振幅偏移変調(ASK)の動作とアプリケーション

振幅偏移変調(ASK)の動作とアプリケーション

コミュニケーションにおける最も重要で興味深い概念は 変調 。さまざまな種類があります。変調は、搬送波信号を参照して信号特性の振幅、周波数、または位相を改善することとして定義されます。入力信号がアナログ形式の場合、そのような変調はアナログ変調と呼ばれます。また、入力信号がデジタル形式の場合、そのような変調はデジタル変調と呼ばれます。アナログ形式の信号は、歪み、ノイズ、干渉の影響を受けます。これらの3つの欠陥のため、デジタル信号はアナログよりも好まれます。また、デジタル変調では、入力信号はデジタルのみの形式になります。高電圧レベルと低電圧レベルの2つしかありません。しかし、 アナログ信号 、その電圧は継続され、ある種のノイズの影響を受けます。入力信号がデジタル形式であり、キャリア信号に関する振幅特性を増加させようとする場合、この変調プロセスは振幅偏移変調と呼ばれます。 ASKとも呼ばれます。この記事では、ASKとは何か、およびその重要性について説明します。

振幅偏移変調理論

このタイプの変調は、 デジタル変調 スキーム。ここで、キーイングという言葉にはある程度の重要性があります。つまり、キーイングは、チャネルを介したデジタル信号の送信を示します。振幅偏移変調理論により、ASK技術のプロセスを理解することができます。




アナログおよびデジタル信号



ASKでは、2つの入力信号が必要です。最初の入力はバイナリシーケンス信号で、2番目の入力はキャリア信号です。ここで最も重要な点は、キャリア信号である2番目の入力が入力バイナリシーケンス信号よりも広い振幅/電圧範囲を持っていることを常に考慮する必要があります。

高特性のキャリア信号を選択する理由

たとえば、どこかに行きたい場合は、交通機関の目的でバスを選ぶことができます。目的地に着くと、バスから出てきます。ここであなたが目的地に到着したとき、あなたはあなたがあなたの目的地に到着するのを手伝ったバスを考慮していません。あなたはただの媒体としてバスを使っています。したがって、ここでも変調プロセスを完了するために、キャリア信号を使用して入力バイナリシーケンス信号が宛先ポイントに到達します。



もう1つの重要な点は、ここで考慮することです。キャリア信号の振幅は、入力バイナリ信号の振幅よりも大きくする必要があります。キャリア振幅範囲内で、バイナリ入力信号の振幅を変調します。キャリア信号の振幅が入力バイナリ信号電圧よりも小さい場合、そのような組み合わせ変調プロセスは、過変調および過小変調効果につながります。したがって、完全な変調キャリアを実現するには、シングルは入力バイナリ信号よりも広い振幅範囲を持つ必要があります。

ask-block-diagram

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振幅偏移変調理論では、入力バイナリ信号の振幅は、キャリア信号の電圧に応じて変化します。 ASKでは、入力バイナリ信号は、その時間間隔とともにキャリア信号と乗算されます。入力バイナリ信号の最初の時間間隔にキャリア信号電圧の最初の時間間隔を掛けた後、同じプロセスがすべての時間間隔で継続します。入力バイナリ信号が特定の時間間隔でロジックHIGHの場合、電圧レベルを上げて出力ポートに同じ信号を送信する必要があります。したがって、振幅偏移変調の主な目的は、キャリア信号に関する入力バイナリ信号の電圧特性を変更または改善することです。以下の図は、振幅偏移変調のブロック図を示しています。




ミキサー回路レベルで

スイッチが閉じているとき–すべての論理HIGH時間間隔、つまり、これらの間隔中に論理1を持つ入力信号が閉じているとき、スイッチは閉じられ、同じ期間関数発生器から生成されているキャリア信号と乗算されます。

スイッチが開いているとき–論理0の入力信号のとき、スイッチが開かれ、出力信号は生成されません。入力バイナリ信号ロジック0には電圧がないため、これらの間隔でキャリア信号が乗算されると、出力はゼロになります。入力バイナリ信号のすべての論理0間隔で、出力はゼロです。 ASK出力信号を整形するためのパルス整形フィルターと帯域制限フィルターを備えたミキサー回路。

