Modulacja i demulacja

MODULACJA I DEMODULACJA Podstawowym celem modulacji jest nałożenie sygnałów zawierających pożądaną informację na prąd nośny wielkiej częstotliwości. Nakładanie realizuje się po to, aby przesłać informację na tej właśnie wielkiej częstotliwości. Przesłanie sygnału w jego naturalnym paśmie za pomocą fal radiowych jest prawie we wszystkich przypadkach niemożliwe. Istnieją takie zakresy fal elektromagnetycznych.
Modulacją nazywamy proces przemieszczania informacji zawartej w pewnym paśmie częstotliwości do innego pasma częstotliwości, a więc pewnego rodzaju kodowania informacji.
Demodulacją nazywamy proces dekodowania, czyli przywracania sygnałowi jego pierwotnego kształtu.
Przebieg, za pomocą którego przesyła się sygnał, nosi nazwę przebiegu nośnego lub fali nośnej . Sam sygnał nazywany jest często przebiegiem modulującym lub częstotliwością modulującą .
Rozważając sinusoidalny przebieg nośny napięcia, zapisujemy go w postaci:
;
lub
;
Gdy amplituda przebiegu nośnego U 0m jest zmienna proporcjonalnie do sygnału zawierającego informację, mamy do czynienia z modulacją amplitudy ( ang. Amplitude Modulation - AM ). Gdy proporcjonalnie do sygnału zmienia się częstotliwość f 0 przebiegu nośnego, mówimy o modulacji częstotliwości ( ang . Frequency Modulation - FM ). Gdy kąt fazowy  zmienia się proporcjonalnie do sygnału, to taki przypadek nazywamy modulacją fazy ( ang. Phase Modulation - PM ). Układ elektroniczny realizujący modulację nazywamy modulatorem .
Rodzaje modulacji: modulacja amplitudy;
modulacja częstotliwości.
12.1. MODULACJA AMPLITUDY Przebieg nośny napięcia można zapisać następująco:
; (12.1)
przy czym f 0 jest częstotliwością przebiegu nośnego ( rys. 12.1a ). Przyjęto, że kąt fazowy  = 0 , gdyż jego wartość nie ma wpływu na modulację amplitudy. Przy modulacji amplitudy amplituda U om przebiegu nośnego zmienia się proporcjonalnie do sygnału ( rys. 12.1b ). Modulacja amplitudy wprowadza do przebiegu nośnego obwiednię modulacji. Obwiednia ta ma przebieg identyczny z przebiegiem sygnału modulującego, należy pamiętać że gdy obwiednia rośnie w kierunku dodatnim rośnie także w kierunku ujemnym.
Rys. 12.1.Modulacja amplitudy. a) fala nie modulowana, b) fala modulowana. Amplituda obwiedni jest ułamkiem m amplitudy przebiegu nie modulowanego. Ten ułamek m nazywa się współczynnikiem głębokości modulacji lub krócej głębokością modulacji i podawany jest w procentach. Opierając się na tej definicji współczynnika głębokości modulacji można równanie sygnału modulującego:

(…)

… się modulację amplitudy, jest to, żeby był on układem nieliniowym.
Modulatory AM pracują w nadajnikach radiowych. Ich zadaniem jest liniowe uzależnienie amplitudy przebiegu sinusoidalnego wielkiej częstotliwości (sygnału nośnego U0m) od wartości chwilowej napięcia wejściowego (sygnału użytecznego us, tzn. informacji - mowy, muzyki). Częstotliwość sygnału nośnego ( ) pozostaje bez zmian.
Jeżeli sygnał nośny…
… jednocześnie. Aby wiedzieć jaka jest modulacja należy zwrócić uwagę na to czy zmiana częstotliwości, czy też fazy jest proporcjonalna do sygnału modulującego.
12.4. MODULATORY CZĘSTOTLIWOŚCI (FM)
Zadaniem modulatora (FM) jest uzależnienie (najlepiej liniowe) częstotliwości sygnału nośnego od wartości chwilowej napięcia wejściowego (sygnału użytecznego) przy stałej wartości amplitudy sygnału nośnego…
… generowanej przez układ - modulację częstotliwości nośnej. Aby zapewnić liniowość zmian tej częstotliwości w funkcji napięcia wejściowego, należy użyć diody o odpowiedniej charakterystyce pojemnościowo - napięciowej.
12.5. DEMODULACJA
Demodulacja jest procesem odwrotnym do modulacji. Zadaniem demodulatora jest przetworzenie sygnału podanego na wejście, aby w jego wyniku odzyskać sygnał (modulujący) użyteczny…
…, natomiast cała szerokość pasma zajmowanego przez sygnał modulowany wynosi 5100 - 4900, czyli 200 Hz. Tu należy stwierdzić następujący wniosek:
Szerokość pasma potrzebna do sygnału o modulowanej amplitudzie jest równa podwójnej częstotliwości sygnału modulującego.
12.1.1. MODULACJA STUPROCENTOWA I PRZEMODULOWANIE
b) Rys. 12.2. Modulacja stuprocentowa i przemodulowanie.
a) 100 % modulacji (m=1), b) przemodulowanie (m>1…
… już wiele wstęg bocznych. Przemodulowanie powoduje więc jak gdyby „rozprysk” wstęg bocznych, zajmujący znacznie większą szerokość pasma niż normalna szerokość pasma przy głębokości modulacji nie większej od 100 %. Ten „rozprysk” powoduje powstawanie zakłóceń w odbiorze stacji, którym przydzielono sąsiednie kanały.
Na podstawie obrazu przebiegu modulowanego (rys.12.3) często należy wyznaczyć głębokość modulacji…
… i jest zależna od pulsacji s sygnału modulującego. W każdej chwili istnieje pewien kąt fazowy  między wektorami R i OY. Jeżeli metoda modulacji przewiduje, że  jest proporcjonalne do amplitudy sygnału modulującego Usm i że szybkość zmian  jest proporcjonalna do częstotliwości fs sygnału modulującego, to taki rodzaj modulacji nazywamy modulacją fazy. Modulacja fazy i częstotliwości występują z konieczności…
... zobacz całą notatkę