Modulazio digitala: anplitudea eta maiztasuna

Irrati maiztasunaren modulazioa

Kontzeptu berberetan oinarrituta, modulazio digitalen uhin-formek itxura berdintsua dute beren kontrako alderdi analogikoekin.

Desagertuta egon arren, modulazio analogikoa mundu digitalarekin bateraezina da. 

Jada ez dugu ahaleginik egiten uhin-forma analogikoak leku batetik bestera mugitzera. Beharrean, datuak mugitu nahi ditugu: hari gabeko sarea, digitalizatutako audio seinaleak, sentsoreen neurketak eta abar. Datu digitalak transferitzeko, modulazio digitala erabiltzen dugu.

Kontuz ibili behar dugu, ordea, terminologia honekin. Testuinguru honetan "analogikoa" eta "digitala" aipatzen dira transferitzen den informazio motari, ez benetako transmisio uhinen oinarrizko ezaugarriei. 

Bai modulazio analogikoa bai digitala seinaleak askotarikoak dira; aldea analogiko modulatutako seinalea analogikoki oinarritutako uhin-forma bihurtu da; digitalki modulatutako seinalea modulazio unitate diskretuek osatzen dute, sinboloak direnak, eta datu digital gisa interpretatzen dira.

Hiru modulazio motaren bertsio analogikoak eta digitalak daude. Has gaitezen anplitude eta maiztasunarekin.

Anplitude Digitalaren modulazioa
Modulazio mota horri anplitudearen desplazamendu bideratzeari (ASK) deritzo. Kasurik oinarrizkoena "konexioz kanpoko keying" da (OOK), eta ia zuzenean [[anplitudearen modulazio analogikoa]] eskainitako orrialdean aztertutako erlazio matematikoari dagokio: seinale digitala oinarrizko bandako uhin forma erabiltzen badugu, biderkatuz base banda eta eramaileak modulatutako uhin-forma lortzen du logika baxua eta "off" logikoa baxua. Aniztasun logiko-altuak modulazio indizeari dagokio.

Denbora-domeinua
Hurrengo tramankuluak 10 MHz garraiatzaile eta 1 MHz erloju digitaleko seinalea erabiliz sortutako OOK erakusten da. Hemen gaude matematikaren esparruan, beraz logika handiko anplitudea (eta garraiatzailearen anplitudea) dimentsio gabekoa da "1"; zirkuitu errealean 1 V eramaile uhin forma eta 3.3 V seinale logikoa izan ditzakezu.

Agian adibide honen eta [[anplitudeen modulazioa]] orrialdean eztabaidatutako erlazio matematikoaren artean inkongruentzia bat ikusi duzu: ez dugu banda-bandako seinalea aldatu. DC-akoplatutako uhin-forma tipiko batekin tratatzen ari bazara, ez da goranzko desplazamendurik behar, seinalea y ardatzaren zati positiboan geratzen delako.

Maiztasun domeinua
Hemen dago dagokion espektroa:




Alderatu espektroarekin anplitudea modulatzeko 1 MHz-ko uhin sinuoso batekin:




Espektro gehiena berdina da: erpin garraiatzaile maiztasunean (fC) eta erpina fC-tan, plus banda-maiztasuneko maiztasuna eta fC-k beheko banda maiztasuna. 

Hala ere, ASK espektroak 3. eta 5. harmonikoei dagozkien erpin txikiagoak ere baditu: Oinarrizko maiztasuna (fF) 1 MHz da, hau da, 3. harmonikoa (f3) 3 MHz eta 5. harmonikoa (f5) 5 MHz. . Beraz, fC plus / minus fF, f3 eta f5 erpinetan ditugu. Egia esan, lursaila zabalduko bazenu, erpinek eredu horren arabera jarraitzen dutela ikusiko zenuke.

Horrek zentzu ezin hobea du. Uhin karratu bateko Fourier-en transformazio bat uhin sinusoiduna osatzen dute oinarrizko maiztasunean, anplitudea sinusoiko txikiagotuekin batera harmonika bakoitietan, eta eduki harmoniko hau goian ikusitako espektroan ikusten duguna da.

Eztabaida honek puntu praktiko garrantzitsu batera garamatza: modulazio digitalen eskemekin lotutako trantsizio bortitzek maiztasun altuko edukia (nahi ez izatea) sortzen dute. Kontuan izan behar dugu modulatutako seinalearen benetako zabalera eta beste gailu batzuekin batera egon litezkeen maiztasunen presentzia kontuan hartzen dugunean.

