私たちは通信の時代に生きているので、電気信号の形であらゆる形式の情報（ビデオ、オーディオ、およびその他のデータ）を他のデバイスまたは宛先エリアに簡単に転送できます。私たちの知覚経験では、信号やデータの送受信は単純であるのが一般的ですが、非常に複雑な手順、可能性、および関連するシナリオが含まれます。 通信システム 。したがって、通信システムの範囲では、変調は、アナログの世界で情報をデジタルでエンコードする通信システムにおいて重要な責任を負います。より長い距離の転送、正確なデータ転送、および低ノイズのデータ受信のために、信号を受信機セクションに送信する前に信号を変調することが非常に重要です。明確にするために、変調とは何か、変調のさまざまなタイプ、および変調とは何かを知るという詳細な概念に飛び込みましょう。 変調 通信システムで使用される技術。
変調とは何ですか？
変調とは、メッセージ信号を高周波信号に重ね合わせることで、送信する波の特性を変化させるプロセスです。このプロセスでは、ビデオ、音声、およびその他のデータ信号が高周波信号を変更します。これは、 搬送波 。この搬送波は、使用するアプリケーションに応じて、DC、AC、またはパルスチェーンになります。通常、搬送波信号として高周波正弦波が使用されます。
これらの変調技術は、アナログとデジタルの2つの主要なタイプに分類されます。 パルス変調 。さまざまなタイプの変調技術についてさらに説明する前に、変調の重要性を理解しましょう。
なぜ変調が通信で使用されるのですか？
- 変調技術では、メッセージ信号の周波数をある範囲に上げて、送信に役立つようにします。次のポイントは、通信システムにおける変調の重要性を説明しています。
- に 信号伝送 、マルチプレクサを使用して、さまざまなソースからの信号が共通チャネルを介して同時に送信されます。これらの信号が特定の帯域幅で同時に送信されると、干渉が発生します。これを克服するために、音声信号は、受信機が送信範囲内で自分で選択した望ましい帯域幅に調整できるように、さまざまなキャリア周波数に変調されます。
- もう1つの技術的な理由は アンテナ サイズアンテナのサイズは、放射信号の周波数に反比例します。アンテナの開口サイズの次数は、信号の波長の少なくとも1 x10分の1です。信号が5kHzの場合、そのサイズは実用的ではありません。したがって、変調プロセスによって周波数を上げると、アンテナの高さが確実に低くなります。
- 長距離の低周波信号を送信することはできないため、長距離で信号を転送するには変調が重要です。
- 同様に、変調は、ユーザーにより多くのチャネルを割り当て、ノイズ耐性を高めるためにも重要です。
変調技術の詳細情報について知り始めるには、次の種類についてお知らせください。 変調プロセスの信号 。
変調信号
この信号は、メッセージ信号とも呼ばれます。送信する必要のあるデータを保持しているため、これをメッセージ信号と呼びます。これは、変調プロセスを経てブロードキャストまたは通信されるベースバンド信号と見なされます。このため、それは変調信号です。
キャリア信号
これは、特定の振幅、周波数、および位相レベルの高周波数信号ですが、データを保持していません。そのため、空の信号であるため、キャリア信号と呼ばれます。これは、変調プロセスの後にメッセージを受信側セクションに送信するために単に使用されます。
変調信号
変調の手順の後に得られる結果的な信号は、変調信号と呼ばれます。これは、キャリア信号と変調信号の両方の積です。
さまざまなタイプの変調
アナログとデジタルの2種類の変調技術についてはすでに説明しました。どちらの手法でも、ベースバンド情報は無線周波数信号に変換されますが、アナログ変調では、これらは RF通信 信号は値の連続範囲ですが、デジタル変調では、これらは事前に準備された離散状態です。
変調の種類
アナログ変調
この変調では、メッセージ信号またはデータ信号を変調する搬送波として、連続的に変化する正弦波が使用されます。正弦波の一般的な関数を次の図に示します。この図では、変調を取得するために3つのパラメータを変更できます。これらは主に振幅、周波数、位相であるため、 アナログ変調の種類 は：
- 振幅変調（AM）
- 周波数変調（FM）
- 位相変調（PM）
に 振幅変調 、搬送波の振幅はメッセージ信号に比例して変化し、周波数や位相などの他の要因は一定のままです。変調信号を下図に示します。そのスペクトルは、低周波数帯域、高周波数帯域、および搬送周波数成分で構成されています。このタイプの変調には、より広い帯域幅とより多くの電力が必要です。この変調では、フィルタリングは非常に困難です。
アナログ変調の種類
周波数変調 （FM）は、他のパラメータを一定に保ちながら、メッセージまたはデータ信号に比例してキャリアの周波数を変化させます。 AMに対するFMの利点は、FMの帯域幅を犠牲にして、ノイズを大幅に抑制できることです。これは、ラジオ、レーダー、テレメトリ地震探査などのアプリケーションで使用されます。効率と帯域幅は、変調指数と最大変調周波数に依存します。
に 位相変調 、キャリア位相はデータ信号に応じて変化します。このタイプの変調では、位相が変更されると周波数にも影響するため、この変調も周波数変調になります。
アナログ変調（AM、FM、およびPM）は、ノイズに対してより敏感です。ノイズがシステムに入ると、それは持続し、エンドレシーバーまで運ばれます。したがって、この欠点は、デジタル変調技術によって克服することができます。
午前