質問変調波形

質問変調波形

ASK回路図

振幅偏移変調変調回路は、 555タイマーIC 非安定モードとして。ここで、キャリア信号は、R1、R2、およびCを使用して変更できます。キャリア周波数は、0.69 * C *(R1 + R2)の式で瞬時に計算できます。 PIN 4は入力バイナリ信号を適用し、PIN3では回路がASK変調波を生成します。

質問変調回路

質問変調回路

ASK復調プロセス

復調 は、受信機レベルで元の信号を再構築するプロセスです。そしてそれは、受信機の出力段で元の入力信号を回復/再生するための適切な復調技術を実装することにより、受信機側のチャネルから受信した変調信号が何であれ、と定義されます。

ASK復調は2つの方法で実行できます。彼らです、

  • コヒーレント検出(同期復調)
  • 非コヒーレント検出(非同期復調)

同期ASK検出とも呼ばれるコヒーレント検出から復調プロセスを開始します。

1)。コヒーレントASK検出

この復調プロセスの方法では、受信機ステージで使用しているキャリア信号は、送信機ステージで使用しているキャリア信号と同じ位相になります。これは、送信機と受信機のステージでのキャリア信号が同じ値であることを意味します。このタイプの復調は、同期ASK検出またはコヒーレントASK検出と呼ばれます。

コヒーレント-アスク-検出-ブロック図

コヒーレント-アスク-検出-ブロック図

受信機はチャネルからASK変調波形を受信しますが、ここでは、この変調波形は自由空間チャネルから転送されるため、ノイズ信号の影響を受けます。だからこれは、後にノイズを排除することができます 乗数 の助けを借りてステージ ローパスフィルタ 。次に、サンプルアンドホールド回路から転送され、離散信号形式に変換されます。次に、各間隔で、離散信号電圧が基準電圧(Vref)と比較され、元のバイナリ信号が再構築されます。

2)。非コヒーレントASK検出

この場合、唯一の違いは、送信機側と受信機側で使用しているキャリア信号が互いに同相ではないことです。このため、この検出は非コヒーレントASK検出(非同期ASK検出)と呼ばれます。この復調プロセスは、二乗則デバイスを使用して完了することができます。二乗則デバイスから生成されている出力信号は、元のバイナリ信号を再構築するためにローパスフィルタを介して転送できます。

非コヒーレント-ask-detection-block-diagram

非コヒーレント-ask-detection-block-diagram

振幅偏移変調は、通信の入力振幅特性を向上させるための効果的な手法です。ただし、これらのASK変調波形は、ノイズの影響を受けやすくなっています。そして、これは振幅の変動につながります。これにより、出力波形に電圧変動が発生します。 ASK変調技術の2番目の欠点は、電力効率が低いことです。 ASKは過剰な帯域幅を必要とするためです。それはASKのスペクトルの電力損失につながります。

2つの入力バイナリ信号を変調する場合は常に、振幅シフトキーイング変調は好ましくありません。 1つの入力だけを取る必要があるためです。したがって、この直交振幅シフトキーイング(ASK)を克服することが推奨されます。この変調技術では、2つのバイナリ信号を2つの異なる搬送波信号で変調できます。ここでは、これら2つの搬送波信号は逆位相で90度の差があります。正弦信号と余弦信号は、直交振幅シフトキーイングのキャリアとして使用されます。これの利点は、スペクトルの帯域幅を効果的に使用することです。振幅偏移変調よりも電力効率が高くなります。

振幅偏移変調-matlab-simulink

振幅偏移変調-Matlab-Simulink

振幅偏移変調MatlabSimulinkは、Matlabツールを使用して設計できます。ツールを初期化した後、適切な手順に従うことで、作業領域にASK回路を描くことができます。適切な信号値を与えることにより、変調された出力波形を得ることができます

ASKアプリケーション

変調はコミュニケーションにおいて重要な役割を果たします。また、振幅偏移変調アプリケーションについては以下で説明します。彼らです:

したがって、 質問(振幅偏移変調) は、入力バイナリ信号の振幅特性を高めるためのデジタル変調技術です。しかし、その欠点はそれをとても制限します。そして、これらの欠点は、FSKである他の変調技術によって克服することができます。