Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Радиобайланыс ұғымы радиобайланыс
Radio communications concept
radio communications
Радиобайланыста, бүйірлік жолақ – тасымалдаушы жиіліктен жоғары немесе төмен жиіліктердің жолағы, ол модуляция процесінің нәтижесінде пайда болады. Бүйірлік жолақтар радиосигналмен берілетін ақпаратты тасымалдайды. Бүйірлік жолақтар модульденген сигналдың тасымалдаушыдан басқа барлық спектральдық компоненттерін қамтиды. Тасымалдаушы жиіліктен жоғары сигнал компоненттері жоғарғы бүйірлік жолақты (USB) құрайды, ал тасымалдаушы жиіліктен төменгілері төменгі бүйірлік жолақты (LSB) құрайды. Модуляцияның барлық түрлері бүйірлік жолақтарды тудырады.
In radio communications, a sideband is a band of frequencies higher than or lower than the carrier frequency, that are the result of the modulation process. The sidebands carry the information transmitted by the radio signal. The sidebands comprise all the spectral components of the modulated signal except the carrier. The signal components above the carrier frequency constitute the upper sideband (USB), and those below the carrier frequency constitute the lower sideband (LSB). All forms of modulation produce sidebands.
Бүйірлік жолақты сипаттау
Жоғарыдағы мысалда модульденген сигналдың таза синусоидпен кросс-корреляциясы 1100, 1000 және 900 мәндерінен басқа барлық мәндерде нөлге тең. Нөлдік емес мәндер үш компоненттің салыстырмалы күшін көрсетеді. Фурье түрлендіруі (немесе спектр) деп аталатын осы ұғымның графигі – жақын жолақтарды (sidebands) визуализациялаудың және олардың параметрлерін анықтаудың қалыпты жолы.
In the example above, a cross correlation of the modulated signal with a pure sinusoid, is zero at all values of except 1100, 1000, and 900. And the non zero values reflect the relative strengths of the three components. A graph of that concept, called a Fourier transform (or spectrum), is the customary way of visualizing sidebands and defining their parameters.
Амплитудалық модуляция
Тасымалдаушы сигналдың амплитудалық модуляциясы әдетте екі айналы жақтағы жолақты құрайды. Тасымалдаушы жиіліктен жоғары сигнал компоненттері жоғарғы жақтағы жолақты (USB) құрайды, ал тасымалдаушы жиіліктен төменгілері төменгі жақтағы жолақты (LSB) құрайды. Мысалы, егер 900 кГц тасымалдаушы 1 кГц дыбыс сигналымен амплитудалық модуляцияланса, онда 899 кГц және 901 кГц компоненттері, сондай-ақ 900 кГц радиожиілік спектрінде пайда болады; сондықтан (шамамен) 7 кГц аудио жолақтығы үшін 14 кГц радиожиілік спектрінің жолақтығы қажет. Конвенциялық AM таратуда, радио хабар тарату жолағындағы AM станциялары қолданатындай, бастапқы дыбыс сигналын синхронды детектор схемалары немесе қарапайым конверттік детекторлар арқылы қалпына келтіруге ("талдауға") болады, өйткені тасымалдаушы және екі жақтағы жолақтар бар. Бұл кейде қос жақтағы жолақты амплитудалық модуляция (DSB AM) деп аталады, бірақ DSB-нің барлық түрлері конверттік детекторлармен үйлесімді емес. АМ-ның кейбір түрлерінде қуатты үнемдеу үшін тасымалдаушы азайтылуы мүмкін. DSB қысқартылған тасымалдаушы термині әдетте қабылдаушы схемасына күшті тасымалдаушыны қалпына келтіруге немесе кем дегенде фазалық бұғатталған циклды синхрондауға мүмкіндік беретін жеткілікті тасымалдаушы бар екенін білдіреді, бірақ тасымалдаушы толығымен алынып тасталған, басқыншы тасымалдаушымен қос жақтағы жолақты (DSB SC) құратын жағдайлар да бар. Бассалған тасымалдаушы жүйелері қабылдағыштағы күрделі схемаларды және бастапқы тасымалдаушы жиілігін анықтаудың басқа әдісін қажет етеді. Мысалы, стерео FM-де 38 кГц тізгіштегі стереофоникалық ақпарат (L-R) таратылады, онда моновальды сигнал жиіліктерінің (15 кГц-қа дейін) және стереоақпараттың төменгі шегінің (38-15 кГц, яғни 23 кГц) арасында 38 кГц тізгіштің жартысына тең төмен қуатты сигнал енгізіледі. Қабылдағыш арнайы 19 кГц пилоттық сигналды екі есе көбейту арқылы субтасымалдаушыны жергілікті түрде қалпына келтіреді. Басқа мысалда, PAL теледидар хабарларында хромалық ақпарат үшін тарихи түрде қолданылған квадраттық модуляцияда синхрондау сигналы – бейне берілмейтін әрбір сканерлеу жолының "арқалық" бөлігінде тасымалдаушының бірнеше циклының қысқа импульсі. Бірақ басқа DSB SC жүйелерінде тасымалдаушы тікелей Costas циклы немесе квадраттық цикл арқылы жақтағы жолақтардан қалпына келтірілуі мүмкін. Бұл BPSK сияқты цифрлық беру жүйелерінде жиі кездеседі, онда сигнал үнемі болады. Егер бір жақтағы жолақтың бір бөлігі және екіншісінің барлығы сақталса, ол негізінен теледидарлық хабар таратуда қолданылатын, әйтпесе қабылдауға болмайтын кеңістікті алады. Тек бір жақтағы жолақты тарататын беріліс бір жақтағы жолақты модуляция (SSB) деп аталады. SSB – қысқа толқынды хабар таратудан басқа қысқа толқын радиосындағы басты дауыс режимі. Жақтағы жолақтар айна бейнелері болғандықтан, қай жақтағы жолақ қолданылатыны – конвенция мәселесі. SSB-де тасымалдаушы басылып, электр қуатын едәуір азайтады (12 дБ-ға дейін), бірақ жақтағы жолақтағы ақпаратқа әсер етпейді. Бұл таратушы қуатын және радиожиіліктік кеңістікті тиімді пайдалануды қамтамасыз етеді, бірақ тасымалдаушыны қалпына келтіру үшін қабылдағышта соққы жиілігі осцилляторы қолданылуы керек. Егер қалпына келтірілген тасымалдаушы жиілігі дұрыс болмаса, қабылдағыштың шығысында қате жиіліктер пайда болады, бірақ сөйлеу үшін шағын жиілік қателері түсініктілікке кедерілмейді. SSB қабылдағышын RF-аудио жиілік транспозері ретінде қарастырудың тағы бір жолы бар: USB режимінде диалдық жиілік әрбір радиожиілік компонентінен тиісті аудио компонентін алу үшін алынып тасталады, ал LSB режимінде әрбір кіріс радиожиілік компоненті диалдық жиіліктен алынып тасталады.
Amplitude modulation of a carrier signal normally results in two mirror image sidebands. The signal components above the carrier frequency constitute the upper sideband (USB), and those below the carrier frequency constitute the lower sideband (LSB). For example, if a 900kHz carrier is amplitude modulated by a 1kHz audio signal, there will be components at 899kHz and 901kHz as well as 900kHz in the generated radio frequency spectrum; so an audio bandwidth of (say) 7kHz will require a radio spectrum bandwidth of 14kHz. In conventional AM transmission, as used by broadcast band AM stations, the original audio signal can be recovered ("detected") by either synchronous detector circuits or by simple envelope detectors because the carrier and both sidebands are present. This is sometimes called double sideband amplitude modulation (DSB AM), but not all variants of DSB are compatible with envelope detectors. In some forms of AM, the carrier may be reduced, to save power. The term DSB reduced carrier normally implies enough carrier remains in the transmission to enable a receiver circuit to regenerate a strong carrier or at least synchronise a phase locked loop but there are forms where the carrier is removed completely, producing double sideband with suppressed carrier (DSB SC). Suppressed carrier systems require more sophisticated circuits in the receiver and some other method of deducing the original carrier frequency. An example is the stereophonic difference (L R) information transmitted in stereo FM broadcasting on a 38 kHz subcarrier where a low power signal at half the 38 kHz carrier frequency is inserted between the monaural signal frequencies (up to 15kHz) and the bottom of the stereo information sub carrier (down to 38–15kHz, i. e. 23kHz). The receiver locally regenerates the subcarrier by doubling a special 19 kHz pilot tone. In another example, the quadrature modulation used historically for chroma information in PAL television broadcasts, the synchronising signal is a short burst of a few cycles of carrier during the "back porch" part of each scan line when no image is transmitted. But in other DSB SC systems, the carrier may be regenerated directly from the sidebands by a Costas loop or squaring loop. This is common in digital transmission systems such as BPSK where the signal is continually present. If