การสำรวจสเปกตรัม: คำแนะนำเกี่ยวกับวิธีการมอดูเลต

ทำไมการมอดูเลตจึงมีความสำคัญ?หากไม่มีมันการส่งสัญญาณความถี่ต่ำในระยะทางไกลจะต้องใช้เสาอากาศขนาดใหญ่มากทำให้เครือข่ายการสื่อสารระดับโลกไม่สามารถทำได้การมอดูเลตแก้ไขสิ่งนี้โดยการทำให้ความยาวคลื่นของสัญญาณสั้นลงช่วยให้การส่งสัญญาณระยะไกลมีเสาอากาศขนาดเล็กความก้าวหน้านี้ได้เปลี่ยนอุตสาหกรรมจากระบบแบบมีสายไปเป็นเครือข่ายการสื่อสารที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นแพร่หลายและแข็งแกร่ง

เนื่องจากความต้องการข้อมูลที่รวดเร็วและเครือข่ายที่แข็งแกร่งเติบโตขึ้นการทำความเข้าใจวิธีการมอดูเลตจึงมีความสำคัญมากขึ้นเรื่อย ๆตั้งแต่แบบอะนาล็อกเป็นดิจิตอลแต่ละวิธีจะปรับปรุงคุณสมบัติการส่งเช่นช่วงความคมชัดและประสิทธิภาพแบนด์วิดท์บทความนี้จะสำรวจผลงานผลประโยชน์การใช้งานและความซับซ้อนของการมอดูเลตโดยเน้นบทบาทของมันในฐานะรากฐานของการสื่อสารที่ทันสมัยการเชื่อมต่อทั่วโลกและการแลกเปลี่ยนข้อมูล

แคตตาล็อก

รูปที่ 1: การมอดูเลต

ประเภทของสัญญาณในกระบวนการมอดูเลต

การปรับสัญญาณ

สัญญาณมอดูเลตหรือที่เรียกว่าสัญญาณข้อความมีข้อมูลที่ต้องส่งนี่คือสัญญาณเบสแบนด์ความถี่ต่ำบทบาทหลักของมันคือการพกเนื้อหาที่สำคัญของการสื่อสารผ่านการมอดูเลตสัญญาณความถี่ต่ำนี้จัดทำขึ้นสำหรับการส่งผ่านช่องทางการสื่อสาร

สัญญาณพาหะ

สัญญาณพาหะเป็นสัญญาณความถี่สูงที่มีแอมพลิจูดเฉพาะและคุณสมบัติเฟสมันไม่ได้มีเนื้อหาข้อมูลใด ๆ ด้วยตัวเองฟังก์ชั่นหลักของมันคือการขนส่งสัญญาณมอดูเลตจากแหล่งกำเนิดไปยังตัวรับสัญญาณเมื่อรวมกับสัญญาณการปรับสัญญาณสัญญาณพาหะช่วยให้สามารถส่งข้อมูลได้อย่างมีประสิทธิภาพผ่านช่องทางการสื่อสารการเอาชนะการสูญเสียการส่งสัญญาณและเสียงรบกวน

สัญญาณมอดูเลต

สัญญาณมอดูเลตเป็นผลลัพธ์ของการรวมสัญญาณของผู้ให้บริการและการปรับสัญญาณสัญญาณนี้ใช้เวลากับลักษณะความถี่สูงของผู้ให้บริการในขณะที่ฝังเนื้อหาข้อมูลของสัญญาณมอดูเลตการมอดูเลตสามารถเกิดขึ้นได้ในรูปแบบที่แตกต่างกันเช่นแอมพลิจูดความถี่หรือการปรับเฟสแต่ละเทคนิคปรับเปลี่ยนสัญญาณมอดูเลตเพื่อปรับให้เหมาะสมสำหรับการส่งสัญญาณและเงื่อนไขการต้อนรับที่หลากหลายทำให้มั่นใจได้ว่าการสื่อสารที่มีประสิทธิภาพและเชื่อถือได้ในระยะทางและผ่านสื่อที่แตกต่างกัน

รูปที่ 2: สัญญาณ 3 ประเภทในกระบวนการมอดูเลต

วิธีการมอดูเลต

การปรับแบบอะนาล็อก

การมอดูเลตแบบอะนาล็อกเกี่ยวข้องกับการใช้คลื่นที่แตกต่างกันอย่างต่อเนื่องเป็นสัญญาณพาหะคลื่นนี้ถูกปรับให้ตรงกับข้อความอินพุตหรือสัญญาณข้อมูลแอมพลิจูดความถี่และเฟสของคลื่นสามารถปรับเปลี่ยนได้สำหรับการมอดูเลตประเภทหลักของการปรับแบบอะนาล็อกคือการมอดูเลตแอมพลิจูด (AM), การปรับความถี่ (FM) และการปรับเฟส (PM)

การมอดูเลตแอมพลิจูด (AM)

