3.8.3 Σύγκριση των διαμορφώσεων ΑΜ και FΜ

Εξετάσαμε στις προηγούμενες παραγράφους τις διαμορφώσεις ΑΜ (και τα παράγωγά της ) και FM. Γνωρίσαμε το αποτέλεσμα της διαμόρφωσης και με τη χρονική εικόνα του τελικού φέροντος, αλλά και με τη φασματική του εικόνα. Με παραδείγματα τεκμηριώσαμε τις βασικές ιδιότητες των σημάτων και των διάφορων μεγεθών που υπεισέρχονται στη μελέτη αυτών των διαδικασιών. Είμαστε σε θέση τώρα να κάνουμε κάποιες συγκρίσεις με βάση αυτά τα αποτελέσματα:

α) Η ισχύς του πομπού στη διαδικασία AM (και SSB) δεν είναι σταθερή και εξαρτάται από το ποσοστό διαμόρφωσης m ή το πλάτος του σήματος διαμόρφωσης s(t). Στην FM διαμόρφωση η ισχύς εκπομπής είναι σταθερή. Αυτό σημαίνει ευκολία στην κατασκευή του πομπού. Στην FM δεν απαιτείται ενίσχυση ισχύος του s(t).

β) Στη διαμόρφωση AM η ισχύς της φασματικής συνιστώσας του φέροντος, που δεν είναι ωφέλιμη ισχύς, αποτελεί το μεγαλύτερο ποσοστό της ολική ισχύος του σήματος. Είναι πάντοτε πολύ μεγαλύτερη από την ισχύ των πλευρικών ζωνών, που είναι η ωφέλιμη. Έχουμε, δηλαδή, σπατάλη ισχύος. Στη διαμόρφωση FM η αρχική ισχύς κατανέμεται σε όλο το φάσμα και η ισχύς της φασματικής συνιστώσας του φέροντος είναι ένα μέρος της ολικής ισχύος. Έχουμε λοιπόν καλύτερη αξιοποίηση της ισχύος στην FM από ό,τι στην ΑΜ.  

γ) Στην περίπτωση της ΑΜ είμαστε υποχρεωμένοι, αν ενισχύσουμε το σήμα μετά τη διαμόρφωση, να χρησιμοποιήσουμε ενισχυτές που δεν εισάγουν παραμόρφωση, γιατί η πληροφορία μας βρίσκεται στις μεταβολές του πλάτους του σήματος. Αντίθετα στην FM, αν υπάρξει παραμόρφωση, δεν είναι καταστροφική, γιατί η πληροφορία μας βρίσκεται στη συχνότητα του φέροντος. Μπορούμε λοιπόν στην FM να χρησιμοποιήσουμε ως τελικό στάδιο ενισχυτή τάξης C, που έχει μεγάλη απόδοση.

δ)   Μειονέκτημα στην FM μπορεί να θεωρηθεί το γεγονός ότι το εύρος ζώνης του διαμορφωμένου φέροντος είναι πολύ μεγαλύτερο από το αντίστοιχο εύρος της ΑΜ. Όμως όσον αφορά το θόρυβο, λόγω ακριβώς αυτού του μεγάλου εύρους, η FM παρουσιάζει σημαντικό πλεονέκτημα. Αποδεικνύεται ότι για τις συνήθεις τιμές του m_f στην ραδιοφωνία, αυτό το πλεονέκτημα φτάνει σχεδόν 18 dB. Δηλαδή, ο λόγος ‘σήμα/θόρυβο’ στην FM είναι 64 φορές καλύτερος σε σύγκριση με το λόγο ‘σήμα/θόρυβο’ στην ΑΜ (18 dB = 10log64).

Γι’ αυτό η FM διαμόρφωση και εκπομπή προσφέρεται, για να απολαύσουμε μουσική πολύ πιό καλής ποιότητας από ό,τι στην ΑΜ.

