Základní typy modulací:

 

Analogové modulace -  je signál (zpravidla ve spojitém čase)

     – amplitudové modulace - AM

            • DSB-SC, AM, SSB ...

     – úhlové modulace (s konstantní obálkou)

• fázové - PM

• kmitočtové - FM

– kvadraturní modulace QM

 

Digitální modulace v základním pásmu (Impulsní modulace - pulse modulation)

• PAM, PWM, PPM

• PCM, Delta, přechod k digitálním modulacím

 

Digitální modulace v modulačním pásmu ( přenos digitální informace)

– amplitudové - ASK, BPSK, QAM (16-QAM, 64-QAM, 256-QAM, ...), ...

– úhlové - PSK (BPSK, QPSK, 8-PSK, ...), FSK, MSK, GMSK, ...

– další, kombinované (např. OFDM, ...)

 

Matematický popis pásmového signálu

w

Pásmový signál - spektrum je soustředěno jen v pásmu  ležícím "dostatečně daleko" od kmitočtu 0, jinde je spektrum nulové nebo zanedbatelné. Charakteristické parametry pásmového signálu jsou:

 

-         Hraniční kmitočty pásma (dolní), (horní).

-         Šířka pásma  [Hz] (nebo  [rad/s]).

-         Nosný kmitočet (kmitočet nosné vlny)  (carrier), obvykle ve středu pásma , v některých případech (např. modulace SSB) může ležet i vně pásma.

 

Využití pásmových signálů:

– většinou vysokofrekvenční rádiové signály

– některé nízkofrekvenční signály (např. biologické),

– jednotlivé složky kmitočtového multiplexu (FDMA)

– optické signály

 

             

 

Obr. Časové průběhy a kmitočtová spektra jednotlivých typů signálů

Reálný signál má oboustranné spektrum, ve dvou odlehlých zrcadlových kopiích nese identickou informaci.

 

Analytický signál je komplexní s jednostranným spektrem (potlačíme spektrální složky na záporných kmitočtech, zdvojnásobíme velikosti spektrálních složek na kladných kmitočtech).

 

Komplexní obálka je nízkofrekvenční komplexní signál (posuneme spektrum analytického signálu doleva o kmitočet nosné vlny .

 

                      

 

 

Obr. Kmitočtové spektrum pásmového signálu

Pásmový signál lze zapsat ve tvaru

                                                          

 

Pro  a  má signál  čistě kosinový průběh s , šířka pásma je nulová.

Při modulačním procesu signál  způsobuje, že se a /nebo mění v závislosti na časovém průběhu, pak má signál  konečnou šířku pásma a průběh, závislý na  a na způsobu mapování  na funkci, použitou pro generování  a .

 

Pásmový signál  lze vyjádřit ve tvaru

 

,kde  označuje reálnou část z  ,  je tzv. komplexní obálka signálu  

 

Popis pásmového signálu v kartézském tvaru

 

,kde

  

           

  

  

              

 

 komplexní obálka signálu

 a  jsou signály v základním pásmu, popisují je reálné funkce reálné proměnné . Lze je generovat, modulovat, vysílat, přenášet, přijímat, měřit.

 

Funkce     se nazývá soufázová modulační složka  (in-phase modulation, I-modulation) signálu

Funkce     se nazývá kvadraturní modulační složka  (quadrature modulation, Q-modulation) signálu

 

 a  jsou signály v základním pásmu, popisují je reálné funkce reálné proměnné . Lze je generovat, modulovat, vysílat, přenášet, přijímat, měřit.

 

Funkce     se nazývá amplitudová modulační složka, tzv. reálná obálka  (amplitude modulation, AM, real envelope), signálu

Funkce     se nazývá fázová, někdy též úhlová, modulační složka  (phase  modulation, PM) signálu

 

Šířka pásma BT

 

Šířka pásma  signálu  je rovna:

 

…minimální nezáporná frekvence, pro kterou má signál  nenulovou spektrální hustotu energie či výkonu.

…maximální nezáporná frekvence, pro kterou má signál  nenulovou spektrální hustotu energie či výkonu.

 

Signál v základním pásmu je signál, pro který platí:   , nebo   

 

Šířka pásma v základním pásmu může být finitní – řečový signál, ale teoreticky může být i nekonečně velká – Diracův impuls

 

Pásmový signál má nenulovou spektrální hustotu energie či výkonu pouze na frekvencích blízkých

 

, kde  je nosná frekvence