ในแอมพลิจูดมอดูเลต (AM) แอมพลิจูดของคลื่นพาหะจะเปลี่ยนแปลงในสัดส่วนโดยตรงกับสัญญาณข้อความความถี่และเฟสของผู้ให้บริการยังคงที่วิธีนี้สร้างสเปกตรัมที่มีความถี่ของพาหะและแถบด้านล่างและด้านบนฉันต้องการแบนด์วิดท์และพลังงานมากกว่าการมอดูเลตอื่น ๆ และมีแนวโน้มที่จะเกิดเสียงรบกวนและสัญญาณรบกวนทำให้การกรองสัญญาณท้าทาย

รูปที่ 3: การมอดูเลตแอมพลิจูด

การปรับความถี่ (FM)

การปรับความถี่ (FM) เปลี่ยนความถี่ของคลื่นพาหะตามแอมพลิจูดของสัญญาณข้อความในขณะที่แอมพลิจูดและเฟสยังคงมีเสถียรภาพFM ดีกว่า AM ในการระงับเสียง แต่ต้องใช้แบนด์วิดท์มากขึ้นมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการแพร่ภาพวิทยุระบบเรดาร์และ telemetry

พารามิเตอร์ FM รวมถึงดัชนีการมอดูเลตและความถี่การปรับสูงสุดซึ่งส่งผลกระทบต่อแบนด์วิดท์และประสิทธิภาพการส่งสัญญาณตัวอย่างเช่น FM แบบวงกว้าง (WBFM) มีค่าเบี่ยงเบนความถี่ขนาดใหญ่ (± 75 kHz) เพื่อให้เสียงคุณภาพสูงในช่วง 88.5–108 MHzในขณะที่ WBFM อนุญาตให้มีการส่งข้อมูลที่กว้างขวาง แต่ต้องใช้แบนด์วิดท์ประมาณ 200 kHz ต่อช่อง

FM Narrow-band (NBFM) มีดัชนีการมอดูเลตต่ำ (β≤ 0.3) และการเบี่ยงเบนความถี่เล็ก ๆ โดยปกติจะอยู่ที่ประมาณ± 3 kHz ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการน้อยลงมันใช้แบนด์วิดท์น้อยกว่ามากประมาณสองเท่าของความถี่ในการปรับ

รูปที่ 4: สัญญาณการปรับความถี่ (FM)

รูปที่ 5: ไดอะแกรมบล็อกความถี่ (FM)

การมอดูเลตเฟส (PM)

การมอดูเลตเฟส (PM) จะเปลี่ยนแปลงเฟสของตัวพาตัวให้สอดคล้องกับสัญญาณข้อมูลเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงเฟสส่งผลกระทบต่อความถี่ PM เป็นประเภทของการปรับความถี่PM เข้ารหัสข้อมูลโดยการเปลี่ยนมุมเฟสของคลื่นพาหะค่าข้อมูลที่แตกต่างกันสอดคล้องกับการเลื่อนเฟสที่แตกต่างกันตัวอย่างเช่น '1' สามารถแสดงด้วยการเลื่อน 0 °และ '0' โดยการเปลี่ยนแปลง 180 °

รูปที่ 6: การมอดูเลตเฟส (PM)

การมอดูเลตดิจิตอล

เพื่อให้ได้คุณภาพและการสื่อสารที่มีประสิทธิภาพที่เหนือกว่าใช้เทคนิคการมอดูเลตแบบดิจิตอลวิธีการเหล่านี้มีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนมากกว่าการปรับแบบอะนาล็อกเช่นประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่ดีขึ้นการใช้แบนด์วิดท์ที่มีอยู่อย่างเหมาะสมที่สุดและความต้านทานเสียงที่ดีขึ้นในการมอดูเลตดิจิตอลสัญญาณข้อความจะถูกแปลงจากแบบอะนาล็อกเป็นรูปแบบดิจิตอลก่อนที่จะถูกปรับด้วยคลื่นพาหะ

คลื่นพาหะในการมอดูเลตแบบดิจิตอลถูกควบคุมโดยการควันหรือเปิดและปิดเพื่อสร้างพัลส์ที่มีสัญญาณมอดูเลตการปรับแบบดิจิตอลเช่นการมอดูเลตแบบอะนาล็อกเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงแอมพลิจูดความถี่และเฟสของคลื่นพาหะกระบวนการนี้แบ่งออกเป็น 5 ประเภทหลัก

รูปที่ 7: การเปลี่ยนแอมพลิจูด (ถาม)

แอมพลิจูดกะคีย์ (ถาม)

แอมพลิจูดกะคีย์ (ASK) เปลี่ยนแอมพลิจูดของสัญญาณพาหะตามอินพุตดิจิตอลเทคนิคนี้คล้ายกับการปรับแอมพลิจูดแบบอะนาล็อก แต่สำหรับสัญญาณดิจิตอลหมายถึงไบนารี 0 และ 1 ที่มีระดับแอมพลิจูดที่แตกต่างกันถามมักใช้ในการส่งสัญญาณคลื่นวิทยุ (RF)มันส่งข้อมูลโดยการเปิดและปิดสัญญาณทำให้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับระบบการสื่อสาร RF

การเปลี่ยนความถี่กะ (FSK)

