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 o(π (A /) ( (A /) ( 3 ιαµόρφωση Απλής Πλευρικής Ζώνης (B) τις 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 Ορθογωνική ιαµόρφωση Πλάτους (QAM) ήµα ληροφορίας ( ήµα ληροφορίας ( φάσης -90 ο Ποµπός: A o(π Πολυπλεγµένο σήµα ( Ορθογωνική ιαµόρφωση Πλάτους (QAM) ( = A ( ( π A ( in( π o A ( = συµφασική συνιστώσα του ( -A ( = ορθογωνική συνιστώσα του ( Γιαναλειτουργήσειικανοποιητικάτοσύστηµαπρέπεινα 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.) ιαµόρφωση Απλής Πλευρικής Ζώνης (B) Μ() M(0) - -W - - () A M(0)/ () A M(0)/ - W Κάτω πλευρική ζώνη Άνω πλευρική ζώνη 0 -W 6 W
ιαµόρφωση Απλής Πλευρικής Ζώνης (B) Περιγραφή της κυµατοµορφής B στο πεδίο του χρόνου: Κανονικοποιηµένη µορφή της B κυµατοµορφής: όπου: () = ( o( π ( in( π ( ) ( ) j ( ) ( ), [ ( ) ( )], W W 7 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) () A M(0)/ ( ) = A M( ) -W - W () = A () () A M(0)/ j ( ) = A gn( ) M( ) = ()/j = A M( ) A M(0)/ () = A () 8 ιαµόρφωση Απλής Πλευρικής Ζώνης (B) ήµα πληροφορίας Φέρον ιαµόρφωση ΑΜ M() - O () - O () - O - 0 Παραγωγή κυµατοµορφών B ύο συνηθισµένες µεθόδους για την παραγωγή κυµατοµορφών B: - Μέθοδο διευκρίνισης συχνότητας (requeny diriinaion ehod) - (phae diriinaion ehod) Βασίζονται στις περιγραφές της κυµατοµορφής B στο πεδίο της συχνότητας και στο πεδίο του χρόνου αντίστοιχα.
( 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: () = A () o( π ± A () in( π Κυµατοµορφή διαµόρφωσης ( ( ευρείας ζώνης ( A o(π Ταλαντωτής A in(π ± Κυµατοµορφή B 5 Παραγωγή κυµατοµορφών B: Κύκλωµα µετατόπισης φάσης α ( Κύκλωµα µετατόπισης φάσης β A o(π A in(π Ταλαντωτής ± Κυµατο µορφή B Κυκλώµατα µετατόπισης φάσης: β-α=π/ 7 ( 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: () = A () o( π ± A () in( π Για το Μ 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 Παραγωγή κυµατοµορφών B: 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 µεταξύ των ( και του Μ Ηilber αυτού. Αναµένεται εξασθένιση γύρω στα 30dB. 8
Αποδιαµόρφωση κυµατοµορφών B -W - V() -W B Κυµατοµορφή, ( 0 W A M(0)/ W Οµόδυνη φώραση κυµατοµορφής B: A o(π u( Να µετατρέψουµε τη µεταδιδόµενη πλευρική ζώνη σε σήµα βασικής ζώνης u o ( 9 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. τη 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 u () = A A o( π () o( π () in( π = A A () A A ( o( π ( in( π ) το 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 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 ) ( ) = j gn( ) M ( ) 0 ( ) 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) 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
ιαµόρφωση VB ιαµόρφωση VB ιαµόρφωση VB ( B υµατοµορφή, ( A o(π A o(π u( ιαµορφωµένη κυµατοµορφή VB u o ( 5 Για να έχει το V 0 () µία όµοια υπό κλίµακα µορφή του M() θα πρέπει: H().0 0.5 ( ) H( ) = H( ) H 0 - v v W 7 Υπολογισµός της ορθογωνικής συνιστώσας: ( ) j = ( ) A M ( )[ H( ) H( )] j [ ( ) ( )], ( ) = j[ H( ) H( )] H και εποµένως: W H ()/j.0 () = A () - v 0 v 9 ιαµόρφωση VB Εύρεση της συνάρτησης µεταφοράς του ζωνοπερατού υ: A ( ) = [ M ( ) M ( )] H( ) A () = 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( ) = /: ( ) ( ) ( ), ( ) = A M ( ) και εποµένως: () = A () W 8 ιαµόρφωση VB () = A () o( π A () in( π Κυµατοµορφή διαµόρφωσης ( ( Φίλτρο H () ( A o(π Ταλαντωτής A in(π ± VB Κυµατο -µορφή ( 30
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. Μετατόπιση υχνότητας Ηδιάταξη που µετατοπίζει τις συχνότητες µιας διαµορφω- µένης κυµατοµορφής ονοµάζεται µίκτης (ixer). H λειτουργία από µόνη της ονοµάζεται µίξη (ixing) ή ετεροδύνωση (heerodyning). Πολυπλεξία ιαίρεσης υχνότητας (FDM) MOD MOD κοινός δίαυλος DΕΜ DΕΜ ώραση περιβάλλουσας κυµατοµορφής VB µε φέρον την εµπορική τηλεόραση µεταδίδεται ένα αρκετά µεγάλου µεγέθους φέρον µαζί µε το διαµορφωµένο σήµα. () = A k () o( π k A () in( π a a 3 ( X A o(π u ( u ( 33 Ν MOD Τροφοδοσία Φερόντων Ποµπός DΕΜ Τροφοδοσία Φερόντων έκτης 35 Ν ιαµόρφωση VB: Φώραση περιβάλλουσας κυµατοµορφής VB µε φέρον Έξοδος από φωρατή περιβάλλουσας, a( είναι: 3 / / () ka ) () () () = A ka ka = A ka k () a παραµόρφωση οφείλεται στην ορθογωνική συνιστώσα (. πορεί να µειωθεί χρησιµοποιώντας δύο µεθόδους /µειώνοντας ο ποσοστό διαµόρφωσης και /αυξάνοντας το εύρος της πολειπόµενης πλευρικής ζώνης ώστε να µειωθεί το (. Πολυπλεξία ιαίρεσης υχνότητας (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 υγχονισµός 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