دلایل لزوم استفاده از مدولاسیون:
مدولاسیون در سیستم های مخابراتی اهمیت بسیار بالایی دارد. دلایل لزوم استفاده از مدولاسیون عبارتند از:
جلوگیری از میکس سیگنال ها:
یکی از چالش های اساسی که در مهندسی مخابرات با آن رو به رو می شویم، انتقال پیام های تکی در طول یک کانال مخابراتی به صورت هم زمان است.
روشی که با استفاده از آن می توان سیگنال های متعدد یا سیگنال های چندگانه (Multiple) را ترکیب و به یک سیگنال تبدیل کرد، همتافتگری یا مالتی پلکسینگ (Multiplexing) نام دارد. سیگنال ترکیب شده را می توان در طول یک کانال مخابراتی تکی منتقل کرد.
می دانیم که فرکانس سیگنال های صوتی در بازه 20 هرتز تا 20 کیلو هرتز قرار دارند. اگر سیگنال های صوتی باند پایه چندگانه، در یک بازه فرکانسی یکسان (20 هرتز تا 20 کیلو هرتز) با هم ترکیب شوند، بدون نیاز به عمل مدولاسیون، یک سیگنال برای انتقال در طول یک کانال مخابراتی را تشکیل می دهند.
اما مشکلی که وجود دارد این است که در چنین شرایطی تمام سیگنال ها با هم میکس شده اند و گیرنده قادر نیست که آن ها را از یکدیگر جداسازی کند. در حالی که با استفاده از مدولاسیون، می توان به سادگی بر این مشکل غلبه کرد.
با استفاده از مدولاسیون، سیگنال های صوتی باند پایه مربوط به یک بازه فرکانسی، به بازه های فرکانسی مختلفی شیفت می یابند.
بنابراین هر سیگنال دارای بازه فرکانسی خاص مربوط به خود در پهنای باند کلی خواهد بود. بعد از انجام مدولاسیون، سیگنال های چندگانه، بازه های فرکانسی مختلفی را به دست می آورند و می توانند به سادگی با استفاده از یک کانال مخابراتی و بدون نیاز به میکس منتقل شوند. در این حالت، در سمت گیرنده نیز سیگنال ها به سادگی از هم تفکیک می شوند.
افزایش برد ارتباطات:
انرژی یک موج به فرکانس آن بستگی دارد، بنابراین هر چه فرکانس یک موج بالاتر باشد، انرژی آن نیز بیشتر است. فرکانس های سیگنال های صوتی باند پایه بسیار پایین هستند، پس این سیگنال ها نمی توانند در مسافت های طولانی منتقل شوند.
از طرف دیگر، فرکانس های سیگنال های حامل بسیار بالا هستند و یا دارای انرژی بسیار زیادی هستند. بنابراین سیگنال های حامل اگر مستقیما به فضا تابانده شوند، می توانند تا مسافت های بسیار طولانی منتقل شوند.
تنها راه حل برای مخابره سیگنال های باند پایه به مسافت های دور، ترکیب سیگنال باند پایه دارای انرژی پایین با سیگنال حامل دارای انرژی بالا است.
زمانی که یک سیگنال پیام (با انرژی یا فرکانس پایین) با یک سیگنال حامل (با انرژی یا فرکانس بالا) میکس می شود، فرکانس سیگنال حاصل، از گستره فرکانس های پایین به گستره فرکانس های بالا شیفت می یابد.
از این رو قادر خواهیم بود اطلاعات سیگنال پیام را به مسافت های دور منتقل کنیم. در نتیجه برد ارتباطات افزایش می یابد.
ارتباطات بی سیم:
در مخابرات رادیویی، سیگنال مستقیما به فضا تابانده می شود، اما سیگنال های باند پایه دارای بازه فرکانسی بسیار پایینی هستند و ممکن نیست که سیگنال های باند پایه را مستقیما به فضا بتابانیم.
با این حال، استفاده از تکنیک های مدولاسیون، منجر به این امر می شود که فرکانس سیگنال های پیام از باند فرکانسی پایین به باند فرکانسی بالا شیفت یابد. در نتیجه پس از استفاده از مدولاسیون، این سیگنال ها را می توان مستقیما به فضا تاباند.
کاهش اثر نویز:
نویز یک سیگنال ناخواسته است که از طریق کانال های مخابراتی وارد سیستم مخابراتی می شود و با سیگنال مخابره شده تداخل (Interfere) پیدا می کند. یک سیگنال پیام در حالت عادی، به دلیل انرژی پایینی که دارد قادر نیست به مسافت های طولانی مخابره شود.
از طرف دیگر، افزوده شدن سیگنال نویز خارجی به آن، باعث می شود انرژی سیگنال بیشتر تضعیف شود. بنابراین برای ارسال سیگنال پیام به مسافت های دورتر، لازم است که توان سیگنال پیام را افزایش دهیم.
با استفاده از تکنیک مدولاسیون، می توانیم سیگنال پیام با انرژی یا فرکانس پایین را با استفاده از یک سیگنال با انرژی یا فرکانس بالا تا مسافت های دور منتقل کنیم، بدون این که سیگنال پیام از نویز های خارجی تحت تأثیر قرار بگیرد.
کاهش ارتفاع آنتن:
زمانی که در فضای آزاد یک سیگنال منتقل می شود، آنتن فرستنده باید سیگنال را به فضای بیرون منتشر کند و در سمت دیگر هم آنتن گیرنده باید این سیگنال را دریافت کند.
به منظور انتقال و نیز دریافت موثر سیگنال، ارتفاع آنتن باید تقریبا با طول موج (Wavelength) سیگنال مخابره شده برابر باشد. طول موج یک سیگنال از طریق فرمول زیر محاسبه می شود:
سیگنال های صوتی دارای فرکانس های بسیار پایینی هستند، در نتیجه طول موج این سیگنال ها بسیار بزرگ است و اگر بخواهیم چنین سیگنال هایی را مستقیما در فضا منتشر کنیم، ارتفاع آنتن فرستنده بسیار بلند خواهد بود.
به عنوان مثال، برای انتشار یک سیگنال صوتی با فرکانس 20 کیلو هرتز به صورت مستقیم در فضا، بر اساس محاسبات زیر، به آنتنی با ارتفاع 15000 متر نیاز است:
واضح است که ساخت آنتنی با این ابعاد در عمل غیر ممکن است.
حال فرض کنیم که می خواهیم سیگنال پیام با فرکانس 20 هرتز را با سیگنال حاملی با فرکانس 200 مگا هرتز مدوله کنیم. در این حالت، ارتفاع آنتن فرستنده مورد نیاز به 1٫5 متر کاهش می یابد.
ساخت آنتن با ارتفاع 1٫5 متر در عمل به آسانی انجام می پذیرد.
|
|
|
|
| نماد اعتماد الکترونیک | نشان ملی ثبت | گواهی شامد ارشاد |
© کلیه حقوق مادی و معنوی این وب سایت متعلق به داده پردازان هومان پویان می باشد.
