riêng biệt, rồi được lọc khỏi các tín hiệu khác. Đôi khi việc tạo sóng mang để giải điều chế diễn ra tại chỗ, và nó không phải lúc nào cũng trùng với tần số sóng mang trên chính bộ điều chế. Do sự khác biệt nhỏ giữa các tần số, sự không khớp xuất hiện, điều này thường xảy ra đối với các mạch điện thoại.
Điều chế xung
Điều này sử dụng tín hiệu băng tần cơ sở kỹ thuật số, có nghĩa là nó cho phép nhiều hơn một bit trên mỗi baud được mã hóa bằng cách mã hóa tín hiệu dữ liệu nhị phân thành tín hiệu đa cấp. Các bit của tín hiệu nhị phân đôi khi được chia thành từng cặp. Đối với một cặp bit, có thể sử dụng bốn tổ hợp, với mỗi cặp được biểu diễn bằng một trong bốn mức biên độ. Một tín hiệu được mã hóa như vậy có đặc điểm là tốc độ truyền điều chế bằng một nửa so với tín hiệu dữ liệu ban đầu, vì vậy nó có thể được sử dụng đểđiều chế biên độ theo cách thông thường. Cô ấy đã tìm thấy ứng dụng của mình trong liên lạc vô tuyến.
Điều chế tần số
Hệ thống điều chế này giả định rằng tần số của sóng mang sẽ thay đổi theo hình dạng của tín hiệu điều chế. Loại này vượt trội hơn loại biên độ về khả năng chống lại một số ảnh hưởng có sẵn trên mạng điện thoại, vì vậy nó nên được sử dụng ở tốc độ thấp, nơi không cần thu hút dải tần lớn.
Điều chế biên độ pha
Để tăng số bit trên mỗi baud, bạn có thể kết hợp điều chế pha và biên độ.
Một trong những phương pháp điều chế pha biên độ hiện đại có thể được gọi là phương pháp dựa trên sự truyền của một số sóng mang. Ví dụ, trong một số ứng dụng, 48 sóng mang được sử dụng, cách nhau bởi băng thông 45 Hz. Bằng cách kết hợp AM và PM, tối đa 32 trạng thái rời rạc được phân bổ cho mỗi sóng mang trên mỗi chu kỳ truyền riêng lẻ, để có thể mang 5 bit trên mỗi baud. Nó chỉ ra rằng toàn bộ tập hợp này cho phép bạn truyền 240 bit mỗi baud. Khi hoạt động ở 9600 bps, tốc độ điều chế chỉ cần 40 baud. Một con số thấp như vậy là khá phù hợp với các bước nhảy biên độ và pha vốn có trong mạng điện thoại.
PCM
Loại này thường được coi là hệ thống phát tín hiệu tương tự, chẳng hạn như giọng nói ở dạng kỹ thuật số. Kỹ thuật điều chế này không được sử dụng trong modem. Đây là định vị của tín hiệu tương tự vớiở tần số cao nhất của thành phần tín hiệu tương tự gấp đôi. Khi sử dụng các hệ thống như vậy trên mạng điện thoại, hiện tượng nhấp nháy xảy ra 8000 lần mỗi giây. Mỗi mẫu là một mức điện áp được mã hóa bằng mã bảy bit. Để thể hiện tốt nhất ngôn ngữ nói, mã hóa logarit được sử dụng. Bảy bit, cùng với bit thứ tám, cho biết sự hiện diện của tín hiệu, tạo thành một bộ tám.
Điều chế và phát hiện được yêu cầu để khôi phục tín hiệu tin nhắn, tức là quá trình ngược lại. Trong trường hợp này, tín hiệu được chuyển đổi theo cách phi tuyến tính. Các phần tử phi tuyến làm phong phú thêm phổ tín hiệu đầu ra với các thành phần phổ mới, và các bộ lọc được sử dụng để cô lập các thành phần tần số thấp. Điều chế và phát hiện có thể được thực hiện bằng cách sử dụng điốt chân không, bóng bán dẫn, điốt bán dẫn làm phần tử phi tuyến tính. Theo truyền thống, điốt bán dẫn điểm được sử dụng, vì điện dung đầu vào phẳng lớn hơn đáng kể.
