مدولاسیون چیست؟ - بخش دوم

 

انواع مدولاسیون

اساسا مدولاسیون را می‌توان به دو گروه طبقه‌بندی کرد: مدولاسیون آنالوگ و مدولاسیون دیجیتال. در تصویر زیر نمای کلی تقسیم بندی انواع مدولاسیون را مشاهده می‌کنید.

انواع مدولاسیون

مدولاسیون آنالوگ

در مدولاسیون آنالوگ (Analog Modulation)، یک سیگنال آنالوگ (سیگنال سینوسی) به عنوان موج حامل مورد استفاده قرار می‌گیرد تا سیگنال پیام را مدوله کند. در این نوع مدولاسیون، مشخصه‌های فرکانس، دامنه یا فاز سیگنال حامل، متناسب با دامنه سیگنال پیام تغییر داده می‌شود. 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 می‌کند، در حالی که فرکانس و فاز سیگنال حامل دست‌نخورده باقی می‌ماند. نمایی از مدولاسیون دامنه در تصویر زیر نشان داده شده است.

مدولاسیون دامنه

با توجه به تصاویر بالا واضح است که دامنه سیگنال حامل منطبق بر دامنه سیگنال پیام تغییر می‌کند و سایر مشخصه‌ای آن مانند فاز و فرکانس، ثابت باقی می‌مانند.

مدولاسیون فرکانس

مدولاسیون فرکانس، نوعی دیگری از مدولاسیون آنالوگ است و این بار فرکانس سیگنال حامل متناظر با دامنه سیگنال پیام تغییر می‌کند، در حالی‌که دامنه و فاز سیگنال حامل ثابت باقی می‌مانند. تصویر زیر نمایی از مدولاسیون فاز را نشان می‌دهد.

مدولاسیون فرکانس

در این تصویر نیز نمودار اول سیگنال پیام و نمودار دوم سیگنال حامل است. نمودار سوم سیگنال نهایی مدوله شده را نشان می‌دهد. با دقت در نودار‌ها می‌توان به این نتیجه رسید که فرکانس سیگنال حامل در تناظری یک به یک با سیگنال پیام تغییر می‌کند، در حالی‌که سایر مشخصه‌های آن ثابت باقی می‌مانند.

مدولاسیون فاز

مدولاسیون فاز نوع سوم مدولاسیون آنالوگ است. در این نوع مدولاسیون، فاز سیگنال حامل در تطابق با دامنه سیگنال پیام تغییر می‌کند و دامنه آن ثابت باقی می‌ماند. نمایی از سیگنال‌های مختلف در یک فرایند مدولاسیون فاز در شکل زیر نشان داده شده‌اند.

مدولاسیون فاز

با دقت در تصویر می‌توان مشاهده کرد که فاز سیگنال حامل با افزایش دامنه سیگنال پیام، افزایش یافته و با کاهش دامنه سیگنال پیام، فاز سیگنال حامل نیز کاهش می‌یابد. 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 می‌کند و در نتیجه می‌توان این نوع از مدولاسیون را زیر مجموعه‌ای از مدولاسیون فرکانس نیز طبقه‌بندی کرد. مدولاسیون فاز و مدولاسیون فرکانس، هر دو در گروه مدولاسیون زاویه (Angle Modulation) قرار می‌گیرند.
مدولاسیون پالس آنالوگ

در تکنیک‌های مدولاسیون فاز، مدولاسیون دامنه و مدولاسیون فرکانس، سیگنال‌های 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 پالس‌ها) است، ولی سیگنال پیام، سیگنالی پیوسته است.

مدولاسیون پالس آنالوگ، فرایندی است که طی آن یکی از مشخصه‌های پالس حامل مانند دامنه پالس، عرض پالس و موقعیت پالس به صورت متناظر با دامنه سیگنال پیام تغییر می‌کنند. مدولاسیون پالس آنالوگ خود به سه گروه اصلی زیر تقسیم‌بندی می‌شوند.

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 می‌توان بهتر درک کرد. تصویر زیر نمایی از فرایند مدولاسیون دامنه پالس (PAM) را نشان می‌دهد.

مدولاسیون دامنه پالس

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

با دقت در سه نمودار شکل بالا، می‌توان دید که دامنه قطار پالس‌های حامل به صورت متناظر با دامنه سیگنال پیام تغییر می‌کند، اما عرض و موقعیت پالس‌های حامل ثابت باقی می‌مانند. مدولاسیون آنالوگ به نویز حساسیت بیشتری دارد. سیگنال نویز باعث می‌شود که سیگنال انتقالی که حاوی اطلاعات مفید است، تضعیف شود. این ضعف در مدولاسیون آنالوگ با استفاده از تکنینک‌های مدولاسیون دیجیتال برطرف شود.

مدولاسیون دیجیتال

تکنیک‌های مدولاسیون دیجیتال، برای انتقال اطلاعات با راندمان بالاتر مورد استفاده قرار می‌گیرند. مزیت اصلی مدولاسیون دیجیتال نسبت به مدولاسیون آنالوگ را می‌توان 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 تکنیک‌هایی که مورد استفاده قرار می‌گیرد، مدولاسیون کد پالس (Pulse Code Modulation) است. این تکنیک به اختصار PCM خوانده می‌شود. PCM روشی برای تبدیل سیگنال آنالوگ به سیگنال دیجیتال (یعنی سیگنال‌های صفر و یک) محسوب می‌شود. از آن‌جا که سیگنال نهایی یک قطار پالسی کدگذاری شده است، این تکنیک را مدولاسیون کد پالس می‌گویند.

 

منبع: فرادرس