Προφανώς η έννοια της διαμόρφωσης είναι πολύ ευρύτερη της πληροφορικής και των τηλεπικοινωνιών, εμείς όμως στα πλαίσια του συγκεκριμένου μαθήματος θα ασχοληθούμε με τη διαμόρφωση σημάτων και δικτύων για ηλεκτρονικά υπολογιστικά συστήματα.

  Διαμόρφωση

Η διαμόρφωση (modulation) στις τηλεπικοινωνίες είναι η διαδικασία συστηματικής μεταβολής ενός περιοδικού σήματος, με σκοπό την κωδικοποίηση του, ώστε να μεταφερθεί κωδικοποιημένη η πληροφορία. Το σήμα το οποίο διαμορφώνεται, ονομάζεται φέρον και το σήμα που παράγεται διαμορφωμένο.

 

Με τη βοήθεια της διαμόρφωσης (modulation), η πληροφορία μεταδίδεται πιο εύκολα μέσα στο μέσο μετάδοσης (κανάλι, channel). Όταν όμως το διαμορφωμένο σήμα φτάσει στο δέκτη, η πληροφορία πρέπει να ανακτηθεί από το διαμορφωμένο σήμα. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται αποδιαμόρφωση (demodulation). Στις σύγχρονες επικοινωνίες, μέσω υπολογιστών και γενικά μέσω «έξυπνων» συσκευών, σε κάθε έξυπνη συσκευή, υπάρχει όπως είναι γνωστό από τις προηγούμενες βαθμίδες εκπαίδευσης, μια μονάδα που διαμορφώνει το εξερχόμενο και αποδιαμορφώνει το εισερχόμενο σήμα. Η συσκευή είναι γνωστή ως Δια-Αποδιαμορφωτής (MOdulator DEModulator – MODEM). Ανεξάρτητα από τον τρόπο διαμόρφωσης, αλλά και ανεξάρτητα από το είδος της μεταδιδόμενης πληροφορίας δύο είναι οι κυριότερες κατηγορίες διαμορφώσεων. Η πρώτη αναφέρεται σε διαμόρφωση συνεχούς φέροντος σήματος και η δεύτερη, σε διαμόρφωση παλμών ή αλλιώς παλμοκωδική διαμόρφωση. Στις αναλογικές επικοινωνίες χρησιμοποιούνται διαμορφώσεις φέροντος σήματος και στις ψηφιακές και οι δύο κατηγορίες διαμόρφωσης (διαμόρφωση φέροντος και παλμοκωδική).

Στη ραδιοφωνία και από τις απαρχές του 20ου αιώνα, ξεκίνησαν οι προσπάθειες αναλογικής διαμόρφωσης φέροντος κύματος με πιο αντιπροσωπευτικές διαμορφώσεις, τη διαμόρφωση πλάτους (AM) και τη διαμόρφωση συχνότητας (FM) που σύντομα θα παρουσιαστούν στη συνέχεια.

1.2.1.α. Διαμόρφωση Πλάτους

Κατά τη διαμόρφωση πλάτους (Amplitude Modulation - AM) μεταβάλλεται το πλάτος του φέροντος σήματος, ανάλογα με την πληροφορία που πρόκειται να μεταδοθεί (στη ραδιοφωνία είναι το πλάτος του ακουστικού σήματος). Το διαμορφωμένο σήμα (ΑΜ) που προκύπτει, έχει σταθερή συχνότητα και μεταβαλλόμενο πλάτος.

Στο επόμενο Σχήμα 1.4. απεικονίζεται μια τέτοια διαμόρφωση. Το φέρον σήμα μεταβάλλεται ως προς το πλάτος ανάλογα με το πλάτος του σήματος που μεταφέρει την πληροφορία (διαμορφώνον σήμα) και έτσι προκύπτει το διαμορφωμένο κατά πλάτος σήμα [1] .

1.2.1.β. Διαμόρφωση Συχνότητας

Κατά τη διαμόρφωση συχνότητας (Frequency Modulation - FM) μεταβάλλεται η συχνότητα του φέροντος σήματος, ανάλογα με την πληροφορία που πρόκειται να μεταδοθεί (στη ραδιοφωνία είναι επίσης το πλάτος του ακουστικού σήματος). Το διαμορφωμένο σήμα FΜ που προκύπτει, έχει σταθερό πλάτος και μεταβαλλόμενη συχνότητα.

Στο Σχήμα 1.5. απεικονίζεται μια τέτοια διαμόρφωση. Το φέρον σήμα μεταβάλλεται ως προς τη συχνότητα ανάλογα με το πλάτος του σήματος που μεταφέρει την πληροφορία (διαμορφώνον σήμα) και έτσι προκύπτει το διαμορφωμένο κατά συχνότητα σήμα [2] .

 

Εικόνα 1.4. Διαμόρφωση Πλάτους

 

Εικόνα 1.5. Διαμόρφωση Συχνότητας

Οι δύο παραπάνω διαμορφώσεις είναι οι κυρίαρχες στη ραδιοφωνία αλλά δεν χρησιμοποιούνται με αυτόν τον τρόπο στις μεταδόσεις ψηφιακού σήματος (ψηφιακές μεταδόσεις). Στις ψηφιακές μεταδόσεις η διαμόρφωση του φέροντος σήματος γίνεται με σταθερό τρόπο για το 0 ή το 1 οπότε μιλάμε για Ψηφιακή Διαμόρφωση (Κωδικοποίηση) Αναλογικού Σήματος [3] .


[1] Υπάρχουν τουλάχιστον δύο παραλλαγές της διαμόρφωσης πλάτους (διπλής και μονής πλευρικής ζώνης) σε κάθε όμως περίπτωση η συνάρτηση του τελικού σήματος είναι η σύνθεση της συνάρτησης του φέροντος και αυτής του διαμορφώνοντος.

[2] Και στη διαμόρφωση συχνότητας υπάρχουν κατηγορίες (βασικής, ευρείας ζώνης κ.ά.) αλλά η ανάπτυξή τους είναι έξω από τα πλαίσια αυτής της κατάρτισης.

[3] Έχουμε ήδη αναφέρει ότι χρησιμοποιείται και κωδικοποίηση 2 bits (00, 01, 10, 11) αλλά και 4 bits και 8.