Bases des techniques de modulation

"La conversion numérique-analogique est le processus consistant à modifier l'une des caractéristiques d'un signal analogique en fonction des informations contenues dans les données numériques. Une onde sinusoïdale est définie par trois caractéristiques: amplitude, fréquence et phase. Lorsque nous modifions l'une de ces caractéristiques, nous créons une version différente de cette vague. Ainsi, en modifiant une caractéristique d'un simple signal électrique, nous pouvons l'utiliser pour représenter des données numériques. ----- FMUSER"


Il existe trois mécanismes pour moduler des données numériques en un signal analogique: la modulation par décalage d'amplitude (ASK), l'incrustation à décalage de fréquence (FSK) et l'incrustation à décalage de phase (PSK). De plus, il existe un quatrième (et meilleur) mécanisme qui combine le changement d'amplitude et de phase, appelé modulation d'amplitude en quadrature (QAM).

Bande passante
La largeur de bande requise pour la transmission analogique de données numériques est proportionnelle au débit du signal, sauf pour FSK, dans lequel la différence entre les signaux porteurs doit être ajoutée.

Voir aussi: >> Comparaison de 8-QAM, 16-QAM, 32-QAM, 64-QAM 128-QAM, 256-QAM 

Signal de porteuse
En transmission analogique, le dispositif émetteur produit un signal haute fréquence qui sert de base au signal d'information. Ce signal de base est appelé signal porteur ou fréquence porteuse. Le dispositif récepteur est réglé sur la fréquence du signal porteur qu'il attend de l'expéditeur. Les informations numériques modifient alors le signal de porteuse en modifiant une ou plusieurs de ses caractéristiques (amplitude, fréquence ou phase). Ce type de modification est appelé modulation (touche Maj).

1. Incrustation du décalage d'amplitude:
Dans le codage à décalage d'amplitude, l'amplitude du signal porteur est modifiée pour créer des éléments de signal. La fréquence et la phase restent constantes tandis que l'amplitude change.

DEMANDE binaire (BASK)
ASK est normalement implémenté en utilisant seulement deux niveaux. C'est ce que l'on appelle la manipulation de décalage d'amplitude binaire ou la activation / désactivation (OOK). L'amplitude de crête d'un niveau de signal est 0; l'autre est identique à l'amplitude de la fréquence porteuse. La figure suivante donne une vue conceptuelle des DEMANDES binaires.

 

Voir aussi: >> Quelle est la différence entre AM et FM? 

Mise en œuvre:
Si les données numériques sont présentées comme un signal numérique NRZ unipolaire avec une haute tension de 1 V et une basse tension de 0 V, la mise en œuvre peut être réalisée en multipliant le signal numérique NRZ par le signal porteur provenant d'un oscillateur qui est représenté dans la figure suivante. Lorsque l'amplitude du signal NRZ est 1, l'amplitude de la fréquence porteuse est maintenue; lorsque l'amplitude du signal NRZ est 0, l'amplitude de la fréquence porteuse est nulle.




Bande passante pour ASK:
Le signal porteur n'est qu'une simple onde sinusoïdale, mais le processus de modulation produit un signal composite non périodique. Ce signal a un ensemble continu de fréquences. Comme nous nous y attendons, la bande passante est proportionnelle au débit du signal (débit en bauds).

Cependant, il existe normalement un autre facteur impliqué, appelé d, qui dépend du processus de modulation et de filtrage. La valeur de d est comprise entre 0 et 

●Cela signifie que la bande passante peut être exprimée comme indiqué, où S est le débit du signal et B est la bande passante.

La formule montre que la bande passante requise a une valeur minimale de S et une valeur maximale de 2S. Le point le plus important ici est l'emplacement de la bande passante. Le milieu de la bande passante est l'endroit où se trouve la fréquence porteuse. Cela signifie que si nous avons un canal passe-bande disponible, nous pouvons choisir notre fc pour que le signal modulé occupe cette bande passante. Il s'agit en fait de l'avantage le plus important de la conversion numérique-analogique.

Voir aussi: >>Qu'est-ce que le QAM: modulation d'amplitude en quadrature 

2. Incrustation de décalage de fréquence

Dans la modulation par décalage de fréquence, la fréquence du signal porteur est modifiée pour représenter des données. La fréquence du signal modulé est constante pendant la durée d'un élément de signal, mais change pour l'élément de signal suivant si l'élément de données change. L'amplitude et la phase maximales restent constantes pour tous les éléments de signal.

FSK binaire (BFSK)
Une façon de penser à la FSK binaire (ou BFSK) est de considérer deux fréquences porteuses. Dans la figure suivante, nous avons sélectionné deux fréquences porteuses f1 et f2. Nous utilisons la première porteuse si l'élément de données est 0; nous utilisons le second si l'élément de données est 1.




La figure ci-dessus montre que le milieu d'une bande passante est f1 et le milieu de l'autre est f2. F1 et f2 sont tous deux ∆f séparés du point médian entre les deux bandes. La différence entre les deux fréquences est de 2∆f.

