Частотная модуляция

Амплитудная модуляция

Модуляция сигналов

Исторически модуляция начала применяться для аналоговой информации, и только потом - для дискретной.

Рис. Использование частот в электросвязи

Необходимость в модуляции аналоговой информации возникает, когда нужно передать низкочастотный (например, голосовой) аналоговый сигнал через канал, находящийся в высокочастотной области спектра.

Для решения этой проблемы амплитуду высокочастотного несущего сигнала изменяют (модулируют) в соответствии с изменением низкочастотного сигнала.

В беспроводной технологии в процессе модулирования задействованы одна или несколько характеристик несущего сигнала: амплитуда, частота и фаза. Соответственно, существуют три основные технологии кодирования или модуляции, выполняющие преобразование цифровых данных в аналоговый сигнал (рис. 1.5):

• амплитудная модуляция (Amplitude-Shift Keying - ASK);
• частотная модуляция (Frequency-Shift Keying - FSK);
• фазовая модуляция (Phase-Shift Keying - PSK).

Отметим, что во всех перечисленных случаях результирующий сигнал центрирован на несущей частоте.

Рис. 1.5. Модуляция цифровых данных аналоговыми сигналами

При амплитудной модуляции два двоичных значения представляются сигналами несущей частоты с двумя различными амплитудами. Одна из амплитуд, как правило, выбирается равной нулю; т.е. одно двоичное число представляется наличием несущей частоты при постоянной амплитуде, а другое - ее отсутствием (рис. 1.5а).

При амплитудной модуляции результирующий сигнал равен:

(1.1)

Здесь - несущий сигнал.

Наиболее распространенной формой частотной модуляции является (Binary FSK - BFSK), в которой два двоичных числа представляются сигналами двух различных частот, расположенных около несущей (рис. 1.5б). Результирующий сигнал равен

(1.2)

где и - частоты, смещенные от несущей частоты на величины, равные по модулю, но противоположные по знаку.

Бинарная частотная модуляция менее восприимчива к ошибкам, чем амплитудная модуляция.

Более эффективной, но и более подверженной ошибкам, является схема многочастотной модуляции (Multiple FSK - MFSK), в которой используется более двух частот. В этом случае каждая сигнальная посылка представляет более одного бита. Переданный сигнал MFSK (для одного периода передачи сигнальной посылки) можно определить следующим образом:

(1.3)

Здесь

где - несущая частота; - разностная частота; - число различных сигнальных посылок; - количество битов на одну сигнальную посылку.

На рис. 1.6 представлен пример схемы MFSK с. Входной поток битов кодируется по два бита, после чего передается одна из четырех возможных двухбитовых комбинаций.

Для уменьшения занимаемой полосы частот в модуляторах сигналов с фазовой модуляцией применяют сглаживающие фильтры. Применение сглаживающих фильтров приводит к увеличению эффективности использования полосы, но в то же время из-за сглаживания уменьшается расстояние между соседними сигналами, что приводит к снижению помехоустойчивости.

Рис. 1.6. Использование частоты схемой MFSK (M = 4)

Дата добавления: 2014-01-05