Просмотр исходного текста страницы Физический уровень - Модуляции

==Введение==
Для начала разберемся, зачем вообще нужна модуляция и что она из себя представляет.

===Зачем нужна модуляция?===
В рамках одного устройства для передачи информации используются низкочастотные колебания, передача которых на расстояние свыше нескольких метров крайне затруднительна, в силу их быстрого ослабевания. Но нам все равно хочется передавать сигналы на большие расстояния, вот тут на помощь приходит модуляция.

===В чем суть модуляции?===
Возьмем высокочастотное колебание. Само по себе оно не несет никакой информации. Его мы будем использовать в качестве основного компонента передаваемого сигнала. Частоту этого колебания называют несущей.
Для того, чтобы начать передавать полезную информацию, нам нужно каким-нибудь образом видоизменить несущую частоту так, чтобы она повторяла закономерности сигнала, который мы хотим передать. Иными словами, нам нужно сделать так, чтобы она несла информацию о нашем полезном сигнале.
Это самое видоизменение называется модуляцией.
Модуляция осуществляется с помощью модулятора со стороны отправителя, а с помощью демодулятора на стороне получателя высокочастотный сигнал преобразуется обратно в низкочастотный. Они собраны в одно устройство под названием модем, которое получилось благодаря слиянию слов МОдулятор и ДЕМодулятор.
Есть разные принципы модуляции, некоторые из которых рассмотрим ниже.
Самым древним методом модуляции можно назвать прерывание несущей частоты, которое использовалось в телеграфах. Этот метод, конечно, нельзя назвать в полной мере модуляцией, но тем не менее о нем нельзя не упомянуть в данной теме.

==Виды модуляции==
Теперь рассмотрим более формальные определения.
{{Определение|definition =
'''Модуляцией''' называется процесс изменения одного или нескольких параметров высокочастотного несущего колебания по закону низкочастотного информационного сигнала.
}}{{Определение|definition =
'''Модулирующий сигнал''' - сигнал, хранящий передаваемую информацию.
}}{{Определение|definition =
'''Несущий сигнал''' - сигнал, выполняющий роль переносчика информации.
}}{{Определение|definition =
'''Модулированный сигнал''' - сигнал, получающийся после посадки модулирующего сигнала на несущий сигнал.
}}
[[Файл:Sygnal_types.png|Модулирующий, несущий и модулированный сигналы]]

[[Файл:Modulation_types.png|right|Типы модуляции в зависимости от несущего сигнала]]В зависимости от типа несущего сигнала используются разные виды модуляции. Ниже представлена таблица соответствия типа сигнала виду модуляции.
{| class="wikitable" style="text-align:center"
|+ Несущий сигнал
|-
! Фиксированный уровень !! Гармонический сигнал !! Импульсы
|-
| Прямая модуляция || Аналоговая модуляция || Импульсная модуляция
|-
| || Цифровая модуляция ||
|}
<br /><br /><br />
===Прямая модуляция===
[[Файл:Modulation_1.png|right|Прямая модуляция для последовательности 1010]]Это самый простой вид модуляции, при котором передача того или иного сигнала происходит путем изменения напряжения.
Зададим нормальное напряжение <math>U_H</math>, тогда при уменьшении нормального уровня напряжения на <math>\Delta U_M</math> передается двоичный 0, а при увеличении на ту же величину двоичная 1.
<br />Для кодирования нескольких одинаковых значений подряд зададим промежуток времени <math>\Delta t</math>, в течение которого передается одна цифра.

<br /><br /><br /><br /><br />
===Аналоговая модуляция===
[[Файл:Analog_modulation.png|right|Виды аналоговой модуляции]]Носителем этого типа модуляции является колебание.
В зависимости от того, какой параметр несущего колебания изменяется, различают 3 основных вида аналоговой модуляций:
* Амплитудная
* Фазовая
* Частотная
{| class="wikitable" style="text-align:center"
|+ Аналоговая модуляция
|-
! Амплитудная !! Фазовая !! Частотная
|-
| Меняется амплитуда импульсов
| Меняется фаза колебания
| Меняется частота импульсов
|-
| С увеличением напряжения модулирующего сигнала увеличивается амплитуда несущего сигнала
| С увеличением напряжения модулирующего сигнала увеличивается сдвиг относительно такта времени
| С увеличением напряжения модулирующего сигнала изменяется фаза несущего колебания
|}
<br /><br /><br />
===Цифровая модуляция (манипуляция)===
Тот самый тип модуляции, который используется для передачи данных в компьютерных сетях.
{{Определение|definition =
'''Цифровой модуляцией''' называется процесс преобразования битов в соответствующие аналоговые сигналы.
}}
Носителем так же, как и в случае аналоговой модуляции является колебание, но состояний у него всего два, поскольку передача идет только двух сигналов 0 и 1.
В зависимости от того, какой параметр несущего колебания изменяется, различают несколько видов цифровой модуляций:

<br /><br /><br />
===Импульсная модуляция===
[[Файл:Impuls_modulation.gif|right|Виды импульсной модуляции]]При импульсной модуляции носителем сигнала являются импульсы.
Импульсная модуляция делится на 4 основных вида:
* Амплитудно-импульсная
* Широтно-импульсная
* Частотно-импульсная
* Фазово-импульсная
{| class="wikitable" style="text-align:center"
|+ Импульсная модуляция
|-
! Амплитудо-импульсная !! Широтно-импульсная !! Частотно-импульсная !! Фазово-импульсная
|-
| Меняется амплитуда импульсов
| Меняется длительность (ширина) импульсов
| Меняется частота импульсов
| Меняется сдвиг импульсов относительно тактовых моментов времени
|-
| С увеличением напряжения модулирующего сигнала увеличивается амплитуда несущего сигнала
| С увеличением напряжения модулирующего сигнала увеличивается длительность импульсов
| С увеличением напряжения модулирующего сигнала увеличивается частота импульсов
| С увеличением напряжения модулирующего сигнала увеличивается сдвиг относительно такта времени
|}