اصول کار فرستنده و گیرنده های دیجیتال

مقدمه
امواج الکترومغناطیسی یکی از پدیده های بسیار زیبای فیزیکی هستند که مبنا و پایه تمامی سیستم های ارسال صدا و تصویر و اطلاعات در جهان امروز می باشد . این امواج که نور مرعی هم از جنس آن است با سرعت ۳۰۰۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه منتشر می شوند و برای انتشار هم نیاز به محیط خاصی ندارد بدین معنی که در خلاء هم منتشر می شوند.
نمونه ایاز موج الکترومغناطیسی و منبع تولید آن
تعداد نوسانات موج در ثانیه فرکانس نامیده می شود و این فرکانس در امواج الکترومغناطیس بین ۱Hz تا می تواند تغییر کند و به این محدوده عظیم , طیف فرکانسی امواج الکترومغناطیس گفته می شود. فرکانس نور مرعی تنها بخش کوچکی از همین امواج است . فرکانس نور مادون قرمز و فرکانس نور ماورا بنفش می باشد.

مبدل های آنالوگ به دیجیتال (A to D Convertor)

مبدل آنالوگ به دیجیتال (که کوتاه شده ی آن ADC ،A/D یا A to D می باشد.)یک مدار الکتریکی داخلی است که سیگنال های پیوسته را به اعداد دیجیتالی گسسته تبدیل می کند.عمل عکس توسط یک مبدل دیجیتال به آنالوگ انجام می شود ADC)).به طور کلی ،ADC یک وسیله ی الکترونیکی است که ولتاژ(یا جریان ) آنالوگ ورودی را به یک عدد دیجیتالی تبدیل می کند.دیجیتال خروجی می تواند از رویه کدهای مختلفی مانند سیتم دودویی یا مکمل دوم باینری استفاده کند .اگر چه که برخی از وسایل غیر الکترونیکی یا وسایلی که تنها بخشی از آن ها الکترونیکی است مانند rotary encoder ها را نیز می توان به عنوان ADC در نظر گرفت.

مدولاسیون ؟

در انواع وسیعی از سیستم های مهندسی مفهومی بنام مدولاسیون نقشی محوری ایفا می نماید. در حالت کلی ، یک سیستم مدولاسیون سیستمی است که در آن سیگنالی جهت کنترل پارامتری از سیگنالی دیگر بکار گرفته می شود .

مبدل های آنالوگ به دیجیتال (A to D Convertor)

یک مبدل آنالوگ به دیجیتال (که کوتاه شده ی آن ADC ،A/D یا A to D می باشد.)یک مدار الکتریکی داخلی است که سیگنال های پیوسته را به  اعداد دیجیتالی گسسته تبدیل می کند.عمل عکس توسط یک مبدل دیجیتال به آنالوگ انجام می شود  ADC)).

به طور کلی ،ADC یک وسیله ی الکترونیکی است که ولتاژ(یا جریان ) آنالوگ ورودی را به یک عدد دیجیتالی تبدیل می کند.دیجیتال خروجی می تواند از رویه کدهای مختلفی مانند سیتم دودویی یا مکمل دوم باینری استفاده کند .اگر چه که برخی از وسایل غیر الکترونیکی یا وسایلی که تنها بخشی از آن ها الکترونیکی است  مانند rotary encoder ها را نیز می توان به عنوان ADC در نظر گرفت.

ADC های غیر خطی

اگر تابع چگالی احتمال سیگنالی که دیجیتالی می شود یکنواخت باشد،آنگاه نسبت سیگنال به نویزی که به نویز تجزیه شده وابسته است بیش ترین امکان را دارد.به همین دلیل متداول است که سیگنال را پیش ازquantization  از تابع توزیع تراکمی آن (CDF)می گذرانند.این روش مناسبی است زیرا نواحی که مهم ترند با دقت بیشتری quantized می شوند.در فرایند  dequantization به معکوس CDFاحتیاج هست

برای اجتناب از ناهمواری ،ورودی ADC باید فیلتر low-pass شود تا فرکانس هایی که بیش از نصف سرعت نمونه برداری هستند پاک شوند.این فیلتر ،فیلتر صاف کردن نا همواری ها نامیده می شودو برای یک سیستم ADC کاربردی که با سیگنال های آنالوگ فرکانس بالا کار می کند ضروری است.

