संचार के सिद्धांत - त्वरित गाइड

संचार शब्द लैटिन भाषा के शब्द "कमीनारे" से उत्पन्न हुआ है, जिसका अर्थ है "साझा करना"। सूचना के आदान-प्रदान के लिए संचार बुनियादी कदम है।

उदाहरण के लिए, एक पालने में एक बच्चा, एक रो के साथ संवाद करता है कि उसे अपनी माँ की ज़रूरत है। खतरे में होने पर एक गाय जोर से चिल्लाती है। एक व्यक्ति एक भाषा की मदद से संवाद करता है। संचार साझा करने के लिए पुल है।

Communication दो या दो से अधिक व्यक्तियों के बीच सूचनाओं के आदान-प्रदान की प्रक्रिया जैसे शब्दों, कार्यों, संकेतों इत्यादि के रूप में परिभाषित किया जा सकता है।

संचार की आवश्यकता

किसी भी जीवित प्राणी के लिए, सह-विद्यमान रहते हुए, कुछ सूचनाओं के आदान-प्रदान की आवश्यकता होती है। जब भी सूचना के आदान-प्रदान की आवश्यकता उत्पन्न होती है, तो संचार के कुछ साधन मौजूद होने चाहिए। जबकि संचार के साधन, इशारों, संकेतों, प्रतीकों या भाषा के रूप में कुछ भी हो सकते हैं, संचार की आवश्यकता अपरिहार्य है।

भाषा और इशारे मानव संचार में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, जबकि पशु संचार के लिए ध्वनियाँ और क्रियाएं महत्वपूर्ण हैं। हालाँकि, जब कुछ संदेश देना होता है, तो एक संचार स्थापित करना होता है।

संचार प्रणाली के कुछ हिस्सों

कोई भी प्रणाली जो संचार प्रदान करती है, उसमें तीन महत्वपूर्ण और बुनियादी भाग होते हैं जैसा कि निम्न आकृति में दिखाया गया है।

  • Senderएक संदेश भेजने वाला व्यक्ति है। यह एक संचारण स्टेशन हो सकता है जहाँ से संकेत प्रेषित होता है।

  • Channel वह माध्यम है जिसके माध्यम से संदेश सिग्नल गंतव्य तक पहुंचने के लिए यात्रा करता है।

  • Receiverवह व्यक्ति है जो संदेश प्राप्त करता है। यह एक रिसीविंग स्टेशन हो सकता है जहाँ प्रेषित सिग्नल प्राप्त होता है।

सिग्नल क्या है?

कुछ साधनों जैसे इशारों, ध्वनियों, क्रियाओं आदि के द्वारा किसी सूचना को प्राप्त करना, के रूप में कहा जा सकता है signaling। इसलिए, एक संकेत एक हो सकता हैsource of energy which transmits some information। यह संकेत एक प्रेषक और एक रिसीवर के बीच संचार स्थापित करने में मदद करता है।

एक विद्युत आवेग या एक विद्युत चुम्बकीय तरंग जो एक संदेश को व्यक्त करने के लिए दूरी की यात्रा करती है, को एक कहा जा सकता है signal संचार प्रणालियों में।

उनकी विशेषताओं के आधार पर, संकेतों को मुख्य रूप से दो प्रकारों में वर्गीकृत किया जाता है: एनालॉग और डिजिटल। एनालॉग और डिजिटल सिग्नल को आगे वर्गीकृत किया गया है, जैसा कि निम्नलिखित आंकड़े में दिखाया गया है।

एनालॉग संकेत

एक निरंतर समय बदलती संकेत, जो एक समय बदलती मात्रा का प्रतिनिधित्व करता है, एक के रूप में कहा जा सकता है Analog Signal। यह संकेत मात्रा के तात्कालिक मूल्यों के अनुसार, समय के संबंध में बदलता रहता है, जो इसका प्रतिनिधित्व करता है।

उदाहरण

आइए विचार करते हैं, एक नल जो एक घंटे (सुबह 6 से 7 बजे) में 100 लीटर क्षमता का एक टैंक भरता है। टैंक भरने का हिस्सा अलग-अलग समय के हिसाब से अलग-अलग होता है। जिसका मतलब है, 15 मिनट (सुबह 6:15 बजे) के बाद टैंक का चौथाई हिस्सा भर जाता है, जबकि सुबह 6:45 बजे, टैंक का 3/4 हिस्सा भर जाता है।

यदि आप अलग-अलग समय के अनुसार, टैंक में पानी के अलग-अलग हिस्से की साजिश करने की कोशिश करते हैं, तो यह निम्न आकृति की तरह दिखेगा।

जैसा कि इस छवि में दिखाया गया परिणाम समय के अनुसार बदलता है (बढ़ता है), यह time varying quantityएनालॉग मात्रा के रूप में समझा जा सकता है। संकेत जो आकृति में एक झुकाव रेखा के साथ इस स्थिति का प्रतिनिधित्व करता है, एक हैAnalog Signal। एनालॉग सिग्नल और एनालॉग वैल्यू पर आधारित संचार को कहा जाता हैAnalog Communication

डिजिटल सिग्नल

एक संकेत जो प्रकृति में असतत है या जो गैर-निरंतर रूप में है, इसे एक कहा जा सकता है Digital signal। इस संकेत के अलग-अलग मान हैं, जो अलग-अलग निरूपित हैं, जो पिछले मूल्यों पर आधारित नहीं हैं, जैसे कि वे उस समय के विशेष रूप से प्राप्त होते हैं।

उदाहरण

आइए एक कक्षा पर विचार करें जिसमें 20 छात्र हैं। यदि एक सप्ताह में उनकी उपस्थिति की साजिश रची जाती है, तो यह निम्नलिखित आंकड़े की तरह दिखेगा।

इस आकृति में, मान अलग-अलग बताए गए हैं। उदाहरण के लिए, बुधवार को कक्षा की उपस्थिति 20 है जबकि शनिवार को 15 है। इन मूल्यों को व्यक्तिगत रूप से और अलग-अलग या विवेक से माना जा सकता है, इसलिए उन्हें इस रूप में कहा जाता हैdiscrete values

द्विआधारी अंक, जिसमें केवल 1s और 0s हैं, को ज्यादातर के रूप में कहा जाता है digital values। इसलिए, जो संकेत 1s और 0s का प्रतिनिधित्व करते हैं, उन्हें भी कहा जाता हैdigital signals। डिजिटल सिग्नल और डिजिटल मूल्यों पर आधारित संचार को कहा जाता हैDigital Communication

आवधिक संकेत

किसी भी एनालॉग या डिजिटल सिग्नल, जो समय की अवधि में अपने पैटर्न को दोहराता है, को एक कहा जाता है Periodic Signal। इस सिग्नल का अपना पैटर्न बार-बार जारी रहता है और आसानी से मान लिया जाता है या गणना की जा सकती है।

उदाहरण

यदि हम एक उद्योग में एक मशीनरी पर विचार करते हैं, तो एक के बाद एक होने वाली प्रक्रिया एक निरंतर और दोहराने की प्रक्रिया है। उदाहरण के लिए, कच्चे माल की खरीद और ग्रेडिंग, बैचों में सामग्री को संसाधित करना, एक के बाद एक उत्पादों का भार पैक करना आदि, एक निश्चित प्रक्रिया का बार-बार पालन करते हैं।

इस तरह की एक प्रक्रिया जिसे एनालॉग या डिजिटल माना जाता है, को निम्नानुसार चित्रमय रूप से दर्शाया जा सकता है।

