Signaalide moduleerimine

Et raadiosignaal kannaks endas edastatavat informatsiooni, tuleb raadiosignaali moduleerida informatsiooni signaaliga (helisignaaliga raadiosides või ringhäälingus, videosignaaliga televisioonis). Modulatsiooniks nimetatakse raadiosagedusliku signaali mingi parameetri muutmist edastatava informatsiooni (sõnumi) taktis. Saatjas moduleeritakse kandevlainet modulaatoris, mis sisaldab mingit mittelineaarset elementi, mille klemmipinge muutusel vool elemendis muutub mittelineaarselt. Enamalt on selleks elemendiks kas diood või transistor.

Demoduleerimine e detekteerimine on vastupidine protsess signaali moduleerimisele. Dedekteerimisel eraldatakse informatsioon moduleeritud signaalist vastuvõtja detektoris e. demodulaatoris. Digitaalsüsteemis detekteeritud infosignaal dekodeeridakse.

Moduleeritud signaali s muutumist ajas t võib avaldada järgnevalt:

s (t ) = A cos [ Θ (t )], (1)

kus A – saatjas genereeritud kandevlaine amplituud;

Θ (t ) – kandevlaine faasinurk, mis koosneb kahest komponendist:

1) Θ (t ) = ωt + ΔΘ(t ),

kus ωt – ajas muutuv komponent; ω – kandevsignaali nurksagedus,
ω=2πf, kus f - kandevlaine sagedus;

2) Δθ(t) – modulatsioonist (edastatavast informatsioonist) sõltuv komponent.

Modulatsiooni meetodeid liigitatakse selle järgi, missugust signaali s(t) parameetrit moduleerimisel muudetakse. Kui muudetakse signaali amplituudi A, siis on tegemist amplituudmodulatsiooniga, mida tähistab lühend AM (inglise keeles Amplitude Modulation).

Kui muudetakse signaali faasinurka Θ(t), siis nimetatakse seda üldiselt nurkmodulatsiooniks (inglise keeles Angle Modulation). Nagu näha avaldisestΘ (t ) = ωt + ΔΘ(t ), faasinurka on võimalik muuta muutes signaali nurksagedust ω või (alg)faasi ΔΘ(t).

Kui faasinurka muudetakse sageduse muutmisega, siis on tegu sagedusmodulatsiooniga, mille tähiseks on FM (inglise keeles Frequency Modulation). Kui moduleerimisel muudetakse faasinurka ΔΘ(t), siis nimetatakse seda faasmodulatsiooniks ja tähistatakse PM (inglise keeles Phase Modulation).

Lisaks ülaltoodud modulatsiooni liigitusele, liigitatakse veel modulatsiooni selle järgi, missuguse signaaliga sõnum edastatakse, kas analoogsignaaliga, digitaalsignaaliga või impulss-signaaliga. Selle järgi liigitub modulatsioon järgmiselt:

1. analoogmodulatsioon - signaali parameetrit muudetakse pideva signaaliga;

2. manipulatsioon e digitaalmodulatsioon - signaali parameetrit (amplituudi, sagedust või faasi) muudetakse hüppeliselt, nagu morsevõtmega kontaktide kinni ja lahti lülitamine. Manipulatsioonile vastav ingliskeelne termin shift keying tähendabki morsevõtme käsitsemisest e manipulatsiooni.

3. impulssmodulatsioon – moduleeriv signaal kujutab endast nelinurksete impulsside (videoimpulsside) jada. Modulatsiooni tulemusena formeeruvad kandevlainest kindla kordussagedusega raadioimpulsid. Moduleeritud signaali edastamisel on oluline parameeter signaali sagedusriba laius Δf_s, mis määrab ära sidesüsteemi sidekanali vajalikud tehnilised näitajad. Signaali ribalaius sõltub edastatava informatsiooni sageduslikust spektrist ja modulatsiooni liigist.