מול מושגים חדשים בחיי היומיום, רבים מנסים למצוא תשובות לשאלותיהם. בשביל זה יש צורך לתאר כל תופעה. אחד מהם הוא דבר כזה כמו אפנון. זה יידון בהמשך.
תיאור כללי
מודולציה היא תהליך של שינוי אחד או מערך שלם של פרמטרים של תנודה בתדר גבוה בהתאם לחוק הודעת מידע בתדר נמוך. התוצאה של זה היא העברת הספקטרום של אות הבקרה לאזור התדר הגבוה, שכן שידור יעיל לחלל מחייב שכל המקלטים יפעלו בתדרים שונים מבלי להפריע זה לזה. הודות לתהליך זה, תנודות מידע ממוקמות על מנשא ידוע אפריורי. אות הבקרה מכיל את המידע המועבר. תנודה בתדר גבוה לוקחת על עצמה את התפקיד של נושא מידע, בשל כך הוא מקבל מעמד של נושא. אות הבקרה מכיל את הנתונים המועברים. ישנם סוגים שונים של אפנון, התלויים באיזו צורת גל משתמשים: מלבנית, משולשת או אחרת. עם אות בדיד, נהוג לדבר על מניפולציה. כך,אפנון הוא תהליך הכולל תנודות, כך שהוא יכול להיות תדר, משרעת, פאזה וכו'.
זנים
עכשיו אנחנו יכולים לשקול אילו סוגים של תופעה זו קיימים. למעשה, אפנון הוא התהליך שבו גל בתדר נמוך נישא על ידי גל בתדר גבוה. הסוגים הבאים משמשים לרוב: תדר, משרעת ופאזה. עם אפנון תדר, מתרחש שינוי בתדר, עם אפנון משרעת, האמפליטודה, ועם אפנון פאזה, הפאזה. יש גם מינים מעורבים. אפנון ושינוי דופק הם סוגים נפרדים. במקרה זה, הפרמטרים של תנודה בתדר גבוה משתנים באופן דיסקרטי.
אפנון אמפליטודה
במערכות עם שינוי מסוג זה, משרעת גל הנשא משתנה בתדר גבוה בעזרת גל מודולציה. כאשר מנתחים את התדרים במוצא, מתגלים לא רק תדרי הכניסה, אלא גם הסכום וההפרש שלהם. במקרה זה, אם המודולציה היא גל מורכב, כגון אותות דיבור המורכבים מתדרים רבים, אזי הסכום וההפרש של התדרים ידרשו שני פסים, אחד מתחת לנשא ואחד מעל. הם נקראים לרוחב: עליון ותחתון. הראשון הוא עותק של אות השמע המקורי המוזז בתדר מסוים. הפס התחתון הוא העתקה של האות המקורי שעבר הפוך, כלומר, התדרים הגבוהים המקוריים הם התדרים הנמוכים בצד התחתון.
פס הצד התחתון הוא תמונת מראה של פס הצד העליון ביחס לתדר הנשא. מערכת המשתמשת באפנון משרעת,העברת הספק ושני הצדדים נקראת דו כיוונית. הספק אינו מכיל מידע שימושי, כך שניתן להסירו, אך בכל מקרה, רוחב הפס האות יהיה כפול מהמקורי. הצרת הרצועה מושגת על ידי החלפת לא רק המנשא, אלא גם אחד מהצדדים, מכיוון שהם מכילים מידע אחד. סוג זה ידוע כאפנון SSB עם ספק מודחק.
Demodulation
תהליך זה מחייב את האות המאופנן להיות מעורבב עם נשא בעל תדר זהה לזה הנפלט על ידי המאפנן. לאחר מכן, האות המקורי מתקבל כתדר נפרד או פס תדר נפרד, ולאחר מכן מסונן מאותות אחרים. לפעמים היצירה של הנשא לדמודולציה מתרחשת באתרו, ולא תמיד היא עולה בקנה אחד עם תדר הנשא במאפנן עצמו. בשל ההבדל הקטן בין התדרים, מופיעות אי התאמה, מה שאופייני למעגלי טלפון.
אפנון דופק
זה משתמש באות פס בסיס דיגיטלי, כלומר הוא מאפשר קידוד של יותר מביט אחד לכל באוד על ידי קידוד אות נתונים בינאריים לאות רב-שכבתי. סיביות של אותות בינאריים מפוצלים לפעמים לזוגות. עבור זוג ביטים, ניתן להשתמש בארבעה שילובים, כאשר כל זוג מיוצג על ידי אחת מארבע רמות משרעת. אות מקודד כזה מאופיין בעובדה שקצב הביאוד המודולציה הוא חצי מזה של אות הנתונים המקורי, כך שניתן להשתמש בו כדיאפנון משרעת בדרך הרגילה. היא מצאה את האפליקציה שלה בתקשורת רדיו.
אפנון תדר
מערכות עם אפנון זה מניחות שהתדר של הספק ישתנה בהתאם לצורת האות המאפנן. סוג זה עדיף על סוג המשרעת מבחינת התנגדות להשפעות מסוימות הזמינות ברשת הטלפון, ולכן יש להשתמש בו במהירויות נמוכות שבהן אין צורך למשוך פס תדרים גדול.
אפנון משרעת-שלב
כדי להגדיל את מספר הביטים לכל הבאוד, ניתן לשלב אפנון פאזה ואמפליטודה.
