3. OBRADA SIGNALA I MULTIPLEKSNI SUSTAVI
3.1. Modulacija analognim signalom
Modulacija je postupak obrade signala kojim se u prijenosni signal utiskuje signal informacije.
Na prijemnoj strani se vrši obratni postupak – demodulacija, kao bi se ponovno dobila
informacija.
Prijenosni signal ima ve
ć
u frekvenciju te ima bolja svojstva širenja prijenosnim medijem. Signal
informacije zovemo još i modulacijski signal, dok kao rezultat modulacije dobivamo modulirani
signal.
Postoji više vrsta modulacija:
- Analogna modulacija signala, kod koje se mijenja jedan od parametara sinusnog signala:
amplituda, frekvencija ili faza.
Stoga razlikujemo amplitudnu modulciju (AM), frekvencijsku modulaciju (FM) i faznu
modulaciju (PM).
- Diskretna modulacija ili digitalna modulacija sinusnog signala
- Modulacija impulsnih signala
- Digitalni modulacijski postupci, od kojih su najpoznatiji: Impulsno kodna modulacija (PCM) i
delta modulacija (DM).
- Modulacijski postupci za prijenos podataka u radio-difuziji.
U povijesti komunikacija zna
č
ajnu ulogu je odigrala amplitudna modulacija, koja je danas u svom
izvornom obliku gotovo napuštena. Me
đ
utim njezina primjena je i dalje prisutna u složenim
modulacijskim postupcima. Posebno je pogodna za razumjevanje modulacije uop
ć
e.
Frekvencijska modulacija je danas najzastupljenija u radio-difuziji, premda su razvijene i koriste
se i druge modulacije odnosno modulacijski postupci koji u sebi sadrže ve
ć
i broj postupaka i faza
obrade signala.
Od velikog broja modulacija ovdje
ć
e biti prezentirane:
- amplitudna modulacija (AM)
- frekvencijska modulacija (FM)
- kvadaraturna amplitudna modulacija (QAM)
- impulsno kodna modulacija (PCM) i
- delta modulacija (DM)
3.1.1. Amplitudna modulacija (AM)
Amplitudna modulacija u svojem po
č
etnom, izvornom obliku danas se malo koristi, no principe
modulacije uop
ć
e, najlakše je razumijeti na primjeru amplitudne modulacije.
Modulacija amplitude prijenosnog signala obavlja se tako da se mijenja amplituda na na
č
in i po
zakonu promjene modulacijskog signala.
Prijenosni signal je taj koji
ć
e nam poslužiti za prijenos informacije (slika 3.1. a).
On sam ne sadrži informaciju. Informacija je sadržana u modulacijskom signalu (slika 3.1.b.).
Modulacijski signal je sam po sebi informacija.
Slika 3.1. Amplitudna modulacija
Matemati
č
ki oblik prijenosnog signala je:
u
p
= U
pm
sin(
ω
p
t +
Φ
0
)
, a modulacijskog:
u
m
=U
mm
sin
ω
m
t pri
č
emu je :
ω
p
=2
ω
m
, odnosno f
p
>>f
m
Na slici 3.1. c prikazan je amplitudno modulirani signal gdje se vidi da se amplitudna modulacija
dobiva tako što modulacijski signal uti
č
e na amplitudu prijenosnog signala te je mijenja na na
č
in i
prema zakonu po kojem se mijenja amplituda modulacijskog signala.
Jedan od važnih parametara modulacije je dubina modulacije ili indeks modulacije.
Indeks modulacije ili dubina modulacije je omjer izme
đ
u najve
ć
e promjene amplitude
modulacionog signala i najve
ć
e promjene amplitude prijenosnog signala. On pokazuje koliki je
taj utjecaj modulacijskog signala na amplitudu prijenosnog signala. Izra
č
unava se prema
slijede
ć
oj formuli:
pm
mm
a
U
U
m
=
Gdje su U
mm
– amplituda modulacijskog signala, a U
pm
– amplituda prijenosnog signala veli
č
ine
prikazane na slici 3.1.c, a indeks modulacije se može dobiti i iz odnosa A
max
i A
min
koji se tako
đ
er
može vidjeti na istoj slici.
Na slici 3.2. prikazan je izgled AM signala za razli
č
ite dubine modulacije:
Slika 3.2. Izgled AM signala za razli
č
ite dubine modulacije
Slika 3.5. Spektar AM signala kod modulacije jednom frekvencijom
Me
đ
utim
,
informacija redovito sadrži niz frekvencija i niz amplituda tako da se spektar signala
informacije prikazuje u obliku trokuta ili trapeza.
Prijenosni signal u
p
(t) sada se modulira nekom zvu
č
nom informacijom koja, kao što znamo,
obuhva
ć
a pojas od 20 Hz do 20 kHz (slika 3.6.).
Op
ć
enito za amplitudnu modulaciju, napon u vremenskoj domeni je:
u(t) = U
p
.
cos
ω
p
t + l/2 m
a
U
p
.
cos(
ω
p
+
ω
m
)t + 1/2 m
a
U
p
.
cos(
ω
p
-
ω
m
)t
⇑
⇑
⇑
prijenosni gornja
bo
č
na donja
bo
č
na
signal komponenta komponenta
Složeni modulirani signal može se razložiti na tri jednostavne komponente, tj. na tri
jednostavna harmoni
č
ka oblika. (To vrijedi samo za najjednostavniji slu
č
aj, tj. kada u modulator
ulazi modulacijski signal samo jedne frekvencije.)
Slika 3.6. Spektar AM signala kod modulacije pojasom frekvencija
