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信号変調の種類
信号変調の種類

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無線機の動作は、いくつかのステップで説明できます。マイクは音声を受信し、電気信号に変換します。その後、信号は送信機素子によっていくつかの段階で処理され、ケーブルを介して送信機アンテナに送り返されます。

この同じ信号は、送信アンテナによって電磁波に変換され、受信アンテナに送られます。マイクロホンで生成された電気信号の変換によって生じる電磁波は、光速で移動し、電離層で反射して受信機のアンテナに到達します。
地上リレーは、送信機から遠く離れた受信機に波が確実に届くようにするために使用されます。人工衛星も使用できます。

電磁波が受信機に到達すると、受信アンテナが電磁波を電気信号に変換します。この電気信号は、ケーブルを介して受信機に送信されます。その後、受信素子によって可聴信号に変換されます。
このようにして得られた音響信号は、ラウドスピーカーによって音の形で再生されます。

送信機と受信機

送信機は電子機器です。電波を放射することで情報の伝達を保証します。それは本質的に3つの要素で構成されています : 電流を無線周波数振動に変換することを確実にする発振発生器、
マイクロフォンを介した情報の伝送を保証するトランスデューサーと、選択した周波数に応じて振動力の増幅を保証する増幅器。

受信機は、送信機から放出された波を拾うために使用されます。これは、入力信号と出力信号を処理する発振器と、捕捉された電気信号を増幅する増幅器のいくつかの要素で構成されています。
元の音の正確な再送信を保証する復調器、メッセージの適切な知覚を損なう可能性のある信号を確実に除去するフィルター、および電気信号を音声メッセージに変換して人間が知覚できるようにするスピーカー。

さまざまな航空輸送モードに関する注意喚起

HFキャリア

「キャリア」(carrier 英語で)または「HFキャリア」が何であるかを本当に知らずに。キャリアは、有用な信号(音声、音楽、アナログ、デジタルデータなど、送信したい信号)を運ぶための媒体として機能する信号です。
アナログ伝送の分野にとどまると、キャリアは単純でユニークな正弦波信号です。デジタル放送(DTTやDTTなど)の分野では、送信する情報を共有するキャリアが多数あります。
ここでは、これらのマルチキャリアのケースについては説明しません。搬送波の特徴は、送信する信号の最大周波数よりもはるかに高い周波数で発振することです。話し言葉や歌声を周囲10km(話者が早口で話す場合は黒)送信したいとします。
複数の受信機が同時に拾うことができる「波を放射する」単一の送信機が使用されます。

しかし、物理学は発明できません。有線ループまたは巨大なアンテナをLFアンプの出力に接続するだけでスピーカーの声を送信したい場合は、機能しますが、それほど遠くはありません(数メートルまたは数十メートルを数えます)。
快適な距離で伝送を行うためには、仲介者として機能し、距離を越えるのがそれほど困難ではない搬送波を使用する必要があります。この搬送波の周波数の選択は、次の条件によって異なります。

- 送信する情報の種類(音声、ラジオ、ニュース、デジタルHD TV)

- 期待されるパフォーマンス

- 移動したい距離

- 送信機と受信機の間の地形の起伏(50 MHzから、波はますます直線的に伝播し、障害物を恐れます)、

- 電力供給業者またはバッテリー再販業者に支払うことに同意した価格、

- 所轄官庁が当社に付与する意思のある権限。

なぜなら、誰もこれに少し秩序を置きに来なかった場合、衝突する波の問題を想像できるからです ! これらはすべて高度に規制されており、周波数範囲はこれまたはそのタイプの送信(CB、ラジオ放送、テレビ、携帯電話、レーダーなど)用に予約されています。
これらの周波数範囲の予約に加えて、必ずしも同じ周波数範囲で動作するとは限らない他の機器との干渉のリスクを可能な限り制限するために、送信回路にはかなり厳しい技術的特性が要求されます。
非常に高い周波数で互いに近接して動作する2つの隣接する送信機回路は、はるかに低い周波数範囲で動作する受信機を妨害する可能性があります。デバイスが自家製で、HF出力のフィルタリングが不十分な場合は特にそうです。
要するに、放送の分野に足を踏み入れる前に、関連する干渉のリスクについてある程度の知識を持っている方が良いです。
周波数変調伝送
周波数変調伝送

周波数変調(FM)伝送

この輸送モードでは、変調信号の振幅に関係なく振幅が一定に保たれる搬送波があります。搬送波の振幅を変更する代わりに、その瞬時周波数を変更します。変調がない場合(変調信号の振幅がゼロに等しい場合)、搬送波の周波数は、中心周波数と呼ばれる完全に定義された安定した値にとどまります。
搬送周波数シフトの値は変調信号の振幅に依存し、変調信号の振幅が大きいほど、搬送周波数は元の値から遠くなります。周波数シフトの方向は、変調信号の交互の極性に依存します。
正の交代の場合、搬送波の周波数が増加し、負の交代の場合、搬送波の周波数が減少します。しかし、この選択は恣意的であり、その逆の可能性も十分にあります。搬送周波数の変動量を周波数偏差と呼びます。
最大周波数偏差は、キャリア周波数が27 MHzの場合は+/- 5 kHz、キャリア周波数が100 MHzの場合は+/- 75 kHzなど、異なる値を取ることができます。
以下のグラフは、1 kHz の固定周波数の変調信号が 40 kHz の搬送波を変調している様子を示しています (すべてのバリエーションで何が起こっているかをよりよく確認するために、水平方向の目盛りが十分に拡張されています)。

実際のオーディオ信号

1kHzの固定変調信号を実際のオーディオ信号に置き換えると、次のようになります。
この2番目の曲線のセットは、少なくとも「よく調整されている」ため、最大周波数偏差が非常に明確である緑色の曲線では、非常に明白です。変調信号(黄色の曲線)と変調された搬送波(緑の曲線)を対応させると、搬送波の振幅の変化が遅いことがよくわかります
- これは、変調信号が最低値(負のピーク)にあるときの、より低い周波数によく対応します。
一方、搬送波の最大周波数は、変調信号の正のピークに対して得られます(曲線では少し見づらくなりますが、最も「満たされた」部分でそれを感じます)。
同時に、搬送波の最大振幅は完全に一定に保たれ、変調ソース信号に関連する振幅変調はありません。
ラジオ受信機はシンプルです
ラジオ受信機はシンプルです

レセプション

FM受信機を作るには、数個のトランジスタまたは単一の集積回路(TDA7000など)で十分です。しかし、この場合、標準的なリスニング品質が得られます。「ハイエンド」リスニングのためには、全力を尽くして主題をよく知る必要があります。そして、これはステレオオーディオ信号のデコードに関してはさらに当てはまります。
はい、ステレオデコーダーがないと、左右のチャンネルが混在するモノラル信号になります(もちろん、ラジオ番組がステレオで放送されている場合)。高周波の観点から見ると、ソース信号は搬送波の振幅には見えず、AM受信機で使用されているような整流器/フィルタでは満足できません。
有用な信号は搬送波の周波数変動に「隠れている」ため、これらの周波数変動を電圧変動に変換する方法を見つける必要があります。

この機能を実行するシステムはFMディスクリミネータと呼ばれ、基本的には周波数/振幅応答が「ベル」の形をした発振(および共振)回路で構成されています。識別機能には、ディスクリート部品(小型トランス、ダイオード、コンデンサ)または特殊な集積回路(SO41Pなど)を使用できます。

デジタル伝送

最も単純なアプリケーションでは、デジタル伝送により、キャリアは、高ロジック状態(値1)または低ロジック状態(値0)に対応する2つの可能な状態を持つことができます。
これら2つの状態は、搬送波の異なる振幅(振幅変調との明らかな類似性)またはその周波数の異なる値(周波数変調)によって識別できます。
たとえば、AMモードでは、変調レートが10%であれば低論理状態、変調レートが90%であれば高論理状態と判断できます。

たとえば、FMモードでは、中心周波数が低論理状態に対応し、10kHzの周波数偏差が高論理状態に対応するように決定できます。
非常に短時間で、送信エラーに対する強力な保護(高度なエラー検出と修正)を使用して、非常に大量のデジタル情報を送信する場合は、1つだけでなく、複数のキャリアを同時に送信できます。
たとえば、4 つのキャリア、100 のキャリア、または 1000 を超えるキャリアなどです。
これは、たとえば、地上デジタルテレビ(DTT)や地上デジタルラジオ(DTT)で行われていることです。