اگر چه که در اکثر سیستم ها ناهمواری نا مطلوب است،اما می توان از آن برای ایجاد اختلاط پایین و همزمان یک دسته ی محدود سیگنال فرکانس بالا استفاده کرد.(بسامد مخلوط کن را ببینید.)

انواع واکنش ها

ADC های خطی

ADC های غیر خطی

خطای روزنه

سرعت نمونه برداری نا همواری (انحراف) در هم آمیختگی فوق نمونه برداری ساختار ADC مبدل های تجاری آنالوگ به دیجیتال کاربرد در ضبط موسیقی کاربرد های دیگر

چرا از مخابرات دیجیتال استفاده می شود؟

در هر نوع سیستم مخابره اطلاعاتی وجود برخی از عوامل غیر قابل کنترل باعث ایجاد نویز در محیط می شود. منابع نویز شامل نویز محیط و نویز گیرنده می باشند. در یک سیستم مخابراتی گسترده که از چندین تکرار کننده که هر کدام شامل فرستنده و گیرنده های زیادی می باشند در هر مرحله نویز محیط و گیرنده به سیگنال اصلی اضافه می شود . حتی در بهترین گیرنده و کانال مخابراتی نویز به سیگنال اصلی اضافه می شود.

در یک سیستم مخابراتی آنالوگ هر گز نمی توان نویز را از سیگنال اصلی جدا کرد و بهترین سیستم مخابراتی نه تنها نویز را از بین نمی برد بلکه نویز اضافه می کند و تنها میتوان از سیستم های low noise استفاده کرد. در حالی که این برتری برای سیستم های مخابرات دیجیتال نسبت به آنالو گ وجود دارد که می توان در شرایط مناسب نویز را به طور کامل از سیگنال اصلی جدا کرد و سیگنال اصلی را در گیرنده بازسازی کرد.

در مخابرات آنالوگ تنها به وسیله فیلتر های میان گذر می توان نویز هایی را که خارج از باند قرار دارد جدا کرد ولی نمی توان نویزی که در باند سیگنال اصلی وجود دارد جدا کرد اما در ارسال دیجیتال اگر به وسیله یک مقایسه کننده سیگنال دریافتی را با یک vref که برابر v/2 می باشد مقایسه کنیم سیگنال اولیه به دست می آید.

اگر دو سیستم ارسال آنالوگ و دیجیتال را مقایسه کنیم به سه مورد بایستی اشاره کرد:

1- یکی از برتری های عمده مخابرات دیجیتال نسبت به آنالوگ بازسازی سیگنال مخابرات دیجیتال است.
2- برای انتقال چندین کانا تلویزیونی از روش های مالتی پلکس استفاده می شود. در در مخابرات آنالوگ از روش های fdm و در مخابرات دیجیتال از رو ش های tdm استفاده می شود . مدارات مالتی پلکس FDM پر حجم و احتیاج به فیلتر های متعدد و دقیقی جهت جدا کردن کانال ها از هم می باشد و نمی توان مدارات مجتمع IC آنالوگ با تراکم زیاد ساخت. این مدارات احتیاج به خازن- سلف و فیلتر های مکانیکی بسیاری دارند که نمی توان آنها را به صورت IC در آورد.
ولی مدارات مجتمع مربوط به مخابرات دیجیتال را می توان با تراکم بسیار ساخت و از میکرو پرو سسور ها و کامپیوتذر می توان در مخابرات دیجیتال استفاده کرد که باعث افزایش سر عت ارسال و کاهش حجم می شود.
3- فرق دیگر مخابرات دیجیتال و آنالوگ در پهنای باند ی است که احتیاج دارند. در سیستم های آنالوگ برای ارسال یک کانال تلفنی فقط به 4 کیلو هرتز پهنای باند احتیاج است ولی در مخابرات دیجیتال پهنای باند زیادی اشغال میشود. . مثلا در مدلاسیون bpsk برای ارسال یک کانال تلفنی 6 کیلو هرتز پهنای باند است.

شاید این را به حساب ضعف مخابرات دیجیتال بتوان گذاشت ولی با استفاده از مدلاسیون های پیشرفته بعدا برای ارسال یک کانال تلفنی 64 QAM فقط احتاج به 2 کیلو هرتز پهنای باند است. این کمتر از حالت آنالوگ است!!

شروع به کار

با سلام خدمت دوستان . در این وبلاگ مطالبی در مورد دروس تخصصی رشته ای سی تی قرار میدم .منتظر مطالب جدید باشید