ความถี่ Shift Keying (FSK) เข้ารหัสข้อมูลโดยการเปลี่ยนความถี่ของสัญญาณของผู้ให้บริการวิธีนี้พบได้ในโมเด็มโทรศัพท์ไร้สายและระบบ RFIDใน Binary FSK ความถี่ที่แตกต่างกันสองรายการเป็นตัวแทนของไบนารี 0 และ 1 FSK แบบต่อเนื่องซึ่งเป็นตัวแปรลดการเปลี่ยนแปลงเฟสอย่างฉับพลันเพื่อความเสถียรของสัญญาณที่ดีขึ้นFSK สวิตช์ระหว่างความถี่ต่ำและสูงเพื่อแสดงค่าไบนารีการเข้ารหัสข้อมูลดิจิตอลอย่างมีประสิทธิภาพ

รูปที่ 8: การเปลี่ยนความถี่กะ (FSK)

เฟสกะคีย์ (PSK)

เฟส Shift Keying (PSK) เข้ารหัสข้อมูลโดยการเปลี่ยนเฟสของสัญญาณผู้ให้บริการBinary PSK (BPSK) ใช้สองเฟสคั่นด้วย 180 องศาเวอร์ชันขั้นสูงเช่นสี่เหลี่ยมจัตุรัส PSK (QPSK) และ PSK เชิงอนุพันธ์ (DPSK) เข้ารหัสหลายบิตต่อสัญลักษณ์เพื่อประสิทธิภาพที่สูงขึ้นPSK เกี่ยวข้องกับเวลาที่แม่นยำในการเปลี่ยนเฟสของคลื่นพาหะความถี่คงที่เทคนิคนี้ใช้ใน LAN ไร้สาย RFID และบลูทู ธ มีความน่าเชื่อถือเนื่องจากความต้านทานต่อเสียง

รูปที่ 9: การเปลี่ยนเฟสกะ (PSK)

การมอดูเลตแอมพลิจูดแบบสี่เหลี่ยมจัตุรัส (QAM)

การมอดูเลตแอมพลิจูดแบบสี่เหลี่ยมจัตุรัส (QAM) ใช้ทั้งแอมพลิจูดและการปรับเฟสเพื่อแสดงข้อมูลอย่างมีประสิทธิภาพมันมีประสิทธิภาพมากด้วยสเปกตรัมและเหมาะสำหรับแอปพลิเคชันอัตราข้อมูลสูงเช่นโมเด็มทีวีดิจิตอลและเคเบิลรูปแบบเช่น 16-QAM, 64-QAM และ 256-QAM แสดงระดับแอมพลิจูดที่แตกต่างกันQPSK ตัวแปร QAM ปรับเปลี่ยนสองบิตพร้อมกันเลือกจากการเลื่อนสี่เฟส (0, 90, 180, 270 องศา) เพิ่มความสามารถของข้อมูลแบนด์วิดท์เป็นสองเท่า

รูปที่ 10: การมอดูเลตแอมพลิจูดแบบสี่เหลี่ยมจัตุรัส (QAM)

การแบ่งความถี่มุมฉากมัลติเพล็กซ์ (OFDM)

การแบ่งความถี่แบบมุมฉากมัลติเพล็กซ์ (OFDM) เป็นรูปแบบการปรับแบบหลายผู้ให้บริการดิจิตอลมันใช้สัญญาณ sub-carrier sub-carrier ที่มีระยะห่างกันอย่างใกล้ชิดแต่ละแบบปรับด้วยแผนการเช่น QAMOFDM บรรลุอัตราข้อมูลสูงและต่อต้านการรบกวนหลายเส้นทางและการซีดจางใช้สำหรับเครือข่ายบรอดแบนด์ที่ทันสมัยเช่น LTE และ Wi-Fi OFDM ส่งปริมาณข้อมูลขนาดใหญ่ผ่านสตรีมข้อมูลที่มีระยะห่างอย่างใกล้ชิดหลายอย่าง

รูปที่ 11: การแบ่งความถี่แบบมุมฉากมัลติเพล็กซ์ (OFDM)

การปรับชีพจร

ระบบการปรับพัลส์ส่งข้อมูลโดยการปรับเปลี่ยนความกว้างของพัลส์พัลส์ปกติระยะเวลาเวลาหรือรูปร่างวิธีนี้เป็นไปตาม "หลักการสุ่มตัวอย่าง" ที่ทำให้มั่นใจได้ว่ารูปคลื่นอย่างต่อเนื่องที่มีสเปกตรัม จำกัด สามารถสร้างใหม่ได้อย่างแม่นยำจากตัวอย่างที่ไม่ต่อเนื่องที่ถ่ายด้วยความถี่สูงสุดของสัญญาณมากกว่าสองเท่าตัวอย่างเหล่านี้ปรับพัลส์พาหะการปรับพัลส์มีประโยชน์ในการสื่อสารโทรคมนาคมระบบควบคุมและแอพพลิเคชั่นอิเล็กทรอนิกส์ต่างๆ6 ประเภทหลักของการปรับพัลส์พร้อมรายละเอียดทางเทคนิคและแอปพลิเคชันของพวกเขาคือ:

การปรับแอมพลิจูดพัลส์ (PAM)

ใน PAM แอมพลิจูดของพัลส์จะเปลี่ยนไปตามตัวอย่างทันทีของสัญญาณข้อความสิ่งนี้จะเปลี่ยนแอมพลิจูดพัลส์โดยตรงเพื่อให้ตรงกับแอมพลิจูดของสัญญาณในขณะที่ความถี่ชีพจรและเฟสยังคงไม่เปลี่ยนแปลงPAM เป็นรูปแบบที่เรียบง่ายของการปรับพัลส์และเป็นพื้นฐานสำหรับวิธีการขั้นสูงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในมาตรฐานการสื่อสารอีเธอร์เน็ตส่งข้อมูลดิจิตอลผ่านสายไฟโดยใช้พัลส์แรงดันไฟฟ้าPAM อำนวยความสะดวกในการแปลงดิจิตอลเป็นอะนาล็อกที่มีประสิทธิภาพรองรับการส่งข้อมูลความเร็วสูงในสภาพแวดล้อมเครือข่าย

รูปที่ 12: การปรับแอมพลิจูดพัลส์ (PAM)

การปรับความกว้างพัลส์ (PWM)

PWM เปลี่ยนความกว้าง (ระยะเวลา) ของพัลส์ตามสัญญาณการมอดูเลตในขณะที่รักษาความกว้างและค่าคงที่ความถี่เทคนิคนี้มีประสิทธิภาพสำหรับการควบคุมพลังงานที่ส่งมอบไปยังอุปกรณ์เช่นมอเตอร์และไฟทำให้เป็นเรื่องธรรมดาในระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรมและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคตัวอย่างเช่น PWM ปรับความเร็วมอเตอร์โดยการเปลี่ยนความกว้างของพัลส์ซึ่งมีอิทธิพลโดยตรงต่อพลังงานของมอเตอร์นอกจากนี้ยังใช้ในการหรี่ไฟ LED โดยการเปลี่ยนแปลงรอบการทำงานปรับความสว่างโดยไม่ต้องเปลี่ยนสีอ่อน

รูปที่ 13: การปรับความกว้างพัลส์ (PWM)

การปรับตำแหน่งชีพจร (ppm)

ใน ppm ตำแหน่งของการเปลี่ยนแปลงของพัลส์แต่ละครั้งตามแอมพลิจูดของสัญญาณมอดูเลตด้วยความกว้างของพัลส์คงที่และแอมพลิจูดPPM ให้ภูมิคุ้มกันที่ดีขึ้นต่อเสียงแอมพลิจูดเมื่อเทียบกับ PAM และ PWM ทำให้เหมาะสำหรับระบบการสื่อสารด้วยแสงเช่นแสงไฟเบอร์ออปติกซึ่งจำเป็นต้องมีความแม่นยำในการกำหนดเวลาความต้านทานต่อเสียงของ PPM ช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของการส่งข้อมูลในระยะทางไกลเพื่อให้มั่นใจว่ามีความเที่ยงตรงสูงในเครือข่ายออพติคอล

รูปที่ 14: การปรับตำแหน่งชีพจร (ppm)

รูปที่ 15: การปรับรหัสพัลส์ (PCM)

การปรับรหัสพัลส์ (PCM)

PCM เป็นวิธีดิจิตอลสำหรับการส่งข้อมูลแบบอะนาล็อกสัญญาณอะนาล็อกจะถูกสุ่มตัวอย่างเป็นระยะเวลาปกติปริมาณและเข้ารหัสเป็นบิตดิจิตอลPCM เป็นมาตรฐานสำหรับเสียงดิจิตอลในคอมพิวเตอร์โทรศัพท์และแอพพลิเคชั่นเสียงดิจิตอลอื่น ๆมันมีวิธีที่เชื่อถือได้ในการส่งสัญญาณเสียงอะนาล็อกแบบดิจิทัลด้วยความเที่ยงตรงสูงตัวอย่างอะนาล็อกแต่ละตัวอย่างจะแสดงด้วยจำนวนบิตคงที่ทำให้มั่นใจได้ว่าความสอดคล้องและความแม่นยำในการประมวลผลเสียงดิจิตอลการใช้งานอย่างกว้างขวางของ PCM ในการบันทึกโทรศัพท์ดิจิตอลและการบันทึกเสียงเน้นความสำคัญในระบบการสื่อสารที่ทันสมัย

รูปที่ 16: การปรับความหนาแน่นของพัลส์ (PDM)

การปรับความหนาแน่นของพัลส์ (PDM)

หรือที่เรียกว่าการปรับความถี่พัลส์ (PFM), PDM เปลี่ยนความหนาแน่นของพัลส์ตามแอมพลิจูดของสัญญาณอะนาล็อกในแอปพลิเคชันเสียงไมโครโฟนใช้ PDM เพื่อแปลงเสียงอะนาล็อกเป็นสัญญาณดิจิตอลข้อได้เปรียบของ PDM อยู่ที่ความเรียบง่ายสำหรับวงจรรวมและทำให้การออกแบบตัวแปลงดิจิตอลเป็นอะนาล็อกง่ายขึ้นวิธีนี้มีประโยชน์สำหรับอุปกรณ์เสียงแบบพกพาความสามารถของ PDM ในการแสดงสัญญาณเสียงที่มีความเที่ยงตรงสูงด้วยความซับซ้อนของฮาร์ดแวร์น้อยที่สุดทำให้เป็นตัวเลือกที่ต้องการในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค

