Modulatie (radio)

Bij radio en televisie en in het algemeen in de telecommunicatie wordt de over te zenden informatie, het bronsignaal, verpakt in een draaggolf, een radiogolf van voldoend hoge frequentie om goede voortplanting door de atmosfeer te garanderen. De techniek om de informatie in de draaggolf onder te brengen, wordt aangeduid als modulatie. De draaggolf wordt 'gemoduleerd', veranderd, in relatie met het bronsignaal.

Door modulatie kunnen ook bronsignalen van relatief lage frequenties, gedragen door de draaggolf met hoge frequentie, goed verzonden worden. Een belangrijk voordeel van modulatie is dat verschillende zenders draaggolven van verschillende frequentie kunnen uitzenden en zo elkaar niet hinderen en door de selectiviteit van de ontvanger uit elkaar gehouden kunnen worden.

[bewerk] Algemeen

De draaggolf c(t) is een zuiver sinusvormig signaal, met een frequentie f, veel hoger dan de hoogste in het bronsignaal x(t) voorkomende frequentie. Voor de draaggolf kunnen we schrijven:

$c(t) = A cos(\omega t)\!$ ,

waarin A de amplitude is van de draaggolf en $\omega=2\pi f\!$ de hoekfrequentie.

In beginsel zijn er twee mogelijkheden voor modulatie: variëren van de amplitude A of variëren van de hoek $\omega t\!$ . Daarbij zorgt men er in de praktijk voor dat de variaties niet te groot zijn, zodat de gunstige draaggolfeigenschappen behouden blijven. Het gevolg is dat de gemoduleerde signalen lokaal, dwz. gedurende enkele perioden van de draaggolf op een harmonisch signaal lijken met de bij de modulatievorm behorende amplitude en frequentie.

[bewerk] Amplitudemodulatie AM

Amplitudemodulatie (AM) is de oudste vorm van modulatie en is eenvoudig uit te voeren.

-blokschema--

Het gemoduleerde signaal v(t) is van de vorm:

$v(t) = A(t) cos(\omega t)\!$ ,

met A(t) een lineaire functie van het bronsignaal, dus

$A(t) = a + b x(t)\!$ .

We zien dat het signaal lokaal rond t een sinus lijkt met frequentie ω en amplitude A(t).

--plaatje--. --modulatiediepte-- --zijbanden--

[bewerk] Frequentiemodulatie FM

Zie ook: Frequentiemodulatie.

Bij hoekmodulatie heeft het gemoduleerde signaal v(t) de vorm:

$v(t) = A cos(h(t))\!$ ,

waarin h(t) zo gekozen wordt dat

de draaggolfeigenschappen bewaard blijven
er een relatie is met het bronsignaal

Bij deze modulatievorm worden zowel de frequentie als de fase van het signaal beïnvloed.

Men spreekt traditioneel echter van frequentiemodulatie (FM) als de momentane hoekfrequentie (de afgeleide van h(t)) een lineaire functie is van het bronsignaal. Dus als:

$h'(t) = a + b x(t)\!$ .

Men kiest meestal voor a de hoekfrequentie van de draaggolf, zodat:

$h(t) = \omega t + b \int x(t)dt$

$v(t) = A cos(\omega t + b \int x(t)dt)$ .

Strikt genomen wordt hier de fase van de draaggolf gemoduleerd en zou men dus van fasemodulatie (PM) moeten spreken.

Het signaal is wel genoteerd met behulp van een cosinus, maar is geen cosinus in de tijd. Door de condities echter die men bij modulatie hanteert, is de variatie in frequentie relatief gering, waardoor het signaal lokaal rond t een (co)sinus lijkt met vaste amplitude A en momentane hoekfrequentie $\omega + b x(t)\!$ .

De praktische uitvoering geschiedt door de oscillator van de draaggolf te beÏnvloeden, zodat de opgewekte frequentie op de gewenste manier varieert met het bronsignaal.

--plaatje-- --band-- --frequentiezwaai-- --etc--

NB: Voor "echte" FM zou men de hoekfrequentie ω moeten variëren, dus:

$h(t)=w(t) t\!$

moeten kiezen, met voor w(t) een voor de hand liggende keuze:

$w(t)=w+q x(t)\!$ of $w(t)=w(1+q x(t))\!$ .

Dit houdt echter in dat de momentane hoekfrequentie afhangt van zowel het bronsignaal zelf als van de afgeleide daarvan, zodat demodulatie moeilijk is.

Andere vormen van modulatie zijn in essentie speciale vormen van AM of FM, dan wel een combinatie van beide.

[bewerk] Modem

Een apparaat dat de modulatie verzorgt heet modulator. In combinatie met een demodulator spreken we wel van een modem.

Naast AM en FM onderscheidt men nog:

Single-sideband modulation (SSB)
Vestigial-sideband modulation (VSB, or VSB-AM)
Quadrature amplitude modulation (QAM)
Orthogonal frequency division modulation (OFDM), dat ook wel bekend staat als 'Discrete multitone modulation' (DMT)
Wavelet modulation
Ring modulation

Als OFDM wordt gebruikt in combinatie met kanaalcodeertechnieken, wordt het omschreven als Coded orthogonal frequency division modulation (COFDM).

Pulsmodulatietechnieken zijn onder andere:

Pulscodemodulatie (PCM)
Pulsbreedtemodulatie (PWM)
Pulsamplitudemodulation (PAM)
Pulspositiemodulation (PPM)

[bewerk] Modulatie van digitale signalen

Als een signaal een eenvoudige, langzame aan/uit indicatie heeft zoals in morsecode of in radioteletype (RTTY), wordt modulatie ook wel aangeduid met het Engelse keying zoals in de volgende termen:

Amplitude-shift keying (ASK)
Frequency-shift keying (FSK) zie ook Frequentiemodulatie
Phase-shift keying (PSK) zie Fasemodulatie

RTTY kan ook gezien worden als een simpele vorm van pulscodemodulatie.

Categorie: Radiotechniek

Modulatie (radio)

Inhoud

[bewerk] Algemeen

[bewerk] Amplitudemodulatie AM

[bewerk] Frequentiemodulatie FM

[bewerk] Modem

[bewerk] Modulatie van digitale signalen

Views

Navigatie

Informatie

Zoeken

in andere talen