スケールモデルの古いリモコンでは、送信機のHFキャリアのアクティブ化または非アクティブ化、キャリアの有無を単に検出する受信機(キャリアがないと、大量の「BF」、
そしてキャリアの存在下では、息は消え、信号「BF」は消えました)。
他のタイプのリモートコントロールでは、「比例」の原則が実装され、さまざまな期間のスロットを生成する単安定なものを使用するだけで、複数の情報を連続して送信することが可能になりました。受信したパルスの持続時間は、非常に正確な「数値」値に対応していました。

音声または音楽の送信

音声の伝達は、情報メッセージを伝えることの問題である限り、優れた音質を必要としません。主なことは、言われていることを理解することです。一方、歌手の声や音楽に関しては、伝送の品質にもっと期待します。
このため、インターホンやトランシーバーの伝送方式と放送に使用される伝送方式は、厳密に同一のルールに基づいていません。振幅変調(フランス語ではAM、英語ではAM)で伝送される音よりも、周波数変調伝送の方が必ずしも良い音であるとは言えません。
ハイファイチューナーがFM帯域88~108MHzでより良い結果をもたらすことが明らかな場合でも。その気になれば、AMではかなりうまくやれるし、FMで非常に悪いことができる。非常に優れたアナログオーディオと非常に悪いデジタルオーディオを実行できるのと同じです。
家のある部屋から別の部屋へ、またはガレージから庭に音楽を送信したい場合は、FM帯域または小波帯域(フランス語ではPO、英語ではMW)で送信できる小さな無線送信機を構築できます。
FMでは、放送規格がAM(GO、PO、OC)帯域で利用可能な帯域幅とは大きく異なる帯域幅を提供するため、より良いサウンド結果が得られます。AM受信機の周囲干渉(大気および産業)に対する感度が高いことも、それと大きく関係しています。

「遅い」アナログデータ伝送

ここでは、温度、電流、圧力、光量などのアナログ値を伝送する問題であり、それらは最初に事前にそれに比例する直流電圧に変換されます。
いくつかの方法があり、もちろんそれぞれに長所と短所があり、振幅変調または周波数変調を使用できます。振幅変調または周波数変調という用語は、送信するアナログ値が変化しない場合、
搬送波は、送信中の値に対応する振幅と周波数の特性を保持します。しかし、私たちはさまざまな偉大さについて語らなければなりません。実際、変化の少ない情報を送信することは、急速に変化する情報よりも難しくありません。
しかし、従来のAMまたはFMラジオ送信機(市販またはキットの形で入手可能)は、入力にローパスフィルターがあり、低速の電圧変動を制限する可能性があるため、常に使用できるとは限りません。

また、入力信号の経路にリンクコンデンサが埋め込まれている場合、動作は単純に不可能です。このようなエミッタを「互換性」のあるものにするために変更することは、必ずしも簡単ではありません...
これには、操作専用の送信機/受信機アセンブリの設計が含まれる場合があります。
しかし、問題を横から見ると、伝送される連続電圧の値に応じて、それ自体がキャリアを変化させる振幅の信号を非常によく送信できることが分かります。また、中間変調信号が可聴帯域内(たとえば、100 Hz~10 kHz)にある場合は、従来の無線送信機の使用を再度検討できます。

ご覧のとおり、送信側の単純な電圧/周波数変換器と、それを補完する受信側の周波数/電圧変換器は、他の例の1つのソリューションです。

デジタルデータ伝送

「デジタル伝送」と「デジタルデータ伝送」を混同しないように注意してください。アナログ伝送モードでデジタルデータを送信できるのと同じように、デジタル伝送モードでアナログ情報を送信できますが、後者の場合については議論できます。
アナログ伝送モードでデジタルデータを送信するには、デジタル信号の電気的レベルがアナログ信号の最小値と最大値に対応すると想定できます。
ただし、デジタル信号の形状には注意が必要であり、高速で正方形の場合、送信機で必ずしも消化できない高調波の割合が含まれている可能性があります。
正弦波などの「アナログ形式」の信号でデジタルデータを送信する必要がある場合があります。送信するデジタルデータが非常に重要な場合(アクセスコードによる安全なアクセスなど)、いくつかの予防措置を講じる必要があります。

実際、ある地点から別の地点への送信に欠陥がないとは考えられず、送信される情報の一部が届かないか、歪んで使用不能になる可能性が非常に高いです。
したがって、送信される情報は、制御情報(CRCなど)によって補完されるか、または単に2~3回連続して繰り返すことができます。
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