รูปที่ 17: การปรับรหัสพัลส์ที่แตกต่าง (DPCM)

การปรับรหัสพัลส์ที่แตกต่าง (DPCM)

DPCM เป็นตัวแปรของ PCM ซึ่งความแตกต่างระหว่างตัวอย่างต่อเนื่องถูกเข้ารหัสลดอัตราบิตเมื่อเทียบกับ PCM มาตรฐานวิธีนี้มีประโยชน์ในสถานการณ์ที่มีแบนด์วิดท์ จำกัด เนื่องจากช่วยลดการส่งข้อมูลโดยไม่สูญเสียคุณภาพมากDPCM ใช้ประโยชน์จากความสัมพันธ์ระหว่างตัวอย่างต่อเนื่องในสัญญาณเสียงและวิดีโอการบีบอัดข้อมูลอย่างมีประสิทธิภาพสำหรับการส่งที่มีประสิทธิภาพแอปพลิเคชันในมาตรฐานการบีบอัดวิดีโอเช่น MPEG แสดงให้เห็นถึงความสามารถของ DPCM ในการปรับปรุงประสิทธิภาพการส่งข้อมูลในขณะที่ยังคงระดับคุณภาพที่ยอมรับได้

แพร่กระจายสเปกตรัม

Spread Spectrum เป็นเทคนิคการมอดูเลตที่ใช้ในการปกป้องสัญญาณข้อความจากสัญญาณรบกวนเสียงรบกวนด้านสิ่งแวดล้อมและการติดขัดช่วยให้มั่นใจได้ว่าการสื่อสารที่ปลอดภัยและทำให้การตรวจจับสัญญาณเป็นเรื่องยากประเภทหลักของเทคนิคสเปกตรัมการแพร่กระจายคือความถี่กระโดดสเปกตรัมสเปรดสเปกตรัม (FHSs), สเปกตรัมการแพร่กระจายลำดับโดยตรง (DSSS), สเปกตรัมการแพร่กระจายเวลากระโดดเวลา (THSs) และสเปกตรัมสเปรดเจี๊ยบ (CSS)

ความถี่กระโดดสเปกตรัมสเปรด (FHSS)

ในความถี่กระโดดสเปกตรัมสเปรด (FHSS) สัญญาณจะถูกส่งผ่านความถี่วิทยุที่หลากหลายเปลี่ยนจากความถี่หนึ่งไปเป็นอีกช่วงเวลาที่กำหนดลำดับการกระโดดและเวลาจะต้องเป็นที่รู้จักและซิงโครไนซ์ระหว่างตัวส่งและตัวรับสัญญาณเทคนิคนี้มีความต้านทานสูงต่อการติดขัดและการสกัดกั้นทำให้เหมาะสำหรับการสื่อสารทางทหารนอกจากนี้ยังใช้ในบลูทู ธ และเครือข่ายพื้นที่ท้องถิ่นไร้สาย (WLANs)การเปลี่ยนแปลงความถี่บ่อยครั้งทำให้ฝ่ายตรงข้ามทำนายความถี่ถัดไปเพิ่มความต้านทานต่อการรบกวน

รูปที่ 18: สเปกตรัมการแพร่กระจายความถี่ (FHSs)

Sequence Spread Spectrum (DSSS)

ลำดับการแพร่กระจายโดยตรงสเปกตรัม (DSSS) กระจายสัญญาณข้อมูลดั้งเดิมไปยังแบนด์วิดท์ความถี่ที่กว้างขึ้นโดยการคูณด้วยรหัสการแพร่กระจายเสียงรบกวนแบบหลอกรหัสนี้มีแบนด์วิดท์สูงกว่าข้อมูลส่งผลให้ข้อมูลถูกกระจายในช่วงความถี่ที่กว้างขึ้นDSSS ปรับปรุงความต้านทานต่อการรบกวนและการติดขัดมันถูกใช้ในระบบการสื่อสารไร้สายรวมถึง GPS และมาตรฐาน IEEE 802.11 Wi-Fi ดั้งเดิมข้อได้เปรียบหลักของ DSSS คือความสามารถในการปรับปรุงอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน (SNR) และทำให้สัญญาณมีแนวโน้มน้อยลงเสียงรบกวนและการรบกวนอื่น ๆ

รูปที่ 19: สเปกตรัมการแพร่กระจายลำดับโดยตรง (DSSS)

Spectrum Spread Spectrum (THSs)

การกระโดดเวลา Spread Spectrum (THSS) ส่งข้อมูลในช่วงเวลาสั้น ๆ ในช่วงเวลาที่แตกต่างกันซึ่งกำหนดโดยลำดับ pseudorandom ที่รู้จักทั้งตัวส่งและตัวรับสัญญาณแม้ว่าจะพบได้น้อยกว่า แต่ THS สามารถใช้ในระบบ Ultra-Wideband (UWB) และระบบการสื่อสารที่ปลอดภัยวิธีนี้เพิ่มองค์ประกอบตามเวลาเพื่อส่งสัญญาณการแพร่กระจายเพิ่มความปลอดภัยและทำให้ทนต่อการรบกวนและการสกัดกั้นมากขึ้น

