בעודנו חיים בעידן של תקשורת שבו אנו יכולים להעביר בקלות כל סוג של מידע (וידאו, אודיו ונתונים אחרים) בצורה של אותות חשמליים לכל מכשיר אחר או אזור ייעודי אחר. אמנם מקובל בחוויה התפיסתית שלנו ששליחה או קבלה של אותות או נתונים הם פשוטים, אך זה כולל פרוצדורות מורכבות למדי, אפשרויות ותרחישים מעורבים בתוך מערכות תקשורת . לכן, בהיקף מערכות התקשורת, משחקי אפנון מחזיקים באחריות מכרעת במערכת התקשורת לקודד מידע באופן דיגיטלי בעולם האנלוגי. חשוב מאוד לווסת את האותות לפני שליחתם למקטע המקלט לצורך העברת מרחק גדול יותר, העברת נתונים מדויקת וקבלת נתונים עם רעש נמוך. כדי להיות ברור, בואו נצלול לתפיסה המפורטת של לדעת מה זה אפנון, סוגים שונים בו, ומה הם סוגי וויסות טכניקות המשמשות במערכות תקשורת.
מהי אפנון?
אפנון הוא תהליך של שינוי מאפייני הגל שיועבר על ידי הצבת אות ההודעה על האות בתדר גבוה. בתהליך זה שינויים בווידאו, בקולי נתונים ובנתונים אחרים משנים אותות בתדר גבוה - המכונים גם גל מנשא . גל המוביל הזה יכול להיות DC או AC או שרשרת דופק בהתאם ליישום בו משתמשים. בדרך כלל, גל סינוס בתדר גבוה משמש כאות גל נשא.
טכניקות אפנון אלה מסווגות לשני סוגים עיקריים: אנלוגי ודיגיטלי או אפנון דופק . לפני שנדון בהמשך על סוגים שונים של טכניקות אפנון, הבה נבין את חשיבות המודולציה.
מדוע משתמשים באפנון בתקשורת?
- בטכניקת האפנון, תדר אות ההודעה מורם לטווח כך שהוא שימושי יותר להעברה. הנקודות הבאות מתארות את חשיבות האפנון במערכת התקשורת.
- ב העברת אות , האותות ממקורות שונים מועברים דרך ערוץ משותף בו זמנית באמצעות מרבבים. אם אותות אלה מועברים בו זמנית עם רוחב פס מסוים, הם גורמים להפרעה. כדי להתגבר על כך, אותות הדיבור מווסתים לתדרי נשא שונים על מנת שהמקלט יתכוונן לרוחב הפס הרצוי על פי בחירתו בטווח השידור.
- סיבה טכנית נוספת היא אַנטֶנָה גודל גודל האנטנה הוא ביחס הפוך לתדירות האות המוקרן. סדר גודל צמצם האנטנה הוא לפחות עשירית מאורך הגל של האות. גודלו אינו ניתן לביצוע אם האות הוא 5 קילוהרץ, לכן העלאת התדר בתהליך ויסות בהחלט תפחית את גובה האנטנה.
- חשוב לווסת את העברת האותות למרחקים גדולים מכיוון שלא ניתן לשלוח אותות בתדר נמוך למרחקים ארוכים יותר.
- באופן דומה, אפנון חשוב גם להקצות יותר ערוצים למשתמשים ולהגביר את חסינות הרעש.
כדי להתחיל לדעת על מידע מפורט על טכניקות אפנון, ספר לנו לגבי סוגי ה- אותות בתהליך האפנון .
אפנון אות
אות זה נקרא גם כאות הודעה. הוא מחזיק את הנתונים שיש להעביר ולכן הם מכונים כאות הודעה. זה נחשב לאות רצועת הבסיס שבו הוא עובר תהליך אפנון כדי להיות משודר או מתקשר. בגלל זה, זה האות המווסת.
אות מנשא
זהו הטווח הגבוה של אות התדרים שנמצא עם משרעת ספציפית, תדר, שלב, אך הוא אינו מחזיק בנתונים כלשהם. אז זה נקרא כאות מוביל שכן הוא ריק. זה פשוט משמש להעברת המסר לקטע המקלט לאחר תהליך האפנון.
אות מאופנן
האות התוצאתי שמתקבל לאחר הליך האפנון נקרא אות מאופנן. זהו תוצר של אותות המוביל והן של האות המווסת.
סוגים שונים של אפנון
שני סוגי האפנון: טכניקות אפנון אנלוגיות ודיגיטליות כבר נדונו. בשתי הטכניקות, מידע על בסיס הבסיס מומר לאותות תדר רדיו, אך במוונון אנלוגי, אלה תקשורת RF האותות הם טווח ערכים רציף, ואילו במוונון הדיגיטלי מדובר במצבים נפרדים שנקבעו מראש.
