Урок 2.2 Радиосигналы, передача информации, модуляция

Заставка1vВ Уроке 2.1 было рассмотрено тему о радиоволнах и распределении частот в эфире. В этом уроке попытаемся выяснить в простой и доступной форме как это реализуется практически.

Радиоволны, это высокочастотные колебания  электромагнитного поля, способные распространяться в свободном пространстве на значительные расстояния.

Самое привлекательное в этом то, что с помощью радиоволн можно передавать информацию.

Основными параметрами колебаний являются частота, амплитуда, фаза.

Если на передающей стороне изменять один из параметров колебаний, а на приемной стороне выделять это изменение, то таким способом можно передавать информацию на расстояние.

Процесс изменения одного из параметров колебаний в соответствии с передаваемой информацией на передающей стороне называется модуляцией.

Процесс выделения полезной информации из колебаний на приемной стороне, называется детектированием.

Высокочастотные колебания, параметр которых изменяется при передаче называется несущей.

Полезная информация, которая изменяет параметр несущей, называется модулирующим сигналом.

Если, модулирующий сигнал изменяет частоту несущей – то такая модуляция называется частотной. Модуляция частоты однотонным синусоидальным сигналом представлена на рисунке ниже.

ЧМ1v

 

Если модулирующий сигнал изменяет амплитуду несущей – то такая модуляция называется амплитудной. Модуляция амплитуды однотонным синусоидальным сигналом представлена на рисунке ниже.

АМv

 

Если модулирующий сигнал изменяет фазу несущей, то такая модуляция называется фазовой.

Простейший вид фазовой модуляции – фазовая манипуляция, когда фаза меняется скачкообразно.

ФМv

 

Существует много видов модуляции. Все они имеют преимущества и недостатки.

Вы уже поняли, что частота несущей во много раз превышает частоту модулирующего сигнала. Модулирующий сигнал, например, речь, занимает область частот до 20 кГц, это при высоком качестве звука, в телефонии, где качество звука низкое — до 3 кГц. Сигналы этой частоты самостоятельно не способны распространяться в эфире на большие расстояния, но если мы ними промодулируем высокочастотный сигнал, например, 90 мГц, то сможем передать на большие расстояния.

Примеры наиболее распространенного использования модуляций:

Амплитудная модуляция – радиовещание на длинных, средних и коротких волнах. Передача видеосигнала в наземном телевизионном вещании.

Частотная модуляция – радиовещание на УКВ (и ФМ) диапазонах, передача звука в наземном телевизионном вещании, передача цветоразностных сигналов в наземном телевизионном вещании системы цветности СЕКАМ (была основной в СССР) и т.д.

Фазовая модуляция — передача цветоразностных сигналов в наземном телевизионном вещании системы цветности ПАЛ (основная в Европе).

При передаче информации с помощью радиосигналов основными задачами, с которыми приходится сталкиваться являются:

  1. Защищенность от воздействия внешних помех. Например, частотная модуляция в этом плане лучше амплитудной.
  2. Спектр частот, занимаемый модулированным сигналом в эфире. Эфир один на всех. Нельзя чтобы передаваемые сигналы мешали друг другу. Именно поэтому существуют таблицы совместимости частот радио и телевещания в соседних областях. Чем уже спектр занимаемых частот, тем больше каналов связи можно разместить в эфире. В то же время, чем выше качество передаваемого сигнала, тем шире требуется спектр при его передаче.
  3. Сложность и стоимость передающего и приемного оборудования.

Чем выше частоты, тем больше каналов связи можно организовать. Но с ростом частот растет сложность и стоимость оборудования. Сейчас мы видим все более интенсивное освоение частот в диапазоне гигагерц (ГГц) и выше.

Структурная схема простого канала передачи звука на расстояние приведена ниже:

Передача прием АМv

 

 

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *