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