|
 مدولاسیون تک کنار باندی
در مدولاسیون تک کنارباندی، تنها کنارباند بالا یا پایین ارسال می شود. چنین موج مدوله شده ای را می توان با استفاده از روش جداسازی فرکانس شامل دو مرحله تولید نماییم:
 مرحله اول یک مدولاتور حاصلضربی است که موج مدوله شده ی DSB-SC تولید می نماید.
مرحله ی دوم یک فیلتر میانگذر است. این فیلتر بگونه ای طراحی می شود که یکی از کنارباندهای موج مدوله شده را عبور و دیگری را حذف می نماید.
مشکل ترین نیازمندی تولید سیگنال SSB با استفاده از روش مجزاکننده ی فرکانس، از نظر عملی به کنارباند ناخواسته برمی گردد. بدین منظور نزدیک ترین مولفه ی فرکانسی کنارباند ناخواسته را به اندازه ی دو برابر کمترین مولفه ی فرکانسی سیگنال پیام، از کنار باند مطلوب فاصله می دهند؛ یعنی، برای محقق شدن سیگنال مدوله شده ی SSB، سیگنال پیام می بایست شکاف انرژی متمرکزی حول مبدأ همانند شکل 7a داشته باشد. این خواسته بطور طبیعی توسط سیگنال پیام (صوت انسان) ارضاء می شود، زیرا شکاف انرژی تقریبی به عرض 600Hz یعنی از 300- تا 300Hz را دارا می باشد. بنابراین فرض کنید که تنها کنارباند بالا باقی مانده است. طیف سیگنال مدوله شده ی SSB همانند شکل 7b خواهد شد.
در طراحی فیلتر میانگذر استفاده شده در مجزاکننده ی فرکانس، می بایست سه شرط را رعایت نماییم:
 کنارباند مطلوب داخل باند گذر فیلتر قرار گیرد.
کنارباند ناخواسته خارج از باند گذر فیلتر قرار گیرد.
باند انتقال فیلتر، که باند توقف را از باند گذر جدا می کند، دو برابر کمترین مولفه ی فرکانسی سیگنال پیام باشد.
این نوع از جداسازی فرکانس معمولاً نیازمند استفاده از فیلترهای بهگزین1 با کیفیت بالاست که در عمل تنها با استفاده از نوسان سازهای کریستالی محقق می شوند.
شکل7: (a) طیف سیگنال پیام با شکاف انرژی 2fa و مرکزیت مبدأ.
(b) طیف سیگنال SSB متناظر شامل کنار باند بالا.
جهت دمدولاسیون سیگنال SSB می توانیم از یک آشکارساز همزمان استفاده نماییم که (S(t را در یک کریر محلی ضرب و از یک فیلتر پایین گذر عبور می دهد. این روش مدولاسیون نیازمند سنکرون سازی کامل میان اسیلاتور فرستنده و گیرنده است. این نیازمندی معمولاً توسط یکی از طرق زیر امکان پذیر است:
 ارسال یک سیگنال پایلوت با توان پایین علاوه بر کنارباند مطلوب.
اسیلاتوری با پایداری بالا و تنظیم شده در فرکانس یکسان با فرکانس حامل در گیرنده.
در روش دوم، داشتن مقداری خطای فاز φ در خروجی اسیلاتور محلی نسبت به موج کریر فرستنده اجتناب ناپذیر است. اثر این خطای فاز، اعوجاج فاز در سیگنال مدوله شده است که هر مولفه ی فرکانسی سیگنال پیام اصلی دستخوش یک تغییر فاز ثابت φ می شود. این اعوجاج فاز در ارتباطات صوتی قابل تحمل است، از آنجا که گوش انسان نسبتاً حساسیتی به اعوجاج فاز ندارد. حضور اعوجاج فاز باعث ایجاد اثر صدای دونالدداک2 می شود. به عبارت دیگر در انتقال سیگنالهای موسیقی و تصویر حضور چنین اعوجاجی مطلقاً غیر قابل قبول است.
مدولاسیون VSB
در مدولاسیون VSB، یکی از کنارباندها تا قسمتی حذف و ردی از کنارباند دیگر جهت جبران قسمت حذف شده ارسال می شود. روش متداولی برای تولید موج مدوله شده ی VSB، استفاده از روش جداسازی فرکانس است. ما در ابتدا یک موج مدوله شده ی DSB-SC تولید می نماییم، سپس آن را از یک فیلتر میانگذر عبور می دهیم که در شکل 8 نشان داده شده است؛ این طراحی خاص فیلتر میانگذر است که مدولاسیون VSB را از SSB متمایز می سازد. فرض کنید که ردی از کنارباند پایین ارسال می شود. در این صورت پاسخ فرکانسی (H(f فیلتر پایین گذر فرم شکل 9 را بخود می گیرد. جهت ساده سازی مسائل، تنها پاسخ فرکانسهای مثبت در اینجا نشان داده شده است. این پاسخ فرکانسی بگونه ای نرمالیزه شده است که در فرکانس حامل fc داریم
|H(fc)| = 1/2
شکل8: تولید سیگنال VSB.
خاصیت قابل ذکر در شکل 9 آن است که قسمت قطع پاسخ فرکانسی حول فرکانس حامل، تقارن فرد از خود نشان می دهد. یعنی، درون بازه ی انتقال
fc - fv ≤ |f| ≤ fc + fv
دو شرط زیر ارضاء می شوند:
1. جمع مقادیر پاسخ فرکانسی در هر دو فرکانس با فاصله ی یکسان از فرکانس حامل، واحد است.
2. پاسخ فاز Arg خطی است. یعنی، (H(f شرط زیر را ارضاء می نماید:
H(f - fc) + H(f + fc) = 1 for -W ≤ f ≤ W (9)
همچنین توجه داشته باشید که خارج از باند فرکانسی مطلوب یعنی |fc+W<|f پاسخ فرکانسی (H(f می تواند مشخصه ی دلخواهی داشته باشد. بر این اساس پهنای باند مدولاسیون VSB برابر است با
BT = W + fv (10)
که W پهنای باند پیام و fv پهنای باند کنارباند ردی است.
شکل9: روش فیلترینگ برای تولید موج مدوله شده ی VSB.
براساس جدول 1 موج مدوله شده ی VSB در حوزه ی زمان بصورت
S(t) = 1/2 . Ac . m(t) . Cos(2π fc t) (11)
± 1/2 . Ac . m′(t) . Sin(2π fc t)
بیان می شود که علامت مثبت متناظر با ارسال رد کنارباند بالا و علامت منفی متناظر با ارسال رد کنارباند پایین است. سیگنال (m′(t در مولفه ی ربعی (S(t از عبور سیگنال پیام (m(t از فیلتری با پاسخ فرکانسی (HQ(f بدست می آید که شرط زیر را ارضاء می نماید:
HQ(f) = j[H(f - fc) + H(f + fc)] for -W ≤ f ≤ W (12)
شکل 10 ترسیمی از پاسخ فرکانسی (HQ(f را با ضریب 1 بر روی j نشان می دهد. نقش مولفه ی ربعی مشخص شده با (HQ(f، تداخل با مولفه ی هم فاز در رابطه ی (11) است، بگونه ای که تا حدی توان یکی از کنارباندهای موج مدوله شده ی (S(t را کاهش داده و بسادگی ردی از کنارباند دیگر باقی گذارد، همانگونه که مطلوب است.
در حالت خاص مدولاسیون VSB، هنگامی که کنارباند ردی تا حد صفر کاهش یابد (یعنی قرار دهیم fv=0)، موج مدوله شده ی (S(t رابطه ی (11) به فرم محدود موج مدوله شده ی تک کنار باند در می آید.
شکل10: پاسخ فرکانسی فیلتری برای تولید مولفه ی ربعی
موج مدوله شده ی VSB.
منابع
1. Communication Systems, 4th Ed. Simon Haykin, JOHN WILEY & SONS INC., ISBN:0-471-17869-1.
2. Communication Systems: an introduction to signals in electrical communication, 4th Ed. 2002, Carlson A.Bryce, ISBN:964-5801-60-5.
پاورقی
1: Selective filters
2: Donald Duck voice effect
| 
Pspice Shematic