אחת השיטות המודרניות של אפנון משרעת-פאזות יכולה להיקרא זו שמבוססת על שידור של מספר נשאים. לדוגמה, ביישומים מסוימים, נעשה שימוש ב-48 ספקים, מופרדים על ידי רוחב פס של 45 הרץ. על ידי שילוב של AM ו-PM, עד 32 מצבים בדידים מוקצים לכל ספק בכל תקופת בונד בודדת, כך שניתן לשאת 5 ביטים לכל בונד. מסתבר שכל הסט הזה מאפשר להעביר 240 ביטים לבאוד. כאשר פועלים ב-9600 bps, קצב האפנון דורש רק 40 באוד. נתון נמוך כל כך סובלני למדי למשרעת וקפיצות הפאזה הגלומות ברשת הטלפון.
PCM
סוג זה נחשב בדרך כלל כמערכת לשידור אותות אנלוגיים, כגון קול בצורה דיגיטלית. טכניקת אפנון זו אינה בשימוש במודמים. הנה השער של האות האנלוגי עםבתדירות כפולה מהתדר הגבוה ביותר של רכיב האות האנלוגי. כשמשתמשים במערכות כאלה ברשתות טלפון, strobe מתרחש 8000 פעמים בשנייה. כל דגימה היא רמת מתח המקודדת בקוד של שבע סיביות. כדי לייצג בצורה הטובה ביותר את השפה המדוברת, נעשה שימוש בקידוד לוגריתמי. שבע סיביות, יחד עם השמיני, המציין את נוכחותו של אות, יוצרים אוקטטה.
נדרשים וזיהוי כדי לשחזר את אות ההודעה, כלומר, תהליך הפוך. במקרה זה, האות מומר בצורה לא ליניארית. אלמנטים לא ליניאריים מעשירים את ספקטרום אותות המוצא ברכיבי ספקטרום חדשים, ומסננים משמשים לבידוד רכיבים בתדר נמוך. אפנון וזיהוי יכולים להתבצע באמצעות דיודות ואקום, טרנזיסטורים, דיודות מוליכים למחצה כאלמנטים לא ליניאריים. באופן מסורתי, נעשה שימוש בדיודות מוליכים למחצה נקודתיים, מכיוון שקיבול הקלט המישורי גדול יותר באופן ניכר.
צפיות מודרניות
אפנון דיגיטלי מספק הרבה יותר קיבולת מידע ומבטיח תאימות למגוון שירותי נתונים דיגיטליים. בנוסף, הוא מגביר את אבטחת המידע, משפר את איכות מערכות התקשורת ומאיץ את הגישה אליהן.
ישנן מספר מגבלות שעומדות בפני מעצבי כל מערכות: ההספק ורוחב הפס המותרים, רמת הרעש הנתונה של מערכות תקשורת. מספר המשתמשים גדל מדי יוםמערכות תקשורת, וגם הביקוש להן הולך וגדל, מה שמצריך הגדלת משאב הרדיו. אפנון דיגיטלי שונה באופן ניכר מהאנלוגי בכך שהספק בו משדר כמויות גדולות של מידע.
קושי בשימוש
למפתחי מערכות תקשורת רדיו דיגיטליות עומדת משימה עיקרית שכזו - למצוא פשרה בין רוחב הפס של העברת הנתונים למורכבות המערכת במונחים טכניים. לשם כך, ראוי להשתמש בשיטות אפנון שונות כדי לקבל את התוצאה הרצויה. ניתן לארגן תקשורת רדיו גם באמצעות מעגלי המשדר והמקלט הפשוטים ביותר, אך עבור תקשורת כזו ישמש ספקטרום תדר פרופורציונלי למספר המשתמשים. מקלטים ומשדרים מורכבים יותר דורשים פחות רוחב פס כדי לשדר את אותה כמות מידע. על מנת לעבור לשיטות שידור יעילות ספקטרלית, יש צורך לסבך את הציוד בהתאם. בעיה זו אינה תלויה בסוג התקשורת.
אפשרויות חלופיות
אפנון רוחב הפולסים מתאפיין בכך שהאות הנשא שלו הוא רצף של פולסים, בעוד שתדירות הפולסים קבועה. השינויים נוגעים רק למשך כל פולס לפי האות המאפנן.
אפנון רוחב הדופק שונה מאפנון תדר-פאז. זה האחרון כולל אפנון של האות בצורה של סינוסואיד. הוא מאופיין באמפליטודה קבועה ובתדירות או פאזה משתנה. גם אותות פולסים יכולים להיות מווסנים בתדר. יכול להיות משך הזמןהפולסים קבועים, ותדירותם היא בערך ממוצע כלשהו, אך ערכם המיידי ישתנה בהתאם לאותות המאפננים.
מסקנות
ניתן להשתמש במודולציות פשוטות, כאשר רק פרמטר אחד משתנה בהתאם למידע המאפנן. ערכת האפנון המשולבת המשמשת בציוד תקשורת מודרני היא כאשר הן המשרעת והן השלב של הספק משתנים בו זמנית. במערכות מודרניות, ניתן להשתמש במספר תת-נשאים, שכל אחד מהם משתמש בסוג מסוים של אפנון. במקרה זה, אנו מדברים על תוכניות אפנון אותות. מונח זה משמש גם לתצוגות מורכבות מרובות רמות, כאשר נדרש תיאור נוסף של המאפיינים למידע מקיף.
מערכות תקשורת מודרניות משתמשות בסוגי האפנון היעילים ביותר כדי למזער את רוחב הפס כדי לפנות שטח תדר לסוגים אחרים של אותות. איכות התקשורת רק מרוויחה מכך, אך מורכבות הציוד במקרה זה גבוהה מאוד. בסופו של דבר, תדר האפנון נותן תוצאה הנראית למשתמש הקצה רק מבחינת נוחות השימוש באמצעים טכניים.