part of one sideband and all of the other remain, it is called vestigial sideband, used mostly with television broadcasting, which would otherwise take up an unacceptable amount of bandwidth. Transmission in which only one sideband is transmitted is called single sideband modulation or SSB. SSB is the predominant voice mode on shortwave radio other than shortwave broadcasting. Since the sidebands are mirror images, which sideband is used is a matter of convention. In SSB, the carrier is suppressed, significantly reducing the electrical power (by up to 12dB) without affecting the information in the sideband. This makes for more efficient use of transmitter power and RF bandwidth, but a beat frequency oscillator must be used at the receiver to reconstitute the carrier. If the reconstituted carrier frequency is wrong then the output of the receiver will have the wrong frequencies, but for speech small frequency errors are no problem for intelligibility. Another way to look at an SSB receiver is as an RF to audio frequency transposer: in USB mode, the dial frequency is subtracted from each radio frequency component to produce a corresponding audio component, while in LSB mode each incoming radio frequency component is subtracted from the dial frequency.
Жиілік модуляциясы
Жиілік модуляциясы да қосымша жолақтарды тудырады, олардың ені модуляция индексіне байланысты болады және көбінесе DSB-ге қарағанда едәуір көп енді қажет етеді. FM сигналдарын тарату үшін қажетті енді есептеу үшін Бессель функцияларын қолдануға болады. Карсон формуласы бірнеше жағдайда енді жуықтаудың тиімді тәсілі болып табылады.
Frequency modulation also generates sidebands, the bandwidth consumed depending on the modulation index often requiring significantly more bandwidth than DSB. Bessel functions can be used to calculate the bandwidth requirements of FM transmissions. Carson's rule is a useful approximation of bandwidth in several applications.
Әсерлер
Жанама жолақтар (sidebands) көршілес арналарға кедергі келтіруі мүмкін. Жанама жолақтың көршілес арнамен қабаттасатын бөлігі модуляцияға дейін немесе кейін (көбінесе екеуі де) сүзгілермен жойылмалы. Тарату жиіліктік модуляциясында (FM) 75 кГц-ден жоғары жиілікті субтасымалдаушылар модуляцияның шағын пайызымен шектеледі және ±75 кГц қалыпты ауытқу мен ±100 кГц арна шекараларын қорғау үшін 99 кГц-ден жоғары толығымен тыйым салынады. Әуесқой радио және мемлекеттік қызметтегі FM таратушылар әдетте ±5 кГц ауытқуды қолданады. Модуляциялық толқынды дәл қайта жаңғырту үшін, таратушы, таралу жолы және қабылдағыш жүйесінің сигналды өңдеу тізбегінің ені жеткілікті болуы керек, осылайша модуляцияланған сигналды қажетті дәрежеде қайта құру үшін жеткілікті жаңама жолақтарды пайдалануға болады. Көбейтігіш сияқты сызықты емес жүйеде, бастапқы сигналдың жиілік компоненттерінің жанама жолақтары бұрмалану салдарынан пайда болуы мүмкін. Бұл әдетте азайтылады, бірақ фузбокс музыкалық әсері үшін әдейі жасалуы мүмкін.
Sidebands can interfere with adjacent channels. The part of the sideband that would overlap the neighboring channel must be suppressed by filters, before or after modulation (often both). In broadcast band frequency modulation (FM), subcarriers above 75kHz are limited to a small percentage of modulation and are prohibited above 99 kHz altogether to protect the ±75 kHz normal deviation and ±100 kHz channel boundaries. Amateur radio and public service FM transmitters generally utilize ±5 kHz deviation. To accurately reproduce the modulating waveform, the entire signal processing path of the system of transmitter, propagation path, and receiver must have enough bandwidth so that enough of the sidebands can be used to recreate the modulated signal to the desired degree of accuracy. In a non linear system such as an amplifier, sidebands of the original signal frequency components may be generated due to distortion. This is generally minimized but may be intentionally done for the fuzzbox musical effect.