Chirp Spread Spectrum (CSS)

Chirp Spread Spectrum (CSS) เปลี่ยนความถี่ของสัญญาณเมื่อเวลาผ่านไปในแบบเชิงเส้นหรือแบบเอ็กซ์โปเนนเชียลทำให้เกิดเสียง "ร้องเจี๊ยก ๆ "วิธีนี้ใช้งานได้ดีในการจัดการการรบกวนแบบมัลติพา ธ และช่วยให้การสื่อสารระยะยาวด้วยการใช้พลังงานต่ำCSS ใช้ในเรดาร์และในระบบการสื่อสารระยะยาวและพลังงานต่ำเช่นเทคโนโลยี LORA ซึ่งเป็นที่นิยมในอุปกรณ์ Internet of Things (IoT)การเปลี่ยนแปลงความถี่ใน CSS ช่วยให้การวัดเวลาและระยะทางที่แม่นยำทำให้เป็นประโยชน์สำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการความแม่นยำและความน่าเชื่อถือสูง

รูปที่ 20: Chirp Spread Spectrum (CSS)

ข้อดีของการมอดูเลต

ขนาดเสาอากาศลดลง: การมอดูเลตช่วยให้การใช้เสาอากาศขนาดเล็กลงโดยการเปลี่ยนสัญญาณที่ส่งไปยังช่วงความถี่ที่สูงขึ้นที่ความถี่ที่สูงขึ้นเหล่านี้เสาอากาศขนาดเล็กสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การป้องกันสัญญาณรบกวนของสัญญาณ: เทคนิคการมอดูเลตช่วยลดสัญญาณรบกวนของสัญญาณและทำให้มั่นใจได้ว่าสัญญาณที่แตกต่างกันจะไม่รวมกันสิ่งนี้นำไปสู่การสื่อสารที่ชัดเจนและเชื่อถือได้มากขึ้น

ช่วงการสื่อสารเพิ่มเติม: โดยใช้การปรับสัญญาณสามารถส่งและรับสัญญาณในระยะทางไกลได้สิ่งนี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของการสื่อสารทางไกล

ความสามารถในการทำมัลติเพล็กซ์: การมอดูเลตอนุญาตให้ส่งสัญญาณหลายสัญญาณพร้อมกันผ่านช่องทางการสื่อสารเดียวสิ่งนี้จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้แบนด์วิดท์ที่มีอยู่

แบนด์วิดธ์ที่ปรับได้: แผนการมอดูเลตที่แตกต่างกันเปิดใช้งานการปรับในแบนด์วิดท์ตามข้อกำหนดเฉพาะสิ่งนี้ให้ความยืดหยุ่นและประสิทธิภาพมากขึ้นในระบบการสื่อสาร

การปรับปรุงคุณภาพการรับ: การมอดูเลตช่วยลดเสียงรบกวนและสัญญาณรบกวนทำให้เกิดสัญญาณที่ได้รับที่ชัดเจนและเชื่อถือได้มากขึ้น

ข้อเสียของการมอดูเลต

ค่าใช้จ่ายอุปกรณ์ที่สูงขึ้น: การปรับการปรับใช้ต้องใช้อุปกรณ์ที่ซับซ้อนและมักจะมีราคาแพงค่าใช้จ่ายเหล่านี้รวมถึงทั้งการจัดหาและการบำรุงรักษา

ความซับซ้อนของการออกแบบตัวรับสัญญาณและเครื่องส่งสัญญาณ: ระบบมอดูเลตต้องการการออกแบบเครื่องส่งสัญญาณและตัวรับสัญญาณที่ซับซ้อนมากขึ้นซึ่งนำไปสู่ความท้าทายทางเทคนิคและความต้องการการบำรุงรักษาที่มากขึ้น

ข้อกำหนดความใกล้ชิดสำหรับระบบ FM: ในระบบการปรับความถี่ (FM) เสาอากาศจะต้องอยู่ในตำแหน่งที่ค่อนข้างใกล้เคียงกันเพื่อรักษาประสิทธิภาพที่ดีที่สุด

ความไร้ประสิทธิภาพสำหรับแบนด์วิดท์ขนาดใหญ่: เทคนิคการมอดูเลตบางอย่างไม่เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องใช้แบนด์วิดท์ขนาดใหญ่ จำกัด ประสิทธิภาพของพวกเขาในสถานการณ์เหล่านี้

การใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้น: การมอดูเลตสามารถเพิ่มการใช้พลังงานซึ่งเป็นปัญหาใหญ่สำหรับการใช้งานที่ไวต่อพลังงาน

แอปพลิเคชันของการปรับประเภทต่างๆ

เทคนิคการปรับมีความสำคัญเนื่องจากพวกเขาเปลี่ยนคุณสมบัติของสัญญาณเพื่อให้การส่งข้อมูลมีประสิทธิภาพมากขึ้นนี่คือการใช้งานบางส่วน:

