مدولاسیون و انواع آن

لزوم مدولاسیون

سیگنال های ارسالی مانند صوت به خودی خود نمی توانند مسافت های طولانی را طی کنند. کما اینکه وجود نویز و تداخل در فرکانس های پایین بسیار بیشتر از فرکانس های بالا می باشد و عملا اطلاعات سیگنال از بین می رود. برای رفع این مشکل باید سیگنال را با توان بالا تر ارسال نمود که مقرون به صرفه نیست.

با توجه به اشکالاتی که ارسال سیگنال در باند پایه ایجاد می کند لزوم مدولاسیون درک می شود. بنابراین از دلایل اهمیت مدولاسیون می توان به موارد زیر اشاره کرد:

1. کاهش نویز و تداخل
2. ارتباطات دور برد و بی سیم
3. اختصاص فرکانس در ارتباطات رادیویی یا تلویزیونی
4. کاهش ابعاد آنتن و غلبه بر محدودیت های سخت افزاری
5. مالتی پلکس کردن به منظور ارسال همزمان سیگنال ها در یک کانال

نحوه اعمال مدولاسیون

برای ارسال سیگنال، سیگنال پیام را بر روی سیگنالی با فرکانس بسیار بالاتر از سیگنال پایه سوار می کنند. به این سیگنال سیگنال حامل (carrier) گفته می شود.

این سیگنال می توانند با انرژی بالاتر مسافت های طولانی را طی کند و بدون از دست رفتن اطلاعات به گیرنده برسد. برای اینکه در گیرنده سیگنال پیام از روی سیگنال حامل قابل تشخیص باشد باید سیگنال های الگوی مشخصی را دنبال کنند. به عنوان مثال با تغییر فرکانس، دامنه یا فاز فرکانس حامل می توان طیف گسترده ای از سیگنال های پایه را مخابره نمود.

به این فرایند مدولاسیون یا تطبیق گفته می شود. حال در گیرنده سیگنال حامل حذف شده و سیگنال پایه یا همان پیا استخراج می شود به این فرآیند نیز عمل دمودلاسیون گفته می شود

در این فرایند سیگنال پیام نباید دچار تغییر شود و تمامی تغییرات بر روی سیگنال حامل اعمال می شود چرا که سیگنال حامل حاوی هیچ اطلاعاتی نمی باشد و در نهایت حذف می گردد.

به طور خلاصه، فرایند مدولاسیون سه قسمت را شامل می شود.

1. سیگنال پیام
2. حامل
3. سیگنال مدوله شده

انواع مدولاسیون

با توجه به نوع سیگنال پیام که می تواند به صورت دیجیتال و یا آنالوگ باشد می توان مدولاسیون ها را نیز به دو نوع آنالوگ و دیجیتال دسته بندی کرد.

مدولاتور آنالوگ: سیگنال پیام، موج پیوسته می باشد و روی سیگنال حامل سینوسی سوار می شود.

مدولاتور دیجیتال: سیگنال پیام به صورت پالس هایی می باشند و در سیگنال سینوسی ای ضرب می شود.

صرف نظر از اینکه کدام نوع از مدولاسیون مورد نظر است، سه پارامتر در سیگنال حامل مورد نظر می باشد که امکان ساخت انواع حامل ها را به ما می دهد

1. فرکانس
2. دامنه
3. فاز

مدولاسیون دامنه: زمانی که دامنه سیگنال حامل متناسب با سیگنال پیام تغییر می کند.

مدولاسیون فاز: در این حالت فاز سیگنال حامل متناسی با تغییرات سیگنال پیام عوض می شود.

مدولاسیون فرکانس: تغییرات فرکانس سیگنال حامل متناظر با سیگنال پیام در حال تغییر خواهد بود.

در شکل در دو حالت آنالوگ و دیجیتال، مدولاسیون های دامنه، فرکانس و فاز نمایش داده شده است.

مدولاسیون فاز و فرکانس در دسته مدولاسیون های زاویه دسته بندی می شوند چرا که با تغییرات فاز سیستم فرکانس نیز به تبع ان تغییر می کند. در واقع میتوان گفت که مدولاسیون فاز نوعی مدولاسیون فرکانسی هم می باشد.

در آموزش های اینده انواع روش های مدولاسیون در متلب پیداسازی خواهد شد.