Модуляция и демодуляция сигнала

Модуляция- изменение информативных параметров некоторых первичных физических процессов (сигналов), рассматриваемых как носители информации, в соответствии с передаваемой (включаемой и сигнал) информацией.

Виды модуляции связаны с типом сигнала-носителя. В современной информатике выделяют три его типа: фиксированный уровень, колебания, импульсы.

Демодуляция– восстановление величин, вызвавших изменение параметров носителей при модуляции. Выполняется на принимающей стороне при известных условиях модуляции на передающей стороне.

Фиксированный уровень

В качестве сигнала-носителя может выступать, например, значение напряжения:

Здесь t – время, Uн - нормальный уровень напряжения.

В этом случае возможна только прямая модуляция, при которой изменение уровня напряжения означает передачу того или иного сигнала.

Пример 1. Выполнить прямую модуляцию дискретного сигнала 01102.

Зададимся следующими модификациями напряжения Uн для передачи двоичной цифры: при уменьшении нормального уровня напряжения на ΔUм передается двоичный 0, при увеличении нормального уровня на ту же величину передается двоичная 1. Для кодирования повторений цифр зададимся дискретой времени Δt, в течение которой передается одна цифра. Тогда получим результат, показанный на рисунке:

Колебания

Этот вид сигнала-носителя представлен на рисунке:

Рисунок 1

Он характеризуется тремя информационными параметрами – амплитудой (имеет величину Uн на рисунке), частотой (1/(2Δt) на рисунке) и фазой (равна нулю), поэтому возможны три вида модуляции: амплитудная, частотная, фазовая.

Амплитудная модуляция

Связана с изменением амплитуды колебаний.

Пример 1. Выполнить амплитудную модуляцию для дискретного сигнала 01102, если сигналом-носителем является сигнал рисунка 1.

Зададимся модификациями амплитуды базового сигнала-носителя: пусть уменьшение амплитуды на величину ΔUм означает передачу двоичного 0, а увеличение на ту же величину – передачу двоичной 1.

Тогда получим результат, показанный на рисунке 2:

Рисунок 2

Частотная модуляция

Связана с изменением частоты колебаний.

Пример 2. Выполнить частотную модуляцию для дискретного сигнала 01102. Сигнал-носитель представлен на рисунке 1.

Пусть увеличение колебаний в период времени T = 2Δt в 2 раза означает передачу двоичного 0, а увеличение в 3 раза – двоичной 1.

Тогда результат модуляции представлен на рисунке:

Рисунок 3

Фазовая модуляция

Передача дискретного сигнала связана со сменой фазы.

Пример 3. Выполнить фазовую модуляцию для дискретного сигнала 01102. Сигнал-носитель представлен на рисунке 1.

Пусть сдвиг по фазе на 90° означает передачу двоичной 1, отсутствие сдвига – двоичного 0. Тогда результат модуляции представлен на рисунке: