Русская Википедия:Квадратурная модуляция

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Шаблон:Технологии модуляции

Квадратурная модуляция (квадратурная амплитудная модуляция, КАМ; Шаблон:Lang-en, Шаблон:Lang-en2) — разновидность амплитудной модуляции сигнала, которая представляет собой сумму двух несущих колебаний одной частоты, но сдвинутых по фазе относительно друг друга наШаблон:Nbsp90° (Шаблон:Math/2Шаблон:Nbspрадиан, то есть, четверть полного угла, поэтому «квадратурная»), каждое из которых модулировано по амплитуде своим модулирующим сигналом:

<math>\ S(t) = I (t) \cos (2 \pi f_0 t) + Q (t) \sin (2 \pi f_0 t)</math>,

где <math>I(t)</math> и <math>Q(t)</math> — модулирующие сигналы, <math>f_0</math> — несущая частота.

Квадратурной амплитудной манипуляцией (КАМн; Шаблон:Lang-en, Шаблон:Lang-en2) называется манипуляция, при которой изменяется как фаза, так и амплитуда сигнала, что позволяет увеличить количество информации, передаваемой одним состоянием (отсчётом) сигнала.

Формирование сигнала

Файл:16QAM Gray Coded.svg
Сигнальное созвездие 16-позиционного КАМн-сигнала

Предположим, что количество сигналов <math>q</math> равно <math>2^{m}</math>, где <math>m</math> показывает число бит, переносимых одним сигналом. Пусть для начала <math>m = 2k</math>, <math>k</math> — натуральное. Тогда <math>\sqrt q = 2^k</math>. Тогда сигналу с номером <math>i</math> можно поставить в соответствие два числа <math>i_1</math> и <math>i_2</math>, <math>i_1, i_2 = 0,1,...,\sqrt q-1</math> по следующему правилу: <math>i = i_1\sqrt q + i_2</math>. Пусть

<math>s_{i_1} = A(1 - \frac{2i_1}{\sqrt q - 1})</math> и <math>s_{i_2} = A(1 - \frac{2i_2}{\sqrt q - 1})</math>.

Тогда величины <math>s_{i_1}</math> и <math>s_{i_2}</math> будут равномерно расположены в интервале <math>[-A,A]</math>. Минимальное расстояние составит <math>\Delta = \frac{2A}{\sqrt q - 1}</math>.

Если <math>m = 2k -1</math>, то сигнальное множество строится путём прореживания сигнального множества для <math>q = 2^{2k}</math>. Для этого случая минимальное расстояние <math>\Delta' = \sqrt 2\Delta = \frac{2\sqrt 2A}{\sqrt q - 1}</math>

Применение

Файл:PAL colour bar signal measured vector edit.svg
Квадратурная модуляция: вид сигнала цветности PAL на экране векторного анализатора

Квадратурная модуляция применяется для передачи сигналов цветности в телевизионных стандартах PAL и NTSC, в стереофоническом радиовещании, в системах программно-определяемого радио (ПОР, SDR).

В простейшей ПОР квадратурно-модулированный сигнал с приёмника подаётся на вход звуковой карты, где оцифровывается АЦП и далее обрабатывается программно; в хороших системах АЦП уже встроен, он имеет бóльшую разрядность и быстродействие, и сигнал в компьютер подаётся цифровой, обычно через порт USB. ПОР позволяет получить с приёмника сигнал не одной радиостанции, а сразу некоторый диапазон частот. Для его анализа, декодирования и отображения применяют программное обеспечение (например, GQRX, SDR-Radio и другие)

См. также

Литература

Ссылки