انواع مدولاسیون

انواع مدولاسیون:

اساسا مدولاسیون را می توان به دو گروه طبقه بندی کرد: مدولاسیون آنالوگ و مدولاسیون دیجیتال. در تصویر زیر نمای کلی تقسیم بندی انواع مدولاسیون را مشاهده می کنید.

مدولاسیون آنالوگ:
در مدولاسیون آنالوگ (Analog Modulation)، یک سیگنال آنالوگ (سیگنال سینوسی) به عنوان موج حامل مورد استفاده قرار می گیرد تا سیگنال پیام را مدوله کند.

در این نوع مدولاسیون، مشخصه های فرکانس، دامنه یا فاز سیگنال حامل، متناسب با دامنه سیگنال پیام تغییر داده می شود. مدولاسیون آنالوگ دارای چهار نوع اساسی است:

• مدولاسیون دامنه (Amplitude Modulation).
• مدولاسیون فرکانس (Frequency Modulation).
• مدولاسیون فاز (Phase Modulation).
• مدولاسیون پالس آنالوگ (Analog Pulse Modulation).

مدولاسیون دامنه:
مدولاسیون دامنه نوعی از مدولاسیون آنالوگ است که در آن دامنه سیگنال حامل منطبق بر دامنه سیگنال پیام تغییر می کند، در حالی که فرکانس و فاز سیگنال حامل دست نخورده باقی می ماند. نمایی از مدولاسیون دامنه در تصویر زیر نشان داده شده است.

با توجه به تصاویر بالا واضح است که دامنه سیگنال حامل منطبق بر دامنه سیگنال پیام تغییر می کند و سایر مشخصه ای آن مانند فاز و فرکانس، ثابت باقی می مانند.

مدولاسیون فرکانس:
مدولاسیون فرکانس، نوعی دیگری از مدولاسیون آنالوگ است و این بار فرکانس سیگنال حامل متناظر با دامنه سیگنال پیام تغییر می کند، در حالی که دامنه و فاز سیگنال حامل ثابت باقی می مانند. تصویر زیر نمایی از مدولاسیون فاز را نشان می دهد.

در این تصویر نیز نمودار اول سیگنال پیام و نمودار دوم سیگنال حامل است. نمودار سوم سیگنال نهایی مدوله شده را نشان می دهد. با دقت در نودارها می توان به این نتیجه رسید که فرکانس سیگنال حامل در تناظری یک به یک با سیگنال پیام تغییر می کند، در حالی که سایر مشخصه های آن ثابت باقی می مانند.

مدولاسیون فاز:
مدولاسیون فاز نوع سوم مدولاسیون آنالوگ است. در این نوع مدولاسیون، فاز سیگنال حامل در تطابق با دامنه سیگنال پیام تغییر می کند و دامنه آن ثابت باقی می ماند. نمایی از سیگنال های مختلف در یک فرایند مدولاسیون فاز در شکل زیر نشان داده شده اند.

با دقت در تصویر می توان مشاهده کرد که فاز سیگنال حامل با افزایش دامنه سیگنال پیام، افزایش یافته و با کاهش دامنه سیگنال پیام، فاز سیگنال حامل نیز کاهش می یابد. دامنه و فرکانس سیگنال مدوله شده نهایی با دامنه سیگنال حامل برابر هستند.

نکته مهمی که در این نوع از مدولاسیون وجود دارد، این است که علاوه بر تغییر فاز سیگنال حامل، فرکانس این سیگنال هم متاثر از تغییر فاز آن تغییر می کند و در نتیجه می توان این نوع از مدولاسیون را زیر مجموعه ای از مدولاسیون فرکانس نیز طبقه بندی کرد.

مدولاسیون فاز و مدولاسیون فرکانس، هر دو در گروه مدولاسیون زاویه (Angle Modulation) قرار می گیرند.

مدولاسیون پالس آنالوگ:
در تکنیک های مدولاسیون فاز، مدولاسیون دامنه و مدولاسیون فرکانس، سیگنال های پیام و حامل هر دو از نوع پیوسته در زمان (سیگنال سینوسی) هستند. اما در مدولاسیون پالس آنالوگ، سیگنال حامل یک سیگنال گسسته (یک دنباله از پالس ها) است ولی سیگنال پیام، سیگنالی پیوسته است.

مدولاسیون پالس آنالوگ، فرایندی است که طی آن یکی از مشخصه های پالس حامل مانند دامنه پالس، عرض پالس و موقعیت پالس به صورت متناظر با دامنه سیگنال پیام تغییر می کنند. مدولاسیون پالس آنالوگ خود به سه گروه اصلی زیر تقسیم بندی می شوند.

• مدولاسیون دامنه پالس (Pulse Amplitude Modulation).
• مدولاسیون پهنای پالس (Pulse Width Modulation).
• مدولاسیون موقعیت پالس (Pulse Position Modulation).

مدولاسیون پالس آنالوگ را با یک مثال ساده می توان بهتر درک کرد. تصویر زیر نمایی از فرایند مدولاسیون دامنه پالس (PAM) را نشان می دهد.

نمودار اول در این تصویر سیگنال پیام را نشان می دهد که سیگنالی پیوسته است. نمودار دوم قطار پالس حامل را نشان می دهد که شامل هیچ اطلاعات مفیدی نیست. اما نمودار سوم، سیگنال حاصل از مدولاسیون دامنه پالس است.

با دقت در سه نمودار شکل بالا، می توان دید که دامنه قطار پالس های حامل به صورت متناظر با دامنه سیگنال پیام تغییر می کند، اما عرض و موقعیت پالس های حامل ثابت باقی می مانند. مدولاسیون آنالوگ به نویز حساسیت بیشتری دارد.

سیگنال نویز باعث می شود که سیگنال انتقالی که حاوی اطلاعات مفید است، تضعیف شود. این ضعف در مدولاسیون آنالوگ با استفاده از تکنینک های مدولاسیون دیجیتال برطرف شود.

مدولاسیون دیجیتال:
تکنیک های مدولاسیون دیجیتال، برای انتقال اطلاعات با راندمان بالاتر مورد استفاده قرار می گیرند. مزیت اصلی مدولاسیون دیجیتال نسبت به مدولاسیون آنالوگ را می توان ایمنی بالاتر آن در برابر نویز، پهنای باند بیشتر و توان مجاز بالاتر دانست.

در مدولاسیون دیجیتال، سیگنال مدولاسیون یا سیگنال پیام را باید از نوع آنالوگ به نوع دیجیتال تبدیل کرد.

مدولاسیون کد پالس:
در مدولاسیون دیجیتال، یکی از تکنیک هایی که مورد استفاده قرار می گیرد، مدولاسیون کد پالس (Pulse Code Modulation) است.

این تکنیک به اختصار PCM خوانده می شود. PCM روشی برای تبدیل سیگنال آنالوگ به سیگنال دیجیتال (یعنی سیگنال های صفر و یک) محسوب می شود. از آن جا که سیگنال نهایی یک قطار پالسی کدگذاری شده است، این تکنیک را مدولاسیون کد پالس می گویند.