Quan điểm hiện đại
Điều chế kỹ thuật số cung cấp nhiều dung lượng thông tin hơn và đảm bảo khả năng tương thích với nhiều loại dịch vụ dữ liệu kỹ thuật số. Ngoài ra, nó còn tăng tính bảo mật của thông tin, cải thiện chất lượng của hệ thống thông tin liên lạc và tăng tốc độ truy cập vào chúng.
Có một số hạn chế mà các nhà thiết kế của bất kỳ hệ thống nào phải đối mặt: công suất và băng thông cho phép, mức độ nhiễu nhất định của hệ thống truyền thông. Số lượng người dùng đang tăng lên mỗi ngàyhệ thống thông tin liên lạc, và nhu cầu về chúng cũng ngày càng tăng, đòi hỏi phải tăng tài nguyên vô tuyến. Điều chế kỹ thuật số khác hẳn so với tương tự ở chỗ sóng mang trong nó truyền một lượng lớn thông tin.
Khó khăn khi sử dụng
Các nhà phát triển hệ thống liên lạc vô tuyến kỹ thuật số phải đối mặt với nhiệm vụ chính như vậy - tìm ra sự thỏa hiệp giữa băng thông truyền dữ liệu và độ phức tạp của hệ thống về mặt kỹ thuật. Đối với điều này, nó là thích hợp để sử dụng các phương pháp điều chế khác nhau để có được kết quả mong muốn. Liên lạc vô tuyến cũng có thể được tổ chức bằng cách sử dụng các mạch thu và phát đơn giản nhất, nhưng đối với giao tiếp như vậy, một phổ tần số tỷ lệ với số lượng người dùng sẽ được sử dụng. Máy thu và máy phát phức tạp hơn yêu cầu ít băng thông hơn để phát cùng một lượng thông tin. Để chuyển sang các phương pháp truyền hiệu quả về mặt phổ, cần phải phức tạp hóa thiết bị cho phù hợp. Vấn đề này không phụ thuộc vào loại giao tiếp.
Tùy chọn thay thế
Điều chế độ rộng xung có đặc điểm là tín hiệu sóng mang của nó là một chuỗi các xung, trong khi tần số xung là không đổi. Các thay đổi chỉ liên quan đến thời lượng của mỗi xung theo tín hiệu điều chế.
Điều chế độ rộng xung khác với điều chế pha tần số. Loại thứ hai liên quan đến việc điều chế tín hiệu dưới dạng hình sin. Nó được đặc trưng bởi biên độ không đổi và tần số hoặc pha thay đổi. Tín hiệu xung cũng có thể được điều chế tần số. Có thể là thời hạnxung là cố định và tần số của chúng ở một giá trị trung bình nào đó, nhưng giá trị tức thời của chúng sẽ thay đổi tùy thuộc vào tín hiệu điều chế.
Kết luận
Điều chế đơn giản có thể được sử dụng, chỉ với một tham số thay đổi theo thông tin điều chế. Sơ đồ điều chế kết hợp được sử dụng trong các thiết bị thông tin liên lạc hiện đại là khi cả biên độ và pha của sóng mang thay đổi đồng thời. Trong các hệ thống hiện đại, một số sóng mang con có thể được sử dụng, mỗi sóng mang sử dụng một kiểu điều chế nhất định. Trong trường hợp này, chúng ta đang nói về các sơ đồ điều chế tín hiệu. Thuật ngữ này cũng được sử dụng cho các chế độ xem nhiều cấp phức tạp, khi cần có mô tả bổ sung về các đặc điểm để có thông tin toàn diện.
Các hệ thống truyền thông hiện đại sử dụng các kiểu điều chế hiệu quả nhất để giảm thiểu băng thông nhằm giải phóng không gian tần số cho các loại tín hiệu khác. Chất lượng thông tin liên lạc chỉ được hưởng lợi từ điều này, nhưng độ phức tạp của thiết bị trong trường hợp này là rất cao. Cuối cùng, tần số điều chế mang lại kết quả chỉ hiển thị cho người dùng cuối về việc dễ sử dụng các phương tiện kỹ thuật.