एपेरियोडिक सिग्नल

कोई भी एनालॉग या डिजिटल सिग्नल, जो समय की अवधि में अपने पैटर्न को दोहराता नहीं है, इसे कहा जाता है Aperiodic Signal। इस सिग्नल का अपना पैटर्न जारी है, लेकिन पैटर्न दोहराया नहीं जाता है और इसे ग्रहण किया जाना या गणना करना इतना आसान नहीं है।

उदाहरण

यदि किसी व्यक्ति की दैनिक दिनचर्या पर विचार किया जाए तो कई प्रकार के कार्य होते हैं जो विभिन्न कार्यों के लिए अलग-अलग समय अंतराल लेते हैं। समय अंतराल या कार्य लगातार दोहराना नहीं है। उदाहरण के लिए, कोई व्यक्ति सुबह से रात तक अपने दांतों को लगातार ब्रश नहीं करेगा, वह भी उसी समय अवधि के साथ।

इस तरह की एक प्रक्रिया जिसे एनालॉग या डिजिटल माना जाता है, को निम्नानुसार चित्रमय रूप से दर्शाया जा सकता है।

सामान्य तौर पर, संचार प्रणालियों में जिन संकेतों का उपयोग किया जाता है वे प्रकृति में एनालॉग होते हैं, जो एनालॉग में प्रेषित होते हैं या डिजिटल में परिवर्तित होते हैं और फिर आवश्यकता के आधार पर प्रेषित होते हैं।

लेकिन एक संकेत के लिए एक दूरी पर संचारित होने के लिए, किसी भी बाहरी हस्तक्षेप या शोर के प्रभाव के बिना और दूर फीका होने के बिना, इसे एक प्रक्रिया से गुजरना होगा Modulation, जिसकी चर्चा अगले अध्याय में है।

सिग्नल एक ध्वनि तरंग की तरह कुछ भी हो सकता है जो चिल्लाते समय बाहर निकलता है। यह चिल्लाहट केवल एक निश्चित दूरी तक ही सुनी जा सकती है। लेकिन एक ही लहर के लिए एक लंबी दूरी की यात्रा करने के लिए, आपको एक ऐसी तकनीक की आवश्यकता होगी जो मूल सिग्नल के मापदंडों को परेशान किए बिना, इस सिग्नल में ताकत जोड़ती है।

सिग्नल मॉड्यूलेशन क्या है?

सिग्नल ले जाने वाले संदेश को एक दूरी पर संचारित करना होता है और इसके लिए एक विश्वसनीय संचार स्थापित करने के लिए, इसे एक उच्च आवृत्ति सिग्नल की सहायता लेने की आवश्यकता होती है जो संदेश सिग्नल की मूल विशेषताओं को प्रभावित नहीं करना चाहिए।

संदेश संकेत की विशेषताएँ, यदि परिवर्तित हो, तो इसमें निहित संदेश भी बदल जाता है। इसलिए संदेश संकेत का ध्यान रखना आवश्यक है। बाहरी गड़बड़ी से प्रभावित हुए बिना एक उच्च आवृत्ति संकेत लंबी दूरी तक यात्रा कर सकता है। हम ऐसे उच्च आवृत्ति सिग्नल की सहायता लेते हैं जिसे a कहा जाता हैcarrier signalहमारे संदेश संकेत संचारित करने के लिए। इस तरह की प्रक्रिया को केवल मॉड्यूलेशन कहा जाता है।

Modulation संयोजक संकेत के तात्कालिक मूल्यों के अनुसार, वाहक सिग्नल के मापदंडों को बदलने की प्रक्रिया है।

मॉड्यूलेशन की आवश्यकता

बेसबैंड सिग्नल सीधे प्रसारण के लिए असंगत हैं। इस तरह के एक संकेत के लिए, लंबी दूरी की यात्रा करने के लिए, इसकी शक्ति को उच्च आवृत्ति वाहक लहर के साथ मॉड्यूलेट करके बढ़ाया जाना है, जो मॉडुलन सिग्नल के मापदंडों को प्रभावित नहीं करता है।

मॉडुलन के लाभ

ट्रांसमिशन के लिए उपयोग किए जाने वाले एंटीना को बहुत बड़ा होना था, अगर मॉड्यूलेशन पेश नहीं किया गया था। संचार की सीमा सीमित हो जाती है क्योंकि तरंग बिना विकृत हुए दूरी तक नहीं जा सकती।

संचार प्रणालियों में मॉडुलन को लागू करने के कुछ फायदे निम्नलिखित हैं।

  • एंटीना का आकार कम हो जाता है।
  • कोई सिग्नल मिक्सिंग नहीं होती है।
  • संचार सीमा बढ़ जाती है।
  • संकेतों के बहुसंकेतन होते हैं।
  • बैंडविड्थ में समायोजन की अनुमति है।
  • रिसेप्शन की गुणवत्ता में सुधार होता है।

मॉड्यूलेशन प्रक्रिया में सिग्नल

मॉड्यूलेशन प्रक्रिया में तीन प्रकार के संकेत निम्नलिखित हैं।

संदेश या संकेत संकेत

जिस सिग्नल में एक संदेश प्रेषित किया जाना है, उसे कहा जाता है message signal। यह एक बेसबैंड सिग्नल है, जिसे संचारित करने के लिए मॉड्यूलेशन की प्रक्रिया से गुजरना पड़ता है। इसलिए, यह भी कहा जाता हैmodulating signal

वाहक संकेत

उच्च आवृत्ति संकेत जिसमें एक निश्चित चरण, आवृत्ति और आयाम होता है लेकिन कोई जानकारी नहीं होती है, इसे a कहा जाता है carrier signal। यह एक खाली संकेत है। यह सिर्फ मॉड्यूलेशन के बाद रिसीवर को सिग्नल ले जाने के लिए उपयोग किया जाता है।

संशोधित संकेत

मॉड्यूलेशन की प्रक्रिया के बाद परिणामी संकेत, को कहा जाता है modulated signal। यह सिग्नल मॉड्यूलेटिंग सिग्नल और कैरियर सिग्नल का संयोजन है।

मॉड्यूलेशन के प्रकार

कई तरह के मॉड्यूलेशन हैं। उपयोग की जाने वाली मॉड्यूलेशन तकनीकों के आधार पर, उन्हें निम्न आकृति में दर्शाया गया है।

मॉड्यूलेशन के प्रकार को मोटे तौर पर निरंतर-तरंग मॉड्यूलेशन और पल्स मॉड्यूलेशन में वर्गीकृत किया जाता है।

निरंतर-तरंग मॉड्यूलेशन

निरंतर-तरंग मॉड्यूलेशन में, एक वाहक आवृत्ति के रूप में एक उच्च आवृत्ति साइन लहर का उपयोग किया जाता है। इसे आगे आयाम और कोण मॉड्यूलेशन में विभाजित किया गया है।

  • यदि उच्च आवृत्ति वाहक तरंग का आयाम मॉड्यूलेटिंग सिग्नल के तात्कालिक आयाम के अनुसार भिन्न होता है, तो इस तरह की तकनीक को कहा जाता है Amplitude Modulation

  • यदि वाहक तरंग का कोण मॉड्यूलेटिंग सिग्नल के तात्कालिक मूल्य के अनुसार विविध है, तो इस तरह की तकनीक को कहा जाता है Angle Modulation

      कोण मॉडुलन को आगे आवृत्ति और चरण मॉड्यूलेशन में विभाजित किया गया है।

    • यदि वाहक तरंग की आवृत्ति मॉड्युलेटिंग सिग्नल के तात्कालिक मूल्य के अनुसार विविध होती है, तो ऐसी तकनीक को कहा जाता है Frequency Modulation

    • यदि उच्च आवृत्ति वाहक लहर का चरण मॉड्यूलेटिंग सिग्नल के तात्कालिक मूल्य के अनुसार भिन्न होता है, तो ऐसी तकनीक को कहा जाता है Phase Modulation