การผสมดนตรีและการบันทึกเทปแม่เหล็ก

ในการผลิตเพลงและการบันทึกเทปแม่เหล็กการมอดูเลตจะปรับความกว้างหรือความถี่ของสัญญาณเสียงสิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าการทำซ้ำเสียงที่มีความเที่ยงตรงสูงและลดเสียงรบกวนเทคนิคเช่นการมอดูเลตแอมพลิจูด (AM) และการปรับความถี่ (FM) ผสมผสานแทร็กเสียงที่แตกต่างกันสร้างประสบการณ์เสียงที่ไร้รอยต่อและเหนียวแน่น

การตรวจสอบ EEG สำหรับทารกแรกเกิด

การมอดูเลตมีความสำคัญในการใช้งานทางการแพทย์โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการตรวจสอบการทำงานของสมองทารกแรกเกิดElectroencephalography (EEG) ใช้การปรับความถี่เพื่อติดตามและบันทึกคลื่นสมองสิ่งนี้ช่วยให้การตรวจหาสภาพระบบประสาทอย่างแม่นยำช่วยในการวินิจฉัยและการรักษาในระยะแรกการปรับและ demodulating สัญญาณเหล่านี้มั่นใจได้ว่าการอ่านที่ถูกต้องและการรวบรวมข้อมูลที่เชื่อถือได้

ระบบ telemetry

ระบบ Telemetry ขึ้นอยู่กับการปรับเพื่อส่งข้อมูลในระยะทางไกลการมอดูเลตเฟส (PM) และการปรับความถี่ (FM) เข้ารหัสข้อมูลไปยังสัญญาณพาหะทำให้สามารถตรวจสอบระบบระยะไกลได้ตามเวลาจริงในอุตสาหกรรมยานยนต์และการบินและอวกาศการตรวจสอบทางไกลแบบเรียลไทม์เหมาะสำหรับการตรวจสอบประสิทธิภาพและเงื่อนไขของส่วนประกอบ

ระบบเรดาร์

การปรับความถี่ช่วยเพิ่มความแม่นยำและความละเอียดของสัญญาณที่ตรวจพบสิ่งนี้ช่วยให้การวัดระยะทางความเร็วและทิศทางของวัตถุอย่างแม่นยำดีที่สุดสำหรับการควบคุมการจราจรทางอากาศและการพยากรณ์อากาศ

การออกอากาศ FM

ในการออกอากาศการปรับความถี่ (FM) ใช้สำหรับการส่งสัญญาณเสียงคุณภาพสูงFM Broadcasting ให้คุณภาพเสียงที่ดีขึ้นและการรบกวนน้อยกว่าการมอดูเลตแอมพลิจูด (AM)โดยการปรับความถี่ของคลื่นพาหะจะเข้ารหัสข้อมูลเสียงส่งเสียงที่ชัดเจนและเชื่อถือได้ให้กับผู้ฟัง

บทสรุป

การมอดูเลตช่วยพัฒนาทักษะการสื่อสารของเราด้วยการศึกษาเทคนิคต่าง ๆ ตั้งแต่แบบอะนาล็อกแบบดั้งเดิมไปจนถึงวิธีการดิจิตอลและพัลส์ขั้นสูงเราได้เรียนรู้ประโยชน์และแอปพลิเคชันของพวกเขาเทคนิคต่าง ๆ เช่นการปรับความถี่ (FM) และการปรับเฟส (PM) ใช้สำหรับการใช้งานคุณภาพสูงและมีสัญญาณรบกวนต่ำเช่นการแพร่กระจาย FM และเรดาร์วิธีการดิจิตอลเช่น QAM และ OFDM ใช้สำหรับบริการอัตราข้อมูลสูงเช่นทีวีดิจิตอลและอินเทอร์เน็ตบรอดแบนด์อย่างไรก็ตามการมอดูเลตยังนำมาซึ่งความท้าทายเช่นต้นทุนอุปกรณ์ที่สูงขึ้นการออกแบบที่ซับซ้อนและการใช้พลังงานที่เพิ่มขึ้นในขณะที่เราสร้างสรรค์นวัตกรรมการมอดูเลตยังคงเป็นศูนย์กลางในการทำให้การส่งข้อมูลมีประสิทธิภาพมากขึ้นเชื่อถือได้และปลอดภัยทั่วโลก

คำถามที่พบบ่อย [คำถามที่พบบ่อย]

1. เทคนิคการมอดูเลตที่ดีที่สุดคืออะไร?

เทคนิคการมอดูเลตที่ดีที่สุดขึ้นอยู่กับข้อกำหนดของแอปพลิเคชันเช่นประสิทธิภาพแบนด์วิดท์ประสิทธิภาพพลังงานความซับซ้อนและสภาพแวดล้อมการสื่อสารที่เฉพาะเจาะจงตัวอย่างเช่นในสภาพแวดล้อมที่แบนด์วิดท์มี จำกัด แต่พลังงานไม่ได้การปรับเฟส (PM) อาจเหมาะอย่างยิ่งเนื่องจากความยืดหยุ่นต่อเสียงรบกวนและสัญญาณรบกวนในทางกลับกันสำหรับแอพพลิเคชั่นที่ต้องการการส่งข้อมูลอัตราการส่งข้อมูลสูงมักจะเป็นที่ต้องการของการแยกความถี่แบบมุมฉาก (OFDM) เนื่องจากใช้สเปกตรัมที่มีอยู่อย่างมีประสิทธิภาพและมีความไวต่อการรบกวนหลายเส้นทาง

2. เทคนิคการมอดูเลตใดที่มีราคาถูกที่สุด?

