Ορθογωνική ιαµόρφωση Πλάτους (QAM)

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Ορθογωνική ιαµόρφωση Πλάτους (QAM)"

Θεοδοσία Μαλαξός
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Ορθογωνική ιαµόρφωση Πλάτους (QAM) H πολυπλεξία ορθογωνικών φερόντων (quadraurearrier uliplexing) ή ορθογωνική διαµόρφωση πλάτους (quadraure-apliude odulaion, QAM) επιτρέπει σε δύο διαµορφωµένα DB να καταλάβουν το ίδιο εύρος ζώνης µετάδοσης. Είναι συνεπώς µια διάταξη εξοικονόµησης εύρους ζώνης (bandwidh-onervaion hee). Γ. Αθανασιάδου Ορθογωνική ιαµόρφωση Πλάτους (QAM) Πολυπλεγµένο σήµα ( έκτης: φάσης -90 ο Βαθυπερατό o(π Βαθυπερατό (A /) ( (A /) ( 3 Ορθογωνική ιαµόρφωση Πλάτους (QAM) Σήµα πληροφορίας ( Σήµα πληροφορίας ( φάσης -90 ο Ποµπός: A o(π Σ Πολυπλεγµένο σήµα ( Ορθογωνική ιαµόρφωση Πλάτους (QAM) ( = A ( ( π A ( in( π o A ( = συµφασική συνιστώσα του ( -A ( = ορθογωνική συνιστώσα του ( Για να λειτουργήσει ικανοποιητικά το σύστηµαπρέπεινα διατηρούνται οι σωστές σχέσεις φάσης και συχνότητας µεταξύ των τοπικών ταλαντωτών που χρησιµοποιούνται στον ποµπό και το δέκτη του συστήµατος. (Έτσι π.χ. στην έγχρωµη τηλεόρασηµεταδίδονται παλµοί συγχρονισµού.)

2 ιαµόρφωση Απλής Πλευρικής Ζώνης (B) Στις διαµορφώσεις AM και DB η άνω και κάτω πλευρική ζώνη συνδέονται µοναδικά µεταξύ τους µε την ιδιότητα της συµµετρίας γύρω από τη. Όταν µεταδίδεται µόνο η µία πλευρική ζώνη το σύστηµα διαµόρφωσης αναφέρεται ως σύστηµα απλής πλευρικής ζώνης (ingle-ideband, B). Πλεονέκτηµα: µειωµένη απαίτηση εύρους ζώνης και περιορισµός της υψηλής ισχύος φέροντος Μειονέκτηµα: κόστος και πολυπλοκότητα του συστήµατος 5 ιαµόρφωση Απλής Πλευρικής Ζώνης (B) Περιγραφή της κυµατοµορφής B στο πεδίο του χρόνου: Κανονικοποιηµένη µορφή της B κυµατοµορφής: όπου: ( ) ( ) ( = ( o( π ( in( π 0, j 0, ( ) ( ), [ ( ) ( )], W W αλλού W W αλλού 7 ιαµόρφωση Απλής Πλευρικής Ζώνης (B) ιαµόρφωση Απλής Πλευρικής Ζώνης (B) Μ() M(0) -W 0 W - -W - - () A M(0)/ () A M(0)/ - W Κάτω πλευρική ζώνη Άνω πλευρική ζώνη 0 -W 6 W - -W - () () -W 0 ()/j -W 0 A M(0)/ A M(0)/ W A M(0)/ W W ( ) = A M( ) () = A () ( ) = A gn( ) M( ) j = A M ( ) () = A () 8 =

3 ιαµόρφωση Απλής Πλευρικής Ζώνης (B) () = A () o( π A () in( π B κυµατοµορφή µόνο µε την κάτω πλευρική ζώνη: () = A () o( π A () in( π Παράδειγµα: ιαµόρφωση από απλό τόνο ( = A o( π () = A in( π B κυµατοµορφή µόνο µε την άνω πλευρική συχνότητα: () = A A [ ( ) ] 9 o π ιαµόρφωση Απλής Πλευρικής Ζώνης (B) ιαµόρφωση DB B άνω πλευρική ζώνη - - B κάτω πλευρική ζώνη - () O - () O () O - ιαµόρφωση Απλής Πλευρικής Ζώνης (B) Σήµα πληροφορίας Φέρον M() - O () Παραγωγή κυµατοµορφών B ύο συνηθισµένες µεθόδους για την παραγωγή κυµατοµορφών B: - Μέθοδο διευκρίνισης συχνότητας (requeny diriinaion ehod) ιαµόρφωση ΑΜ - O () - O Μέθοδο διευκρίνισης φάσης (phae diriinaion ehod) Βασίζονται στις περιγραφές της κυµατοµορφής B στο πεδίο της συχνότητας και στο πεδίο του χρόνου αντίστοιχα.