Maiztasun Digitalaren modulazioa
Modulazio mota honi maiztasun-desplazamendu bideratze deritzo (FSK). Gure helburuetarako ez da beharrezkoa FSKren adierazpen matematikoa kontuan hartzea; baizik eta, besterik gabe, zehaztu dezakegu f1 maiztasuna izango dugula banda-bandako datuak 0 logikoa denean eta maiztasuna f2 oinarriaren datuak 1 logikoa denean.

Denbora-domeinua
Transmisiorako FSK uhin forma sortzeko metodo bat, datu digitalen arabera f1 eta f2 artean aldatzen den base banda seinale analogikoa sortzea da. Hemen FSK base banda uhin forma baten adibidea da f1 = 1 kHz eta f2 = 3 kHz. Ikur bat 0 logika eta 1 logikaren iraupen berdina dela ziurtatzeko, 1 kHz ziklo bat eta hiru 3 kHz ziklo erabiltzen ditugu.

Base banda uhin forma aldatu egiten da (nahastailea erabiliz) eramaile maiztasuneraino eta igorri egiten da. Ikuspegi hau software-definitutako irrati-sistemetan bereziki erabilgarria da: base-banda uhin-forma analogikoa maiztasun baxuko seinalea da eta, beraz, matematikoki sor daiteke DAC-ek esparru analogikoan sartzeko. Maiztasun handiko transmisioko seinalea sortzeko DAC bat erabiltzea askoz ere zailagoa izango litzateke.

Kontzeptualki zuzenagoa FSK ezartzeko modu maiztasun desberdinak dituzten bi eramaile seinaleak besterik ez dira (f1 eta f2); bata edo bestea irteerara bideratzen dira datu bitarren logikaren mailaren arabera. 

Honen ondorioz, azken transmisioko uhin-forma bat gertatzen da bi maiztasunen artean etengabe aldatzen dena, aurreko banda-bandaren FSK uhin-formaren antzekoa, bi maiztasunen arteko aldea batez besteko maiztasunarekin alderatuta txikiagoa dela izan ezik. Beste modu batera esanda, denbora-domeinu baten trama aztertuz gero, zaila izango litzateke f1 atalak f2 ataletatik ikustea bereiztea, f1 eta f2 arteko aldea f1 (edo f2) zati txikia baino ez delako.

Maiztasun domeinua
Azter ditzagun FSK-k maiztasun-domeinuan dituen eraginak. Gure 10 MHz garraiatzaile maiztasun bera (edo batez besteko eramaile maiztasuna kasu honetan) erabiliko dugu eta ± 1 MHz erabiliko dugu desbideratze gisa. (Hau ez da erreala, baina erosoa da gure helburuetarako.) Beraz, igorritako seinalea 9 logotipoarentzat izango da 0 logikarako eta 11 MHz-rako. 1. Hona hemen espektroa:

Kontuan izan ez dagoela energiarik garraiatzailearen maiztasunean. Ez da harritzekoa, kontuan hartuta modulatutako seinalea ez dela inoiz 10 MHz-ean. 10 MHz edo 1 MHz edo 10 MHz gehi 1 MHz-tan izaten da beti, eta hor dugu bi punta dominatzaileak: 9 MHz eta 11 MHz.

Baina zer gertatzen da espektro honetan dauden beste maiztasunekin? Bada, FSK espektroen analisia ez da bereziki zuzena. Badakigu maiztasunen arteko trantsizio bortitzekin lotutako Fourier energia gehigarria egongo dela. 

Badirudi FSK maiztasun bakoitzeko espektro sinc funtzio bat sortzen dela, hau da, bata f1 zentratuta dago eta bestea f2 zentratuta. Hauek dira bi erpin nagusien bi aldeetan ikusitako maiztasun erpin gehigarriak.

Laburpena
* Anplitude digitalen modulazioak portaera-uhin baten anplitudea atal diskretuetan sartzea da, datu bitarren arabera.

* Anplitude digitalaren modulazioari buruzko planteamendu zuzenena kezka da.

* Maiztasun digitalaren modulazioarekin, eramaile baten maiztasuna edo banda-barraren seinalea aldatu egiten da datu bitarren arabera.

* Modulazio digitala modulazio analogikoarekin alderatzen badugu, modulazio digitalak sortutako trantsizio bortitzek energia gehigarria sortzen dutela garraiatzailearengandik urrunago dauden maiztasunetan ikusten dugu.

Utzi mezu bat 

Mezu zerrenda