โดยทั่วไปแล้วแอมพลิจูดมอดูเลต (AM) ถือว่าเป็นรูปแบบการปรับที่แพงที่สุดและง่ายที่สุดมันต้องใช้อุปกรณ์ที่ซับซ้อนและราคาถูกน้อยกว่าทำให้เหมาะสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เกรดผู้บริโภคและแอพพลิเคชั่นออกอากาศอย่างไรก็ตามมันมีประสิทธิภาพน้อยกว่าในแง่ของการใช้แบนด์วิดท์และมีความเสี่ยงต่อเสียงรบกวนเมื่อเทียบกับเทคนิคอื่น ๆ เช่นการปรับความถี่ (FM) หรือแผนการปรับดิจิตอล

3. วิธีกำหนดประเภทการมอดูเลต?

ในการกำหนดประเภทการมอดูเลตที่เหมาะสมเราต้องพิจารณาหลายปัจจัย:

ข้อกำหนดแบนด์วิดธ์: มีสเปกตรัมเท่าไหร่สำหรับการสื่อสาร?

ข้อ จำกัด ด้านพลังงาน: เครื่องส่งสัญญาณกำลัง จำกัด หรือไม่?

ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม: มีปัญหาเกี่ยวกับการรบกวนหลายครั้งหรือช่องที่มีเสียงดังหรือไม่?

ข้อกำหนดของระบบ: ความต้องการอัตราข้อมูลและความทนทานต่ออัตราความผิดพลาดคืออะไร?

การตัดสินใจเกี่ยวข้องกับการแลกเปลี่ยนระหว่างปัจจัยเหล่านี้ซึ่งได้รับอิทธิพลจากความต้องการเฉพาะของระบบการสื่อสาร

4. เหตุใดจึงหลีกเลี่ยงการมอดูเลตมากเกินไป?

การมอดูเลตในระบบเช่น AM และ FM นำไปสู่การบิดเบือนสัญญาณและการรั่วไหลของแบนด์วิดท์ทำให้เกิดการรบกวนกับช่องทางที่อยู่ติดกันสิ่งนี้ไม่เพียง แต่ลดคุณภาพของการสื่อสาร แต่ยังเป็นการละเมิดข้อ จำกัด ด้านกฎระเบียบเกี่ยวกับการใช้แบนด์วิดท์ในระบบดิจิตอลการมอดูเลตเกินอาจนำไปสู่การตัดสัญลักษณ์และอัตราความผิดพลาดที่เพิ่มขึ้นการรักษาระดับการมอดูเลตภายในขีด จำกัด ที่ระบุเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการทำงานที่มีประสิทธิภาพและสอดคล้อง

5. การมอดูเลตที่ไม่ดีคืออะไร?

การมอดูเลตที่ไม่ดีหมายถึงสถานการณ์ที่กระบวนการมอดูเลตไม่ได้ใช้แบนด์วิดท์ที่จัดสรรหรือผลลัพธ์ในอัตราความผิดพลาดสูงอย่างเหมาะสมอาการของการมอดูเลตที่ไม่ดีรวมถึงการใช้พลังงานที่สูงขึ้นข้อผิดพลาดในการส่งข้อมูลบ่อยขึ้นและการรบกวนกับสัญญาณอื่น ๆโดยทั่วไปแล้วเป็นผลมาจากการปรับแต่งระบบที่ไม่เพียงพอหรือใช้เทคนิคการมอดูเลตที่ไม่สอดคล้องกับสภาพการปฏิบัติงานและข้อกำหนดของระบบ

6. สูตรสำหรับการปรับคืออะไร?

สูตรสำหรับการมอดูเลตขึ้นอยู่กับประเภทของการมอดูเลตที่ใช้ตัวอย่างเช่น:

การมอดูเลตแอมพลิจูด (AM): M (T) = (1 + K ⋅ X (T) ⋅ C (T)

โดยที่ k คือดัชนีการมอดูเลต, x (t) คือสัญญาณข้อความและ c (t) คือสัญญาณพาหะ

การมอดูเลตความถี่ (FM): y (t) = a ⋅ sin (ωct + kf ∫ x (t) dt)

ในกรณีที่ A คือแอมพลิจูด, Ωcคือความถี่ของพาหะ KF คือค่าคงที่ความถี่เบี่ยงเบนและ x (t) เป็นสัญญาณข้อความ

การมอดูเลตแต่ละประเภทจะมีพารามิเตอร์เฉพาะที่มีอิทธิพลต่อวิธีการใช้สูตรตามข้อกำหนดการปฏิบัติงานและวัตถุประสงค์ของระบบการสื่อสาร