סוגי אפנון
אפנון אנלוגי
במוונון זה, גל סינוס משתנה ברציפות כגל נשא שמווסת את אות ההודעה או אות הנתונים. הפונקציה הכללית של הגל הסינוסואידי מוצגת באיור למטה, ובו ניתן לשנות שלושה פרמטרים כדי לקבל אפנון - הם בעיקר משרעת, תדר, פאזה, כך שה סוגים של אפנון אנלוגי הם:
- אפנון משרעת (AM)
- אפנון תדרים (FM)
- אפנון שלב (PM)
ב אפנון משרעת , המשרעת של גל המוביל משתנה ביחס לאות ההודעה, והגורמים האחרים כמו תדר ושלב נשארים קבועים. האות המאופנן מוצג באיור שלהלן, והספקטרום שלו מורכב מפס תדרים תחתון, רצועת תדרים עליונה ורכיבי תדר מוביל. סוג זה של אפנון דורש רוחב פס גדול יותר, כוח רב יותר. סינון קשה מאוד באופנון זה.
סוגי אפנון אנלוגי
אפנון תדר (FM) משתנה את תדירות המוביל ביחס למסר או לאות הנתונים תוך שמירה על קבועים של פרמטרים אחרים. היתרון של FM על פני AM הוא דיכוי גדול יותר של רעש על חשבון רוחב הפס ב- FM. הוא משמש ביישומים כמו רדיו, מכ'ם, חיפוש סייסמי טלמטרי, וכן הלאה. היעילות ורוחבי הפס תלויים במדד האפנון ובתדירות האפנון המרבית.
ב אפנון פאזה , שלב המוביל משתנה בהתאם לאות הנתונים. בסוג זה של אפנון, כאשר משנים את השלב זה משפיע גם על התדר, כך שהאפנון הזה מגיע גם תחת אפנון תדרים.
אפנון אנלוגי (AM, FM ו- PM) רגיש יותר לרעש. אם רעש נכנס למערכת, הוא נמשך ונישא עד למקלט הקצה. לכן ניתן להתגבר על חסרון זה באמצעות טכניקת האפנון הדיגיטלי.
AM
אפנון דיגיטלי
לקבלת איכות טובה יותר ותקשורת יעילה, משתמשים בטכניקת האפנון הדיגיטלי. היתרונות העיקריים של אפנון דיגיטלי על פני אפנון אנלוגי כוללים כוח מותר, רוחב פס זמין וחסינות רעש גבוהה. במוונון דיגיטלי, אות ההודעה מומר מהודעה אנלוגית לדיגיטלית ואז מווסת באמצעות גל מוביל.
גל המוביל נפתח או מופעל ומכבה כדי ליצור פעימות כך שהאות מווסת. בדומה לאנלוגי, כאן הפרמטרים כמו משרעת, תדר, וריאציה פאזה של גל המוביל מחליטים את סוג האפנון הדיגיטלי.
ה סוגים של אפנון דיגיטלי מבוססים על סוג האות והיישום המשמשים כגון מקש Shift Amplitude, Keying Shift Frequency, Shift Shift Keying, Shifting Differential Phase Shift, Shift Shift Shift Keying, Shift Shift Keying, Keying Shift Minimal Shift, ריבוב חלוקת תדרים אורטוגונלית וכו ' , כפי שמוצג באיור.
מקש שינוי משרעת משנה את המשרעת של גל המוביל בהתבסס על אות רצועת הבסיס או אות ההודעה, שהם בפורמט דיגיטלי. הוא משמש לדרישות בעלות פס נמוך ורגיש לרעש.
במקשי העברת תדרים, תדר גל המוביל משתנה עבור כל סמל בנתונים הדיגיטליים. הוא זקוק לרוחבי פס גדולים יותר כפי שמוצג באיור. באופן דומה, מקשי העברת הפאזה משנים את שלב המוביל עבור כל סמל והוא פחות רגיש לרעש.
אפנון תדר
על מנת ליצור גל מווסת תדרים, תדר גל הרדיו משתנה בהתאם למשרעת אות הכניסה.
אפנון תדר
כאשר גל השמע מווסת עם זה של אות המוביל של תדר הרדיו, אז אות התדרים שנוצר ישנה את רמת התדרים שלו. יש לציין את הווריאציה שלפיה הגל נע כלפי מעלה ומטה. זה נקרא סטייה והוא מיוצג בדרך כלל כסטיית kHz.
כדוגמא, כאשר לאות יש סטייה של + או - 3kHz, אז הוא מיוצג כ- 3kHz. משמעות הדבר היא כי לאות הספק יש סטייה מעלה ומטה של 3kHz.
