modulation

45
Modulation กกกกกกกกกกกกกกกก

Upload: nicharee-rangseekajee

Post on 29-Oct-2014

73 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Modulation

Modulation

การมอดู�เลตสั�ญญาณ

Page 2: Modulation

การมอดู�เลตสั�ญญาณ เม��อต�องการจะสั�งสั�ญญาณหร�อข้�อม�ลผ่�านช่�องทางการสั��อสัาร จ�าเป็�นต�องอาศั�ยพล�งงานไฟฟ%าช่�วยพาสั�ญญาณเหล�าน�'นให�เคล��อนย�ายจากท*�หน+�งไป็ย�งอ*กท*�หน+�ง ข้บวนการในการเพ-�มพล�งงานไฟฟ%าดู�งกล�าว เร*ยกว�า การ“มอดู�เลต หร�อการกล�'าสั�ญญาณท*�เป็�นพล�งงานไฟฟ%าท*�ม*”ความถี่*�สั�งและคงท*� รวมท�'งแอมป็ล-จ�ดู (ข้นาดู ) สั�งดู�วยเร*ยกว�า สั�ญญาณคล��นพาห0 “ ” (Signal Carrier)

Page 3: Modulation

การมอดู�เลตสั�ญญาณ(ต�อ) อ1ป็กรณ0สั�าหร�บมอดู�เลตสั�ญญาณ (Modulator) จะ

สัร�างสั�ญญาณคล��นพาห0 และรวมเข้�าก�บสั�ญญาณข้�อม�ลเพ��อให�สั�ญญาณม*ความแรงพอท*�จะสั�งผ่�านสั��อกลางไป็ย�งอ*กจ1ดูหน+�ง เม��อถี่+งป็ลายทางจะม*อ1ป็กรณ0ในการแยกสั�ญญาณคล��นพาห0ออก เร*ยกว-ธี*การแยกสั�ญญาณน*'ว�า“การดู*มอดู�เลต ” (Demodulation)

Page 4: Modulation

ว-ธี*การมอดู�เลตสั�ญญาณอะนาล3อกเพ��อสั�งผ่�านไป็ในช่�องทางสั��อสัารอะนาล3อกม* 3 ว-ธี* ค�อ

1. การมอดู�เลตทางแอมป็ล-จ�ดู (Amplitude Modulation : AM)

2 . การมอดู�เลตทางความถี่*� (FrequencyModulation :FM) 3. การมอดู�เลตทางเฟสั (Phase Modulation :PM)

การมอดู�เลตสั�ญญาณ(ต�อ)

Page 5: Modulation

การมอดู�เลตทางแอมปล�จู�ดู (AM) สั�ญญาณข้องคล��นพาห0จะม*ความถี่*�สั�งกว�าความถี่*�ข้อง

สั�ญญาณข้�อม�ล เพ��อให�สัามารถี่พาสั�ญญาณข้�อม�ลไป็ไดู� ไกล ๆ

สั�ญญาณ AM ท*�มอดู�เลตแล�วจะม*ความถี่*�เท�าก�บความถี่*�ข้องสั�ญญาณคล��นพาห0 โดูยม*ข้นาดูหร�อแอมป็ล-จ�ดูข้องสั�ญญาณเป็ล*�ยนแป็ลงไป็ตามแอมป็ล-จ�ดูข้องสั�ญญาณดู�วย

Page 6: Modulation

การมอดู�เลตทางแอมปล�จู�ดู (AM) (ต�อ) ข้�อเสั*ยข้องการมอดู�เลตแบบ AM ค�อ

1. แบนดู0ว-ดูท0ข้องสั�ญญาณ AM เป็�นย�านความถี่*�ท*�ไม�สั�ง ท�าให�ม*สั�ญญาณรบกวนจากภายนอกเข้�ามาไดู�ง�าย

2. การสั�งสั�ญญาณแบบ AM สั-'นเป็ล�องพล�งงานมาก พล�งงานสั�วนใหญ�ใช่�ในการสั�งคล��นพาห0