पल्स मॉड्यूलेशन

पल्स मॉड्यूलेशन में, एक आयताकार दालों का आवधिक अनुक्रम वाहक तरंग के रूप में उपयोग किया जाता है। इसे आगे एनालॉग और डिजिटल मॉड्यूलेशन में विभाजित किया गया है।

में analog modulation तकनीक, यदि नाड़ी के आयाम, अवधि या स्थिति बेसबैंड मॉड्यूलेशन सिग्नल के तात्कालिक मूल्यों के अनुसार विविध है, तो ऐसी तकनीक को कहा जाता है Pulse Amplitude Modulation (PAM) या Pulse Duration/Width Modulation (PDM/PWM), या Pulse Position Modulation (PPM)

में digital modulationउपयोग की जाने वाली मॉड्यूलेशन तकनीक है Pulse Code Modulation (PCM)जहाँ एनालॉग सिग्नल को 1s और 0s के डिजिटल रूप में परिवर्तित किया जाता है। चूंकि परिणामी एक कोडेड पल्स ट्रेन है, इसलिए इसे पीसीएम कहा जाता है। इसे आगे के रूप में विकसित किया गया हैDelta Modulation (DM), जिसे बाद के अध्यायों में चर्चा की जाएगी। इसलिए, पीसीएम एक ऐसी तकनीक है जहां एनालॉग सिग्नल को डिजिटल रूप में परिवर्तित किया जाता है।

किसी भी संचार प्रणाली में, संकेत के प्रसारण के दौरान, या संकेत प्राप्त करते समय, कुछ अवांछित संकेत संचार में शुरू हो जाता है, जो रिसीवर के लिए अप्रिय बना देता है, संचार की गुणवत्ता पर सवाल उठाता है। इस तरह की गड़बड़ी को कहा जाता हैNoise

शोर क्या है?

शोर एक है unwanted signalजो मूल संदेश संकेत के साथ हस्तक्षेप करता है और संदेश संकेत के मापदंडों को दूषित करता है। संचार प्रक्रिया में यह परिवर्तन, संदेश को बदल रहा है। यह चैनल या रिसीवर में दर्ज किए जाने की सबसे अधिक संभावना है।

शोर संकेत को निम्न उदाहरण पर एक नज़र डालकर समझा जा सकता है।

इसलिए, यह समझा जाता है कि शोर कुछ संकेत है जिसका कोई पैटर्न नहीं है और कोई निरंतर आवृत्ति या आयाम नहीं है। यह काफी यादृच्छिक और अप्रत्याशित है। इसे कम करने के लिए आमतौर पर उपाय किए जाते हैं, हालांकि इसे पूरी तरह से समाप्त नहीं किया जा सकता है।

शोर के सबसे आम उदाहरण हैं -

  • Hiss रेडियो रिसीवर में ध्वनि

  • Buzz टेलीफोन पर बातचीत के बीच ध्वनि

  • Flicker टेलीविजन रिसीवर में, आदि।

शोर का प्रभाव

शोर एक असुविधाजनक विशेषता है जो सिस्टम प्रदर्शन को प्रभावित करता है। निम्नलिखित शोर के प्रभाव हैं।

शोर सिस्टम की ऑपरेटिंग रेंज को सीमित करता है

शोर अप्रत्यक्ष रूप से सबसे कमजोर सिग्नल पर एक सीमा रखता है जिसे एक एम्पलीफायर द्वारा प्रवर्धित किया जा सकता है। मिक्सर सर्किट में थरथरानवाला शोर के कारण अपनी आवृत्ति को सीमित कर सकता है। एक सिस्टम का संचालन उसके सर्किट के संचालन पर निर्भर करता है। शोर सबसे छोटे सिग्नल को सीमित करता है कि एक रिसीवर प्रसंस्करण में सक्षम है।