4 ( Παραγωγή κυµατοµορφών B: Μέθοδο διευκρίνισης συχνότητας ιαµορφωµένη κυµατοµορφή B A o(π Το είναι σχεδιασµένο να περνά την επιθυµητή πλευρική ζώνη της κυµατοµορφής DB στην έξοδο του διαµορφωτή και να απορρίπτει την άλλη πλευρική ζώνη. - Το εύρος της µεταβατικής ζώνης του υ πρέπει να είναι δύο φορές η χαµηλότερη συνιστώσα συχνότητας του σήµατος διαµόρφωσης. - Φίλτρο πολύ υψηλής 3 επιλεκτικότητας. Παραγωγή κυµατοµορφών B: Μέθοδο διευκρίνισης φάσης () = A () o( π ± A () in( π Κυµατοµορφή διαµόρφωσης ( ( φάσης 90 ο ευρείας ζώνης ( φάσης 90 ο A o(π Ταλαντωτής A in(π Σ ± Κυµατοµορφή B 5 ( Παραγωγή κυµατοµορφών B: Μέθοδο διευκρίνισης συχνότητας Για να διευκολύνουµε την απαίτηση φιλτραρίσµατος χρησιµοποιούµε µια διαδικασία πολλαπλής διαµόρφωσης. ( A o(π A o(π H απαλοιφή της ανεπιθύµητης πλευρικής ζώνης από το δεύτερο είναι σχετικά εύκολη αφού ο διαχωρισµός συχνοτήτων µεταξύ των πλευρικών ζωνών της κυµατοµορφής DB είναι διπλάσιος της συχνότητας του πρώτου φέροντος. ( Παραγωγή κυµατοµορφών B: Μέθοδο διευκρίνισης φάσης () = A () o( π ± A () in( π Για το ΜΣ Hilber του ( απαιτείται ένα δίκτυο που να µετατοπίζει τη γωνία φάσης κάθε συνιστώσας συχνότητας του ( κατά 90 ο αλλά να αφήνει το πλάτος αµετάβλητο. Εάν συµπεριληφθεί ενά κύκλωµα µετατόπισης φάσης σε κάθε διαδροµή διαµόρφωσης, η απαιτούµενη σταθερή διαφορά φάσης µπορεί να εν γένει να διατηρηθεί µε µια επιθυµητή ανοχή σε µια οποιαδήποτε προδιαγεγραµµένη περιοχή συχνοτήτων. -> 6

5 ( Παραγωγή κυµατοµορφών B: Μέθοδο διευκρίνισης φάσης Κύκλωµα µετατόπισης φάσης α A o(π Ταλαντωτής Σ ± Κυµατο- µορφή B - -W - Αποδιαµόρφωση κυµατοµορφών B V() -W 0 W A M(0)/ W Οµόδυνη φώραση κυµατοµορφής B: Να µετατρέψουµε τη µεταδιδόµενη πλευρική ζώνη σε σήµα βασικής ζώνης Κύκλωµα µετατόπισης φάσης β φάσης 90 ο A in(π Κυκλώµατα µετατόπισης φάσης: β-α=π/ 7 B Κυµατοµορφή, ( A o(π u( Βαθυπερατό u o ( 9 Παραγωγή κυµατοµορφών B: Μέθοδο διευκρίνισης φάσης Οβαθµός στον οποίο η ανεπιθύµητη πλευρική ζώνη µπορεί να απαλειφθεί εξαρτάται κυρίως από: / την ακρίβεια ισοστάθµισης των διαµορφωτών / την ακρίβεια ελέγχου της σχέσης ορθογωνικής φάσης των δύο φερόντων 3/ τα σφάλµατα στην προσέγγιση της σταθερής διαφοράς φάσης 90 ο µεταξύ των ( και του ΜΣ Ηilber αυτού. Αναµένεται εξασθένιση γύρω στα 30dB. 8 Αποδιαµόρφωση κυµατοµορφών B u () = A A o( π ( o( π ( in( π = A A () A A ( o( π ( in( π ) Στο δέκτη χρειάζεται ηµιτονική κυµατοµορφή της σωστής συχνότητας και σε σωστή σχέση φάσης µε το φέρον. Αυτό εξασφαλίζεται είτε µεταδίδοντας ένα πιλοτικό φέρον επιπρόσθετα µε την επιθυµητή πλευρική ζώνη ή χρησιµοποιώντας έναν ταλαντωτή υψηλής ευστάθειας. 0