Page 7: Modulation

การมอดู�เลตทางแอมปล�จู�ดู (AM) (ต�อ)สั�ญญาณคล��นพาห์�

สั�ญญาณข้�อม�ล

สั�ญญาณมอดู�เลต AM

Page 8: Modulation

การมอดู�เลตทางความถี่"� (FM)

สั�ญญาณ FM ท*�มอดู�เลตแล�วจะม*แอมป็ล-จ�ดูคงท*� แต�ความถี่*�ข้องสั�ญญาณจะไม�คงท*�เป็ล*�ยนแป็ลงไป็ตามแอมป็ล-จ�ดูข้องสั�ญญาณข้�อม�ล

Page 9: Modulation

การมอดู�เลตทางความถี่"� (FM) (ต�อ)

ข้�อเสั*ยข้องการมอดู�เลตแบบสั�ญญาณ FM ค�อ 1. ต�องการแบนดู0ว-ดูท0ท*�ม*ข้นาดูกว�าง เน��องจากสั�ญญาณ

ข้�อม�ลม*หลายความถี่*� 2. ค1ณภาพดู*กว�าการมอดู�เลตแบบ AM แต�การท�างาน

จะซั�บซั�อนกว�า

Page 10: Modulation

การมอดู�เลตทางความถี่"� (FM) (ต�อ)

สั�ญญาณคล��นพาห์�

สั�ญญาณข้�อม�ล

สั�ญญาณมอดู�เลต FM

Page 11: Modulation

การมอดู�เลตทางเฟสั (PM)

การมอดู�เลตแบบ PM จะให�คร+�งรอบข้องสั�ญญาณเป็�นม1ม 180 องศัา และเม��อครบ 1 รอบ จะเป็�น 360

องศัา สั�ญญาณมอดู�เลตจะม*การเป็ล*�ยน (กล�บ ) ม1มเฟสัท1กคร�'งท*�ม1มเฟสัข้องสั�ญญาณข้�อม�ลต�างจากม1มเฟสัข้องสั�ญญาณคล��นพาห0เท�าก�บ 180 องศัา

Page 12: Modulation

การมอดู�เลตทางเฟสั (PM) (ต�อ) การมอดู�เลตแบบ PM น-ยมใช่�ในการแพร�ภาพสั*ทาง

ท*ว* แต� AM ก�บ FM น-ยมใช่�ในการกระจายเสั*ยงว-ทย1 การมอดู�เลตแบบ PM เป็�นว-ธี*การท*�ดู*แต�วงจรค�อนข้�างจะซั�บซั�อนจ+งไม�น-ยมใช่�สั�งสั�ญญาณข้�อม�ลอะนาล3อก การมอดู�เลตแบบ PM ม�กจะน�ามาใช่�ในการสั�งสั�ญญาณข้�อม�ลคอมพ-วเตอร0ท*�ต�องการความเร3วในการสั�งข้�อม�ลสั�ง

Page 13: Modulation

การมอดู�เลตทางเฟสั (PM) (ต�อ)

สั�ญญาณคล��นพาห์�

สั�ญญาณข้�อม�ล

สั�ญญาณมอดู�เลต PM

Page 14: Modulation

การสั�งข้�อม�ลดู-จ-ตอลผ่�านช่�องทางสั��อสัารแบบ ดู-จ-ตอลจะต�องม*การเข้�ารห�สั เพ��อให�สัามารถี่สั�ง

ข้�อม�ลไป็ไดู�อย�างป็ลอดูภ�ย เก-ดูการผ่-ดูพลาดูข้องการสั�งข้�อม�ลน�อย

การเข้�ารห์�สัสั�ญญาณดู�จู�ตอล

Page 15: Modulation

การเข้�ารห์�สัสั�ญญาณ ดู�จู�ตอล (ต�อ)0 0 0 0 0 01 1 1 1

NRZ-L

NRZI

Bipolar-AMI

Psedoternary

Page 16: Modulation

การเข้�ารห์�สัสั�ญญาณ ดู�จู�ตอล (ต�อ)

Manchester

DifferentialManchester

0 0 0 0 0 01 1 1 1

RZ

Page 17: Modulation

การเข้�ารห์�สัสั�ญญาณ ดู�จู�ตอล (ต�อ)- NRZ L (Nonreturn to

Zero Level) 0 = high level ค�า

สั�ง = === ===== 1 ค�าต��า

NRZI (Nonreturn to Zero Inverted)

0 = ไม�ม*การเป็ล*�ยนแป็ลงท*�บ-ตเร-�มต�น

1 = เป็ล*�ยนแป็ลงเป็�นตรงก�นข้�าม

Page 18: Modulation

การเข้�ารห์�สัสั�ญญาณ ดู�จู�ตอล (ต�อ)Bipolar-AMI

0 = ไม�ม*สั�ญญาณ 1 = สั�ญญาณเป็�นบวกและ

ลบสัล�บก�นPsedoternary 0 = สั�ญญาณเป็�นบวก

และลบสัล�บก�น 1 = ไม�ม*สั�ญญาณ

Page 19: Modulation

การเข้�ารห์�สัสั�ญญาณ ดู�จู�ตอล (ต�อ)Manchester

0 = เป็ล*�ยนจากค�าสั�งเป็�นค�าต��าในช่�วงกลาง

1 = เป็ล*�ยนจากค�าต��าเป็�นค�าสั�งในช่�วงกลางDifferential Manchester จะม*การเป็ล*�ยนแป็ลงท*�ช่�วงกลางเสัมอ

0 = เป็ล*�ยนเป็�นสั�ญญาณตรงก�นข้�ามก�บดู�านหน�า

1 = ไม�เป็ล*�ยนแป็ลงสั�ญญาณจากดู�านหน�า

Page 20: Modulation

RZ (Return to Zero)0 = คร+�งบ-ตแรกเป็�น 0

คร+�งบ-ตหล�งเป็�น 01 = คร+�งบ-ตแรกเป็�น 1

คร+�งบ-ตหล�งเป็�น 0

การเข้�ารห์�สัสั�ญญาณ ดู�จู�ตอล (ต�อ)

Page 21: Modulation

การสั�งข้�อม�ลดู-จ-ตอลผ่�านช่�องทางสั��อสัารแบบอะนาล3อก ไดู�แก� การสั�งข้�อม�ลคอมพ-วเตอร0ผ่�านทางเคร�อข้�ายโทรศั�พท0 อ1ป็กรณ0ท*�ท�าหน�าท*�แป็ลงสั�ญญาณข้�อม�ลดู-จ-ตอลให�เป็�นสั�ญญาณอะนาล3อก เร*ยกว�า“MODEM ” (MOdulator-DEModulator)

การแปลงสั�ญญาณดู�จู�ตอลเป$นสั�ญญาณอะนาล&อก

Page 22: Modulation

การแปลงสั�ญญาณดู�จู�ตอลเป$นสั�ญญาณอะนาล&อก เทคน-คการแป็ลงสั�ญญาณข้�อม�ลดู-จ-ตอลให�เป็�น

สั�ญญาณอะนาล3อก ม*อย�� 3 ว-ธี* ค�อ 1. การมอดู�เลตเช่-งเลข้ทางแอมป็ล-จ�ดู (Amplitude -

Shift Keying : ASK) 2. การมอดู�เลตเช่-งเลข้ทางความถี่*� (Frequency-Shift

Keying : FSK) 3. การมอดู�เลตเช่-งเลข้ทางเฟสั (Phase-Shift Keying

: PSK)

Page 23: Modulation

การมอดู�เลตเชิ�งเลข้ทางแอมปล�จู�ดู (ASK) ความถี่*�ข้องคล��นพาห0 ซั+�งท�าหน�าท*�น�าสั�ญญาณแบบ