ΑΝΑΚΕΦΑΛΑΙΩΣΗ

• Τηλεπικοινωνίες είναι το σύνολο των μέσων και των τεχνικών που επιτρέπουν την ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ δύο ή περισσότερων ανταποκριτών σε οποιαδήποτε απόσταση, με υψηλή πιστότητα και αξιοπιστία.
• Οι πληροφορίες που απαιτούνται για την επικοινωνία είναι ακουστικές, οπτικές, σήματα δεδομένων από υπολογιστές κ.λ.π.
• Πάντοτε σε ένα σύστημα επικοινωνίας διακρίνουμε τον πομπό και το δέκτη. Ο πομπός είναι πάντοτε προσδιορισμένος. Ο δέκτης ή οι δέκτες μπορεί να είναι προσδιορισμένοι (τηλεφωνία) ή αόριστοι (ραδιοφωνία, τηλεόραση).
• Το μέσον επικοινωνίας ποικίλλει. Μπορεί να έχουμε ενσύρματη επικοινωνία, ασύρματη επικοινωνία μέσω ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων ή οπτική ίνα (φως).
• Τα αρχικά μηνύματα μετατρέπονται σε ηλεκτρικά σήματα με κατάλληλους αισθητήρες (μικρόφωνο, φωτοκύτταρο). Υπάρχουν και οι αντίστροφοι αισθητήρες που, διεγειρόμνοι από το αντίστοιχο ηλεκτρικό μέγεθος, αποδίδουν πάλι τα φυσικά μηνύματα (μεγάφωνο, οθόνη).
• Τα ηλεκτρικά σήματα που αντιπροσωπεύουν (μηνύματα) πληροφορίες τα ονομάζουμε βασικά σήματα ή απλά σήματα.
• Τα σήματα χαρακτηρίζονται από την έντασή (ισχύ ) τους και το φάσμα τους (φασματικό περιεχόμενο)
• Το απλούστερο σήμα , που στις τηλεπικοινωνίες το θεωρούμε σήμα αναφοράς και το χρησιμοποιούμε για να χαρακτηρίσουμε οποιοδήποτε άλλο σήμα ή σύστημα, είναι το ημιτονικό σήμα.
• Φάσμα ενός σήματος είναι το σύνολο των συχνοτήτων των ημιτονικών σημάτων, που, αν αθροιστούν, δίνουν ως αποτέλεσμα το αρχικό σήμα.
• Η έννοια του φάσματος είναι από τις σημαντικότερες στις τηλεπικοινωνίες.
• Πλήρη γνώση ενός σήματος έχουμε, όταν γνωρίζουμε και την χρονική του εξέλιξη (παρατήρηση στον παλμογράφο) και το φασματικό του περιεχόμενο.
• Έμμεσα από την έννοια του φάσματος ορίζεται το εύρος λειτουργίας (Banbwith) των ηλεκτρονικών συστημάτων. Πρόκειται για τη ζώνη συχνοτήτων μέσα στην οποία το σύστημα επιτρέπει σε ένα σήμα που του επιβάλλεται στην είσοδο να διέλθει χωρίς αλλοίωση του φασματικού του περιεχόμενου.
• Στους ενισχυτές και τα φίλτρα το εύρος ζώνης οριοθετείται από τις ακραίες συχνότητες, στις οποίες το ημιτονικό σήμα διερχόμενο από μέσα χάνει στην έξοδο το μισό της ισχύος του.
• Στα απλά ενσύρματα συστήματα μπορούμε να αντιμετωπίσουμε τη μετάδοση απ’ ευθείας ενός βασικού σήματος. Μιλούμε τότε για μετάδοση βασικής ζώνης. Στις περισσότερες περιπτώσεις των τηλεπικοινωνιών, με βασικό παράδειγμα τις ασύρματες επικοινωνίες, απαιτείται κατάλληλη επεξεργασία του σήματος, γνωστή με το όνομα διαμόρφωση.
• Με τη διαδικασία της διαμόρφωσης ‘φορτώνουμε’ ουσιαστικά το προς μετάδοση βασικό σήμα σε κάποιο από τα χαρακτηριστικά (πλάτος, συχνότητα) ενός άλλου σήματος, πολύ υψηλότερης συχνότητας , που το ονομάζουμε φέρον σήμα. Το φέρον επιλέγεται, ώστε να έχει καλή προσαρμογή στο κανάλι μετάδοσης.
• Στις αναλογικές επικοινωνίες το φέρον είναι ημιτονικό σήμα.
• Δύο βασικά είδη διαμόρφωσης συναντούμε στις αναλογικές επικοινωνίες, τις διαμορφώσεις πλάτους (ΑΜ με φέρον και SSBsc) και τη διαμόρφωση συχνότητας (FM).
• Στις διαμορφώσεις πλάτους το βασικό σήμα απεικονίζεται στο πλάτος του φέροντος. Στη διαμόρφωση συχνότητας απεικονίζεται στη συχνότητα του φέροντος.
• ΟΙ διάφορες διαμορφώσεις παρουσιάζουν ιδιαιτερότητες τόσο στη χρονική εμφάνιση του σήματος όσο και στην φασματική ζώνη του σήματος που προκύπτει.
• Στη διαμόρφωση συχνότητας γίνεται καλύτερη αξιοποίηση της ισχύος του πομπού. Το φάσμα όμως στην FM είναι πολύ ευρύτερο από ό,τι στην AM.
• Στην ασύρματη επικοινωνία το μέσο μετάδοσης είναι το κενό όπου διαδίδονται ηλεκτρομαγνητικά κύματα (ραδιοεπικοινωνία). Το διαμορφωμένο φέρον μετατρέπεται σε ηλεκτρομαγνητικό κύμα.
• Το ηλεκτρομαγνητικό κύμα είναι συνδυασμός ηλεκτρικού και μαγνητικού πεδίου, κάθετα μεταξύ τους και κάθετα προς την διεύθυνση μετάδοσης.
• Το συνηθέστερα χρησιμοποιούμενο φάσμα στις ραδιοεπικοινωνίες εκτείνεται από τη συχνότητα των 100 kHz (LF) έως τη συχνότητα 60 GHz (μικροκύματα).              

Προσθήκη νέου σχολίου