6 Αποδιαµόρφωση κυµατοµορφών B Οποιοδήποτε σφάλµα στη συχνότητα ή στη φάση του τοπικού ταλαντωτή στο δέκτη σε σχέση µε το φέρον έχει σαν αποτέλεσµα την αύξηση της παραµόρφωσης στο αποδιαµορφωµένο σήµα. Έστω σφάλµα συχνότητας το προκύπτον αποδιαµορφω- µένο σήµα: u () = A A () o( π ) 0 () in( π ) M() V() M( a ) A A M( a )/ - b - a a b - b ± - a ± a ± b ± ιαµόρφωση VB ιαµόρφωση Υπολειπόµενης Πλευρικής Ζώνης Veigial ideband Modulaion - VB Όταν το σήµα βασικής ζώνης περιέχει σηµαντικές συνιστώσες σε αρκετά χαµηλές συχνότητες οι άνω και κάτω πλευρικές συναντιούνται στη συχνότητα φέροντος και η χρήση B δεν είναι κατάλληλη. Στη διαµόρφωση VB περνάει σχεδόν ολόκληρη η µία πλευρική ζώνη, ενώ διατηρείται µόνο ένα ίχνος ή κατάλοιπο (veige) της άλλης πλευρικής ζώνης. 3 Αποδιαµόρφωση κυµατοµορφών B Έστω σφάλµα φάσης φ: V () = A A ( o( φ ) ( ) in( φ ) u0 Παραµόρφωση φάσης (phae diorion) 0 M V ( ) = A A M ( ) o( φ) M ( ) in( φ) 0 ( ) = j gn( ) M ( ) ( ) A A M A A M ( ) exp( jφ ), ( ) exp( jφ ), > 0 < 0 Φαινόµενο φωνής Ντόναλντ Ντακ - όχι ανεκτή στη µετάδοση µουσικής ή εικόνας. Μ() M(0) -W 0 W ιαµόρφωση VB () - 0 W v Το µεταδιδόµενο κατάλοιπο της ανεπιθύµητης πλευρικής ζώνης αντισταθµίζεται από την επιθυµητή πλευρική ζώνη. Το εύρος ζώνης µετάδοσης που απαιτείται είναι: Β Τ = W v

7 ιαµόρφωση VB ιαµόρφωση VB ( ιαµορφωµένη κυµατοµορφή VB Για να έχει το V 0 () µία όµοια υπό κλίµακα µορφή του M() θα πρέπει: ( ) H( ) = H( ) H A o(π H() VB Κυµατοµορφή, ( u( Βαθυπερατό u o ( A o(π 0 - v v W 5 7 ιαµόρφωση VB Εύρεση της συνάρτησης µεταφοράς του ζωνοπερατού υ: A ( ) = [ M ( ) M ( )] H( ) A u () = A o( π ( V ( ) = [ ( ) ( )] V A A A A ( ) = M ( )[ H( ) H( )] [ M ( ) H( ) M ( ) H( )] και η έξοδος του βαθυπερατού υ: A A V 0 ( ) = M ( )[ H( ) H( )] 6 ιαµόρφωση VB Περιγραφή της κυµατοµορφής VB στο πεδίο του χρόνου: -Υπολογισµός της συµφασικής συνιστώσας: ( ) A M ( )[ H( ) H( )] = Για Η( ) = /: ( ) 0, ( ) ( ) ( ) = A M ( ) () = A () και εποµένως:, W W αλλού 8