อะนาล3อกผ่�านต�วกลางสั��อสัารน�'นจะคงท*� ล�กษณะข้องสั�ญญาณมอดู�เลตน�'น เม��อค�าข้องบ-ตข้องสั�ญญาณข้�อม�ลดู-จ-ตอลม*ค�าเป็�น 1 ข้นาดูข้องคล��นพาห0จะสั�งข้+'นกว�าป็กต- การมอดู�เลตแบบ ASK ไม�ไดู�ร�บความน-ยม เพราะถี่�กรบกวนจากสั�ญญาณอ��นไดู�ง�าย

Page 24: Modulation

การมอดู�เลตเชิ�งเลข้ทางแอมปล�จู�ดู (ASK)

สั�ญญาณคล��นพาห์�

สั�ญญาณข้�อม�ล

สั�ญญาณมอดู�เลตASK

Page 25: Modulation

การมอดู�เลตเชิ�งเลข้ทางความถี่"� (FSK)

การมอดู�เลตแบบ FSK ข้นาดูข้องคล��นพาห0จะไม�เป็ล*�ยนแป็ลง ล�กษณะข้องสั�ญญาณมอดู�เลตน�'น เม��อค�าข้องบ-ตข้องสั�ญญาณข้�อม�ลดู-จ-ตอลม*ค�าเป็�น 1 ความถี่*�ข้องคล��นพาห0จะสั�งกว�าป็กต- และเม��อบ-ตม*ค�าเป็�น 0ความถี่*�ข้องคล��นพาห0ก3จะต��ากว�าป็กต-

Page 26: Modulation

การมอดู�เลตเชิ�งเลข้ทางความถี่"� (FSK)

สั�ญญาณคล��นพาห์�

สั�ญญาณข้�อม�ล

สั�ญญาณมอดู�เลตFSK

Page 27: Modulation

การมอดู�เลตเชิ�งเลข้ทางเฟสั (PSK) การมอดู�เลตแบบ PSK ค�าข้องข้นาดูและความถี่*�

ข้องคล��นพาห0จะไม�ม*การเป็ล*�ยนแป็ลง แต�ท*�เป็ล*�ยนค�อเฟสัข้องสั�ญญาณ เม��อม*การเป็ล*�ยนสัภาวะจากบ-ต 1เป็�น 0 หร�อเป็ล*�ยนจาก 0 เป็�น 1 เฟสัข้องคล��นจะเป็ล*�ยนไป็ 180 องศัา

Page 28: Modulation

การมอดู�เลตเชิ�งเลข้ทางเฟสั (PSK)

สั�ญญาณคล��นพาห์�

สั�ญญาณข้�อม�ล

สั�ญญาณมอดู�เลตPSK

Page 29: Modulation

การมอดู�เลตเพ��อเป็ล*�ยนสั�ญญาณข้�อม�ลดู-จ-ตอลให�เป็�นสั�ญญาณอะนาล3อกท�'ง 3 ว-ธี* ว-ธี*แบบ PSK จะม*สั�ญญาณรบกวนเก-ดูข้+'นน�อยท*�สั1ดู สั�ญญาณค1ณภาพดู*ท*�สั1ดู แต�วงจรการท�างานจะซั�บซั�อนและราคาอ1ป็กรณ0แพง

การแปลงสั�ญญาณดู�จู�ตอลเป$นสั�ญญาณอะนาล&อก

Page 30: Modulation

การแป็ลงสั�ญญาณอะนาล3อกให�เป็�นสั�ญญาณดู-จ-ตอลจะใช่�อ1ป็กรณ0ท*�ท�างานตรงก�นข้�ามก�บโมเดู3ม ค�อ โคเดู3ก(CODEC หร�อ COder/DECoder)

การแปลงสั�ญญาณอะนาล&อกเป$นสั�ญญาณดู�จู�ตอล

Page 31: Modulation

เทคน-คการเป็ล*�ยนแป็ลงสั�ญญาณอะนาล3อกเป็�นสั�ญญาณดู-จ-ตอล แบ�งเป็�น 2 ว-ธี* ค�อ

การแปลงสั�ญญาณอะนาล&อกเป$นสั�ญญาณดู�จู�ตอล

1. การมอดู�เลตทางแอมป็ล-จ�ดูข้องพ�ลสั0 (Pulse Amplitude Modulation : PAM) 2. การมอดู�เลตแบบรห�สัพ�ลสั0 (Pulse Code Modulation