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デジタル変調
より良い品質と効率的な通信のために、デジタル変調技術が採用されています。アナログ変調に対するデジタル変調の主な利点には、許容電力、利用可能な帯域幅、および高いノイズ耐性が含まれます。デジタル変調では、メッセージ信号がアナログからデジタルメッセージに変換され、搬送波を使用して変調されます。
搬送波は、信号が変調されるようにパルスを作成するためにキーイングまたはスイッチオンおよびオフに切り替えられます。アナログと同様に、ここでは、搬送波の振幅、周波数、位相変動などのパラメータによって、デジタル変調のタイプが決まります。
ザ・ デジタル変調の種類 振幅シフトキーイング、周波数シフトキーイング、位相シフトキーイング、差動位相シフトキーイング、直交位相シフトキーイング、最小シフトキーイング、ガウス最小シフトキーイング、直交周波数分割多重方式など、使用される信号のタイプとアプリケーションに基づいています。 、図に示すように。
振幅偏移変調は、デジタル形式のベースバンド信号またはメッセージ信号に基づいて搬送波の振幅を変更します。低帯域要件に使用され、ノイズに敏感です。
周波数偏移変調では、搬送波の周波数はデジタルデータのシンボルごとに変化します。図に示すように、より広い帯域幅が必要です。同様に、位相偏移変調は各シンボルのキャリアの位相を変更し、ノイズの影響を受けにくくなります。
周波数変調
周波数変調波を発生させるために、入力信号の振幅に応じて電波の周波数を変化させます。
周波数変調
オーディオ波が無線周波数搬送波信号のオーディオ波で変調されると、生成された周波数信号はその周波数レベルを変更します。波が上下に移動する変化に注意する必要があります。これは偏差と呼ばれ、一般にkHz偏差として表されます。
たとえば、信号の偏差が+または– 3kHzの場合、±3kHzとして表されます。これは、キャリア信号の上下の偏差が3kHzであることを意味します。
周波数スペクトル（88.5〜108 MHzの範囲）で非常に高い周波数範囲を必要とする放送局は、確かにほぼ±75kHzの大きな偏差を必要とします。これは広帯域周波数変調と呼ばれます。この範囲の信号は、高品質の伝送を支援する機能を備えていますが、より高い帯域幅も必要とします。一般に、すべてのWBFMで200kHzが許可されます。また、狭帯域FMの場合、±3kHzの偏差で十分です。
FM波を実装する際には、変調の有効範囲を知ることがより有益です。これは、信号のタイプが広帯域または狭帯域のFM信号であるかどうかを知るなどの要素を示す際のパラメーターとして機能します。また、システム内の受信機または送信機全体が、標準化された変調範囲に適応するようにプログラムされていることを確認するのにも役立ちます。これは、チャネル間隔、受信機の帯域幅などの要因に影響を与えるためです。
したがって、変調レベルを示すために、変調指数と偏差比のパラメータを決定する必要があります。
別の 周波数変調の種類 以下のものが含まれます。
狭帯域FM
- これは、変調指数値が最小すぎるタイプの周波数変調と呼ばれます。
- 変調指数値が<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.
- 変調周波数の最大範囲は3kHzです
- 最大周波数偏差値は75kHzです
広帯域FM
- これは、変調指数値が大きい周波数変調のタイプと呼ばれます。
- 変調指数値が> 0.3の場合、変調信号の2倍の帯域幅を持つ3つ以上の側波帯が存在します。変調指数値が増加すると、側波帯の数が増加します。したがって、β> 0.3は狭帯域周波数変調と呼ばれます。
- 変調周波数の最大範囲は30Hz〜15kHzです。
- 最大周波数偏差値は75kHzです
- この周波数変調には、狭帯域周波数変調のほぼ15倍の高帯域幅範囲が必要です。
通信システムで使用される他のタイプの変調技術は次のとおりです。
- バイナリ位相偏移変調
- 差動位相偏移変調
- 差動直交位相偏移変調
- オフセット直交位相シフトキーイング
- オーディオFSK
- マルチFSK
- デュアルトーンFSK
- 最小シフトキーイング
- ガウス最小シフトキーイング
- トレリス符号化タイプの変調
さまざまなタイプの変調の利点
送信の目的で、のサイズ アンテナ 変調技術が提案されない前に、非常に大きくなければなりません。歪みのレベルがゼロの長距離通信がなくなるため、通信のレベルが制限されます。
したがって、変調の開発に伴い、利用することには多くの利点があります 通信システム 。そして、変調の利点は次のとおりです。
- アンテナのサイズを小さくすることができます
- 信号の統合は発生しません
- 通信範囲が広がります
- 多重化の可能性があります
- 要件に応じて帯域幅を調整できます
- 受信品質が向上します
- パフォーマンスと有効性の向上
さまざまなタイプの変調のアプリケーション
さまざまな変調技術が幅広くあり、それらは次のとおりです。
- 音楽ミキシング、磁気テープ録音システムに実装
- 生まれたばかりの子供のためのEEGモニタリングを追跡するため
- テレメトリで使用
- で使われる レーダー
- FM放送技術
この記事が複雑になるのを避けるために、デジタル通信システムに関するいくつかの数式と詳細な情報は除外されています。ただし、この記事を作成するために注がれた努力により、さまざまな基本情報が確実になります。 通信システムにおける変調の種類 。また、何が何であるかを明確に理解することがより重要です。