8 ιαµόρφωση VB Υπολογισµός της ορθογωνικής συνιστώσας: ( ) j = ( ) A M ( )[ H( ) H( )] j 0, [ ( ) ( )], ( ) = j[ H( ) H( )] H και εποµένως: W W H ()/j αλλού.0 () = A () - v 0 v 9 ιαµόρφωση VB H VB έχει το πλεονέκτηµα να εξοικονοµεί εύρος ζώνης, ενώ ταυτόχρονα διατηρεί τα άριστα χαρακτηριστικά της διαµόρφωσης διπλής πλευρικής ζώνης όσο αφορά τις χαµηλές συχνότητες της βασικής ζώνης. Έτσι είναι κατάλληλη π.χ. για τη µετάδοση τηλεοπτικών σηµάτων. Φώραση περιβάλλουσας κυµατοµορφής VB µε φέρον Στην εµπορική τηλεόραση µεταδίδεται ένα αρκετά µεγάλου µεγέθους φέρον µαζί µε το διαµορφωµένο σήµα. () = A k () o( π k A () in( π a a 3 Κυµατοµορφή διαµόρφωσης ( ( ιαµόρφωση VB () = A () o( π A () in( π Φίλτρο H () ( φάσης 90 ο A o(π Ταλαντωτής A in(π Σ ± VB Κυµατο -µορφή ( 30 ιαµόρφωση VB: Φώραση περιβάλλουσας κυµατοµορφής VB µε φέρον Έξοδος από φωρατή περιβάλλουσας, a( είναι: / () ka () () () () a = A ka ka = A ka k () a Ηπαραµόρφωση οφείλεται στην ορθογωνική συνιστώσα (. Μπορεί να µειωθεί χρησιµοποιώντας δύο µεθόδους /µειώνοντας το ποσοστό διαµόρφωσης και /αυξάνοντας το εύρος της υπολειπόµενης πλευρικής ζώνης ώστε να µειωθεί το (. 3 /

9 Μετατόπιση Συχνότητας Πολυπλεξία ιαίρεσης Συχνότητας (FDM) Ηδιάταξη που µετατοπίζει τις συχνότητες µιας διαµορφω- µένης κυµατοµορφής ονοµάζεται µίκτης (ixer). H λειτουργία από µόνη της ονοµάζεται µίξη (ixing) ή ετεροδύνωση (heerodyning). MOD MOD κοινός δίαυλος DΕΜ DΕΜ ( X A o(π u ( u ( 33 Ν MOD Τροφοδοσία Φερόντων Ποµπός DΕΜ Τροφοδοσία Φερόντων έκτης 35 Ν Πολυπλεξία ιαίρεσης Συχνότητας (FDM) Η πολυπλεξία (uliplexing) είναι µία τεχνική στην οποία ένας αριθµός ανεξάρτητων σηµάτων µπορεί να συνδυαστεί σε σύνθετο σήµα κατάλληλο για µετάδοση σε ένα κοινό δίαυλο. Η τεχνική διαχωρισµού των σηµάτων στη συχνότητα αναφέρεται σαν πολυπλεξία διαίρεσης συχνότητας (Frequeny Diviion Muliplexing, FDM), ενώ η τεχνική διαχωρισµού των σηµάτων στο χρόνο ονοµάζεται πολυπλεξία διαίρεσης χρόνου (Tie Diviion Muliplexing, TDM). 3 Συγχονισµός φέροντος Μια µέθοδος η οποία συνήθως χρησιµοποιείται για το συγχρονισµό µεταξύ του φέροντος που χρησιµοποιείται στον ποµπό για διαµόρφωση και αυτού που παράγεται τοπικά στο δέκτη για αποδιαµόρφωση, είναι η µετάδοση µιας πιλοτικής συχνότητας (pilo requeny) µαζί µε το εξερχόµενο σήµα. Ο µεταδιδόµενος πιλότος χρησιµοποιείται για να διαµορφώσει ένα τοπικό ταλαντωτή στον δέκτη, ώστε να δηµιουργηθούν τα φέροντα που χρησιµοποιούνται για την αποδιαµόρφωση των σηµάτων πληροφορίας. 36

Σχετικά έγγραφα

Συστήματα Επικοινωνιών Ι

+ Διδάσκων: Δρ. Κ. Δεμέστιχας e-mail: demestihas@uowm.gr Συστήματα Επικοινωνιών Ι Διαμόρφωση και αποδιαμόρφωση πλάτους SSB και VSB Μετατόπιση συχνότητας Πολυπλεξία FDM + Περιεχόμενα n n n n n n n Διαμόρφωση