: PCM)

Page 32: Modulation

อาศั�ยหล�กการ แซัมป็;ง หร�อการช่�กต�วอย�าง“ ”(Sampling) ข้องสั�ญญาณท*�เป็�นอะนาล3อก (ต�อเน��อง)ตามช่�วงเวลาให�สั�ญญาณข้าดูจากก�นเป็�นพ�ลสั0 ๆ โดูยข้นาดูข้องแต�ละพ�ลสั0จะเท�าก�บข้นาดูข้องสั�ญญาณเดู-มในช่�วงเวลาน�'น ๆ

การมอดู�เลตทางแอมปล�จู�ดูข้องพ�ลสั� (PAM)

Page 33: Modulation

ทฤษฎี*การแซัมป็;งจะท�าดู�วยอ�ตราสัองเท�าข้องแบนดู0ว-ดูท0ข้องสั�ญญาณอะนาล3อกเป็�นจ�านวนคร�'งต�อว-นาท* ถี่�าแซัมป็;งสั�ญญาณดู�วยอ�ตราน�อยเท�าไร จะไดู�สั�ญญาณพ�ลสั0ท*�ใกล�เค*ยงก�บสั�ญญาณเดู-มมากท*�สั1ดูถี่�าอ�ตราน�อยเก-นไป็ สั�ญญาณจะกล�บไป็เป็�นสั�ญญาณอะนาล3อกตามเดู-ม

การมอดู�เลตทางแอมปล�จู�ดูข้องพ�ลสั� (PAM) (ต�อ)

Page 34: Modulation

ข้นาดูข้องพ�ลสั0ข้องแต�ละแซัมป็;งจะเป็�นอ�ตราสั�วนโดูยตรงก�บสั�ญญาณเดู-ม และสั�ญญาณใหม�ท*�ไดู�จะเป็�นแบบไม�ต�อเน��อง (Discrete) แต�ข้นาดูข้องสั�ญญาณพ�ลสั0ก3ย�งเป็�นแบบต�อเน��องและเหม�อนสั�ญญาณเดู-ม ในการสั�งสั�ญญาณ PAM ในระยะทางไกล ๆ ย�งเก-ดูสั�ญญาณรบกวนไดู�ง�ายเช่�นเดู*ยวก�บการสั�งสั�ญญาณแบบ AM

การมอดู�เลตทางแอมปล�จู�ดูข้องพ�ลสั� (PAM) (ต�อ)

Page 35: Modulation

การมอดู�เลตทางแอมปล�จู�ดูข้องพ�ลสั� (PAM) (ต�อ)

Page 36: Modulation

การสั�งแบบ PCM จะม*ข้� 'นตอนในการท�าให�ข้นาดูข้องสั�ญญาณข้�อม�ลเป็�นแบบไม�ต�อเน��อง เร*ยกว�า “การควอนไทซั0 ” (Quantize)

การมอดู�เลต�แบบรห์�สัพ�ลสั� (PCM)

Page 37: Modulation

การสั�งแบบ PCM จะม*ข้� 'นตอนในการท�าให�ข้นาดูข้องสั�ญญาณข้�อม�ลเป็�นแบบไม�ต�อเน��อง เร*ยกว�า “การควอนไทซั0 ” (Quantize) ข้� 'นตอนการมอดู�เลตแบบ PCM ม* 3 ข้�'นตอน ค�อ 1. การควอนไทซั0 2. การแซัมป็;ง 3. การเข้�ารห�สั

การมอดู�เลต�แบบรห์�สัพ�ลสั� (PCM) (ต�อ)

Page 38: Modulation

1. ท�าการควอนไทซั0สั�ญญาณอะนาล3อก โดูยท�าให�ค�า ข้นาดูข้องสั�ญญาณเป็�นค�าท*�ไม�ต�อเน��อง