תחנות שידור הזקוקות לטווח תדרים גבוה מאוד בספקטרום התדרים (בטווח של 88.5 - 108 מגה הרץ), הן בהחלט צריכות כמות גדולה של סטייה שהיא כמעט ± 75 קילוהרץ. זה נקרא אפנון תדרים רחב-פס. האותות בטווח זה מחזיקים ביכולת לסייע באיכות השידורים הגבוהה, בעוד שהם דורשים רוחב פס גבוה יותר. באופן כללי, 200 קילוהרץ מותר לכל WBFM. ובשביל FM צרה פס, די בסטייה של ± 3 קילוהרץ.
בעת יישום גל FM, כדאי לדעת את טווח האפקטיביות של האפנון. זה עומד כפרמטר בקביעת גורמים כגון ידיעת סוג האות אם אות FM רחב או פס רחב. זה גם עוזר לוודא שכל המקלטים או המשדרים שנמצאים במערכת מתוכנתים להתאים את עצמם לטווח האפנון הסטנדרטי מכיוון שהדבר מראה השפעה על הגורמים כגון ריווח הערוצים, רוחב הפס של המקלט ואחרים.
לכן, כדי לסמן את רמת האפנון, יש לקבוע את פרמטרי האפנון ויחס הסטייה.
השונה סוגי אפנון תדרים כלול את הבאים.
להקה צרה FM
- זה נקרא כסוג של אפנון תדרים שבו ערך אינדקס האפנון מינימלי מדי.
- כאשר ערך אינדקס האפנון הוא<0.3, then there will be an only carrier and corresponding sidebands having bandwidth as twice the modulating signal. So, β ≤ 0.3 is called narrow band frequency modulation.
- הטווח המרבי של תדר האפנון הוא של 3 קילוהרץ
- ערך סטיית התדרים המרבית הוא 75 קילוהרץ
להקה רחבה FM
- זה נקרא כסוג של אפנון תדרים שבו ערך אינדקס האפנון גדול.
- כאשר ערך אינדקס האפנון הוא> 0.3, יהיו יותר משתי פס צדדיות בעלות רוחב פס כפול מאות האפנון. כאשר ערך אינדקס האפנון עולה, אז מספר רצועות הצד גדל. אז, β> 0.3 נקרא אפנון תדרים בפס צר.
- הטווח המרבי של תדרים המווסתים הוא בין 30 הרץ - 15 קילוהרץ
- ערך סטיית התדרים המרבית הוא 75 קילוהרץ
- אפנון תדרים זה זקוק לטווח רוחב פס גבוה יותר שמקדים כמעט פי 15 ממוונון התדרים הצר.
סוגים אחרים של טכניקות אפנון המשמשות במערכת התקשורת הם:
- מפתחות משמרת פאזה בינארית
- מקשי משמרת פאזה דיפרנציאלית
- מקשי משמרת שלב ברבע ההפרש
- קיזוז משמרת פאזה ברביעי
- אודיו FSK
- רב FSK
- FSK בעל גוון כפול
- מקש משמרת מינימלי
- מקש משמרת מינימלי של גאוס
- סוג אפנון מקודד לסבכה
יתרונות מסוגים שונים של אפנון
למטרות שידור, גודל ה- אַנטֶנָה צריך להיות גדול מאוד לפני שטכניקת האפנון לא הוצעה. רמת התקשורת מוגבלת מכיוון שלא תהיה תקשורת למרחקים ארוכים ללא אפס רמות של עיוותים.
לכן, עם התפתחות האפנון, ישנם יתרונות רבים של השימוש מערכות תקשורת . והיתרונות באפנון הם:
- ניתן להפחית את גודל האנטנה
- אין שום סוג של איחוד אותות
- טווח התקשורת משופר
- תהיה אפשרות של ריבוב
- אפשר להתאים את רוחב הפס בהתאם לדרישות
- איכות הקבלה עולה
- ביצועים ואפקטיביות טובים יותר
יישומים מסוגים שונים של אפנון
יש מגוון נרחב של טכניקות אפנון שונות ואלו הן:
- מיושם בערבוב מוסיקה, ובמערכות הקלטה מגנטית
- כדי לעקוב אחר ניטור EEG לילדים שזה עתה נולדו
- משמש בטלמטריה
- משמש ב מכ'ם
- טכניקות שידור FM
כדי להימנע מהפיכת מאמר זה למורכב, פטורים ממנו כמה משוואות מתמטיות ומידע מעמיק אודות מערכות תקשורת דיגיטליות. עם זאת, המאמצים המושקעים בהבאת מאמר זה מבטיחים מידע בסיסי על שונות סוגי אפנון במערכת התקשורת . כמו כן, חשוב יותר לקבל מושג ברור מה הם
