Квадратурно-амплітудна модуляція

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Методи модуляції
Аналогова модуляція
AM · ЧМ (FM) · ФМ (PM) · QAM · SSB
Цифрова модуляція
АМн · ФМн · ЧМн · GMSK
OFDM · COFDM · TCM
Імпульсна модуляція
АІМ · ДМ · ІКМ · ΣΔ · ШІМ · ЧІМ · ФІМ
Разширення спектру
DSSS · FHSS
Див. також: Демодуляція

Квадратурно-ампліту́дна модуляція (КАМ) (англ. Quadrature Amplitude Modulation (QAM)) — різновид амплітудної модуляції сигналу, яка являє собою суму двох несних коливань однієї частоти, але зміщених за фазою один відносно одного на 90°, кожне з яких промодулюване по амплітуді своїм модулюючим сигналом:

\begin{align}
  s(t) &= I(t) \cos(2 \pi f_0 t) - Q(t) \sin(2 \pi f_0 t)
\end{align}

де \scriptstyle I(t) та \scriptstyle Q(t) — модулюючі сигнали, \scriptstyle f_0частота-носій.

Квадратурно-амплітудна модуляція використовуюється як в цифрових так і аналогових схемах модуляції. В ній передається два аналогових сигнали повідомлення, або два цифрові потоки біт, за допомогою зміни (модуляції) амплітуд двох сигналів-носіїв, з використанням амплітудної маніпуляції в якості схеми цифрової модуляції або амплітудної модуляції (АМ) для аналогової схеми модуляції.

КАМ використовується в оптоволоконних системах для збільшення швидкості передачі даних; КАМ16 і КАМ64 можна оптично змоделювати за допомогою 3-шагового інтерферометра.[1]

Введення[ред.ред. код]

Як і всі схеми модуляції, КАМ передає дані змінюючи деякі аспекти сигналу носія, або опорної хвилі, (зазвичай синусоїди) відповідно до сигналу даних. У випадку КАМ, змінюється (модулюється) амплітуда двох хвиль, що відрізняються на 90° по фазі одна від одної (в квадратурі) для того, щоб представити сигнал. Амплітудна модуляції двох носіїв в квадратурі можна еквівалентно розглядати як модуляцію обох: фази і амплітуди одного носія.

Фазова модуляція (аналогова ФМ) і фазова маніпуляція (цифрова ФМ) можуть розглядатися як особливий різновид КАМ, в якій магнітуда модульованого сигналу не змінюється, і лише фаза змінюється.

Аналогова КАМ[ред.ред. код]

Аналогова КАМ: заміряного кольорового сигналу PAL на екрані векторного аналізатору.

При передачі двох сигналів, модульованих за допомогою КАМ, сигнал що передається буде мати форму:


\begin{align}
  s(t) &= \Re \left\{\left[I(t) + i Q(t)\right] e^{i 2 \pi f_0 t}\right\} \\
       &= I(t) \cos(2 \pi f_0 t) - Q(t) \sin(2 \pi f_0 t)
\end{align}

де \scriptstyle i^2 \;=\; -1, \scriptstyle I(t) і \scriptstyle Q(t) модулюючі сигнали, \scriptstyle f_0 частота-носій і \Re\{\} - дійсна частина.

Приймачем, ці два модульовані сигнали можуть бути демодульовані з використанням когерентного демодулятору. Такий приймач помножує отриманий сигнал окремо із косинусним і синусним сигналом, щоб отримати прийняті оцінки для \scriptstyle I(t) і \scriptstyle Q(t) відповідноy. Завдяки властивості ортогональності опорних сигналів, модульовані сигнали можна виявити незалежно один від одного.

В ідеальному випадку \scriptstyle I(t) зворотня модулюється виконується за допомогою множення сигналу що передається із косинусним сигналом:

\begin{align}
  r(t) &= s(t) \cos (2 \pi f_0 t) \\
         &= I(t) \cos (2 \pi f_0 t)\cos (2 \pi f_0 t) - Q(t) \sin (2 \pi f_0 t)\cos (2 \pi f_0 t)
\end{align}

Використовуючи стандартні тригонометричні тотожності, ми можемо записати це як:


\begin{align}
  r(t) &= \frac{1}{2} I(t) \left[1 + \cos (4 \pi f_0 t)\right] - \frac{1}{2} Q(t) \sin (4 \pi f_0 t) \\
         &= \frac{1}{2} I(t) + \frac{1}{2} [I(t) \cos (4 \pi f_0 t) - Q(t) \sin (4 \pi f_0 t)]
\end{align}

Фільтр низьких частот \scriptstyle r(t) усуває високочастотні складові (що містять в собі \scriptstyle 4\pi f_0 t), залишаючи лише складову \scriptstyle I(t). Цей фільтрований сигнал не залежить від \scriptstyle Q(t), що показує, що синфазна складова може бути отримана незалежно квадратурної складової. Так само ми можемо помножити \scriptstyle s(t) на синусну хвилю і потім пропустити через фільтр низьких частот \scriptstyle Q(t).

Аналогова КАМ має ті самі недоліки, що і односмугова модуляція: точна фаза носія потрібна аби правильно демодулювати сигнал на приймачі. Якщо демодулююча фаза хоча б трохи інша, це призведе до появи перехресних завад між модульованими сигналами. В КАМ системах потрібно вирішувати якимось чином цю задачу синхронізації носія на приймачі. Когерентний демодулятор повинен бути точно у фазі з отриманим сигналом, інакше модульовані сигнали не можна отримати незалежно. Зазвичай це досягається передачею імпульсного субносія або пілот-сигналу.

Аналогова КАМ використовується в:

Дивіться також[ред.ред. код]

Мікрофон Це незавершена стаття пов'язана з радіо.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.

Примітки[ред.ред. код]

  1. Kylia products, dwdm mux demux, 90 degree optical hybrid, d(q) psk demodulatorssingle polarization