2. ท�าการแซัมป็;งสั�ญญาณดู�วยอ�ตราท*�เหมาะสัม ค�อ สัองเท�าข้องแบนดู0ว-ดูท0 จะไดู�สั�ญญาณ PAM ซั+�ง ในแต�ละพ�ลสั0จะสัามารถี่ก�าหนดูรห�สัแทนพ�ลสั0ดู�วย รห�สัข้องเลข้ฐานสัอง

การมอดู�เลต�แบบรห์�สัพ�ลสั� (PCM) (ต�อ)

3. รห�สัข้องแต�ละพ�ลสั0จะถี่�กสั�งออกไป็ในร�ป็เลข้ฐานสัอง

Page 39: Modulation

การมอดู�เลต�แบบรห์�สัพ�ลสั� (PCM) (ต�อ)7

6543210

การควอนไทซ์�สั�ญญาณอะนาล&อกเป$นสั�ญญาณดู�จู�ตอล 3 บ�ต

Page 40: Modulation

การมอดู�เลต�แบบรห์�สัพ�ลสั� (PCM) (ต�อ)7

6543210

ว�ธี"การแซ์มป,งสั�ญญาณควอนไทซ์�100 100 011 101

Page 41: Modulation

1 0 10 1 11 0 0

การมอดู�เลต�แบบรห์�สัพ�ลสั� (PCM) (ต�อ)

การก-าห์นดูรห์�สั (Code) ให์�แต�ละพ�ลสั�สั�ญญาณ

1 0 0

Page 42: Modulation

การเปร"ยบเท"ยบการสั�งสั�ญญาณแบบอะนาล&อกและดู�จู�ตอล

1. สั�ญญาณรบกวน (Noise) ในการสั�งสั�ญญาณแบบอะนาล3อกจะถี่�กข้ยายเม��อสั�ญญาณถี่�กข้ยาย แต�การสั�งสั�ญญาณแบบดู-จ-ตอล สั�ญญาณรบกวนจะไม�ถี่�กข้ยายสั�ญญาณ

Page 43: Modulation

การเปร"ยบเท"ยบการสั�งสั�ญญาณแบบอะนาล&อกและดู�จู�ตอล

2. การม�ลต-เพล3กซั0 (Multiplex) การสั�งสั�ญญาณจากแหล�งก�าเน-ดูหลาย ๆ แหล�ง โดูยผ่�านต�วกลางสัายสั�งเดู*ยวก�น เป็�นการป็ระหย�ดูค�าใช่�จ�าย โดูยใช่�เทคน-คท*�เร*ยกว�า ม�ลต-เพล3กซั0 (Multiplex) และ ดู*ม�ลต-เพล3กซั0

(Demultiplex) เพ��อแยกสั�ญญาณออกจากก�นเม��อถี่+งป็ลายทาง ค�าใช่�จ�ายในการม�ลต-เพล3กซั0ข้องการสั�งสั�ญญาณแบบอะนาล3อกแพงกว�าแบบดู-จ-ตอลมาก

Page 44: Modulation

การเปร"ยบเท"ยบการสั�งสั�ญญาณแบบอะนาล&อกและดู�จู�ตอล

3. ความเร3ว ในการสั�งสั�ญญาณข้�อม�ลในเคร�อข้�ายแบบดู-จ-ตอลท�าไดู�เร3วและสั�งไดู�มากกว�าในเคร�อข้�ายแบบอะนาล3อก

Page 45: Modulation

สัร0ป

การสั��อสัารข้�อม�ลคอมพ-วเตอร0 ระบบการสั��อสัารดู-จ-ตอลจะม*ข้�อไดู�เป็ร*ยบมากกว�าระบบสั��อสัารอะนาล3อกท�'งดู�านค1ณภาพและป็ร-มาณก3ตาม แต�ระบบสั��อสัารอะนาล3อกก3ย�งเป็�นสั-�งจ�าเป็�นในป็?จจ1บ�น เพราะย�งม*แหล�งข้�อม�ลหลายช่น-ดูท*�เป็�นข้�อม�ลอะนาล3อก เช่�นเสั*ยง ว-ดู*โอภาพเคล��อนไหว เป็�นต�น