Voir aussi: >> Modulateur et démodulateur QAM  

Mise en œuvre:
Il existe deux implémentations de BFSK: non cohérente et cohérente. Dans le BFSK non cohérent, il peut y avoir une discontinuité dans la phase lorsqu'un élément de signal se termine et que le suivant commence. En BFSK cohérent, la phase continue à travers la frontière de deux éléments de signal. La BFSK non cohérente peut être implémentée en traitant la BFSK comme deux modulations ASK et en utilisant deux fréquences porteuses. Un BFSK cohérent peut être mis en œuvre en utilisant un oscillateur commandé en tension (VCO) qui modifie sa fréquence en fonction de la tension d'entrée.

La figure suivante montre l'idée simplifiée derrière la deuxième implémentation. L'entrée de l'oscillateur est le signal NRZ unipolaire. Lorsque l'amplitude de NRZ est nulle, l'oscillateur conserve sa fréquence régulière; lorsque l'amplitude est positive, la fréquence augmente.

Bande passante pour BFSK:

La figure ci-dessus montre la bande passante de FSK. Encore une fois, les signaux porteurs ne sont que de simples ondes sinusoïdales, mais la modulation crée un signal composite non périodique avec des fréquences continues. Nous pouvons considérer FSK comme deux signaux ASK, chacun avec sa propre fréquence porteuse f1 et f2. Si la différence entre les deux fréquences est de 2∆f, la bande passante requise est

3. Clé de déphasage:
Dans le codage à décalage de phase, la phase de la porteuse est modifiée pour représenter deux éléments de signal différents ou plus. L'amplitude et la fréquence maximales restent constantes à mesure que la phase change.

PSK binaire (BPSK):
Le PSK le plus simple est le PSK binaire, dans lequel nous n'avons que deux éléments de signal, l'un avec une phase de 0 °, et l'autre avec une phase de 180 °. La figure suivante donne une vue conceptuelle de PSK. PSK binaire est aussi simple que ASK binaire avec un gros avantage: il est moins sensible au bruit. En ASK, le critère de détection des bits est l'amplitude du signal. Mais au PSK, c'est la phase. Le bruit peut changer l'amplitude plus facilement qu'il ne peut changer la phase. En d'autres termes, PSK est moins sensible au bruit que ASK. PSK est supérieur à FSK car nous n'avons pas besoin de deux signaux porteurs.

Braceletlargeur:
La bande passante est la même que pour l'ASK binaire, mais inférieure à celle pour BFSK. Aucune bande passante n'est gaspillée pour séparer deux signaux porteurs.

Voir aussi: >>512 QAM vs 1024 QAM vs 2048 QAM vs 4096 QAM types de modulation

Mise en œuvre:
L'implémentation de BPSK est aussi simple que celle d'ASK. La raison en est que l'élément de signal avec phase 180 ° peut être considéré comme le complément de l'élément de signal avec phase 0 °. Cela nous donne un indice sur la façon de mettre en œuvre BPSK. Nous utilisons un signal NRZ polaire au lieu d'un signal NRZ unipolaire, comme le montre la figure suivante. Le signal polaire NRZ est multiplié par la fréquence porteuse. Le bit 1 (tension positive) est représenté par une phase commençant à 0 ° le bit 0 (tension négative) est représenté par une phase commençant à 180 °.

 

4. Modulation d'amplitude en quadrature (QAM)
Le PSK est limité par la capacité de l'équipement à distinguer les petites différences de phase. Ce facteur limite son débit binaire potentiel. Jusqu'à présent, nous n'avons modifié qu'une seule des trois caractéristiques d'une onde sinusoïdale à la fois; mais que faire si nous en modifions deux? Pourquoi ne pas combiner ASK et PSK? L'idée d'utiliser deux porteuses, une en phase et l'autre en quadrature, avec des niveaux d'amplitude différents pour chaque porteuse est le concept derrière la modulation d'amplitude en quadrature (QAM).

Les variations possibles de QAM sont nombreuses. La figure suivante montre certains de ces schémas. Dans la figure suivante, la partie a montre le schéma 4-QAM le plus simple (quatre types d'éléments de signal différents) utilisant un signal NRZ unipolaire pour moduler chaque porteuse. Il s'agit du même mécanisme que nous avons utilisé pour ASK (OOK). La partie b montre un autre 4-QAM utilisant NRZ polaire, mais c'est exactement la même chose que QPSK. La partie c montre un autre QAM-4 dans lequel nous avons utilisé un signal avec deux niveaux positifs pour moduler chacune des deux porteuses. Enfin, la partie - d montre une constellation 16-QAM d'un signal avec huit niveaux, quatre positifs et quatre négatifs.

Vous aimerez aussi: >>Quelle est la différence entre "dB", "dBm" et "dBi"? 
                                >>Comment charger / ajouter manuellement des listes de lecture IPTV M3U / M3U8 sur les appareils pris en charge
                                >>Qu'est-ce que VSWR: Rapport d'ondes stationnaires de tension

Laisser un message 

Liste des messages