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:

Модуляцией называется процесс изменения одного или нескольких параметров высокочастотного несущего колебания по закону низкочастотного информационного сигнала.

Определение:

Модулирующий сигнал - сигнал, хранящий передаваемую информацию.

Определение:

Несущий сигнал - сигнал, выполняющий роль переносчика информации.

Определение:

Модулированный сигнал - сигнал, получающийся после посадки модулирующего сигнала на несущий сигнал.

В зависимости от типа несущего сигнала используются разные виды модуляции. Ниже представлена таблица соответствия типа сигнала типу модуляции.

Несущий сигнал

Фиксированный уровень	Гармонический сигнал	Импульсы
Прямая модуляция	Аналоговая модуляция	Импульсная модуляция
	Цифровая модуляция

Прямая модуляция

Это самый простой вид модуляции, при котором передача того или иного сигнала происходит путем изменения напряжения.

Зададим нормальное напряжение Un