शोर रिसीवर की संवेदनशीलता को प्रभावित करता है

संवेदनशीलता निर्दिष्ट गुणवत्ता आउटपुट प्राप्त करने के लिए आवश्यक इनपुट सिग्नल की न्यूनतम राशि है। शोर एक रिसीवर प्रणाली की संवेदनशीलता को प्रभावित करता है, जो अंततः आउटपुट को प्रभावित करता है।

शोर के प्रकार

शोर का वर्गीकरण स्रोत के प्रकार के आधार पर किया जाता है, यह इसके प्रभाव या रिसीवर के साथ इसके संबंध आदि को दर्शाता है।

दो मुख्य तरीके हैं जिनमें शोर उत्पन्न होता है। एक कुछ के माध्यम से हैexternal source जबकि दूसरा एक द्वारा बनाया गया है internal sourceरिसीवर अनुभाग के भीतर।

वाह्य स्रोत

यह शोर बाहरी स्रोतों से उत्पन्न होता है जो संचार के माध्यम या चैनल में हो सकता है। इस शोर को पूरी तरह से समाप्त नहीं किया जा सकता है। सबसे अच्छा तरीका है कि सिग्नल को प्रभावित करने से शोर से बचें।

उदाहरण

इस तरह के शोर के सबसे आम उदाहरण हैं -

  • वायुमंडलीय शोर (वायुमंडल में अनियमितताओं के कारण)।

  • अतिरिक्त-स्थलीय शोर, जैसे सौर शोर और ब्रह्मांडीय शोर।

  • औद्योगिक शोर।

आंतरिक स्रोत

यह शोर कार्य करते समय रिसीवर के घटकों द्वारा निर्मित होता है। सर्किट में घटक, लगातार कार्य करने के कारण, कुछ प्रकार के शोर पैदा कर सकते हैं। यह शोर मात्रात्मक है। एक उचित रिसीवर डिज़ाइन इस आंतरिक शोर के प्रभाव को कम कर सकता है।

उदाहरण

इस तरह के शोर के सबसे आम उदाहरण हैं -

  • थर्मल आंदोलन शोर (जॉनसन शोर या विद्युत शोर)।

  • शॉट शोर (इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों के यादृच्छिक आंदोलन के कारण)।

  • ट्रांजिट-टाइम शोर (संक्रमण के दौरान)।

  • विविध शोर अन्य प्रकार का शोर है जिसमें झिलमिलाहट, प्रतिरोध प्रभाव और मिक्सर जनित शोर आदि शामिल हैं।

शोर अनुपात का संकेत

Signal-to-Noise Ratio (SNR) है ratio of the signal power to the noise power। SNR का मूल्य जितना अधिक होगा, प्राप्त आउटपुट की गुणवत्ता उतनी ही अधिक होगी।

विभिन्न बिंदुओं पर सिग्नल-टू-शोर अनुपात की गणना निम्न सूत्रों का उपयोग करके की जा सकती है -

$ $ इनपुट \: एसएनआर = (एसएनआर) _I = \ frac {औसत \: शक्ति \: का \: modulating \: संकेत} {औसत \: शक्ति \: का \: शोर \: एट \: इनपुट} $ $

$ $ आउटपुट \: एसएनआर = (एसएनआर) _ओ = \ फ्राक {औसत \: पावर \: ऑफ \ _: डिमोड्यूलेटेड \: सिग्नल} {एवरेज \: पावर \: ऑफ \: शोर \: एट \: आउटपुट} $ $

आकड़ों की योग्यता

के अनुपात output SNR to the input SNR करार दिया जा सकता है Figure of merit (F)। इसके द्वारा निरूपित किया जाता हैF। यह एक डिवाइस के प्रदर्शन का वर्णन करता है।

$ $ F = \ frac {(SNR) _O} {(SNR) _I} $ $

एक रिसीवर की योग्यता का चित्र है -

$ $ F = \ frac {(SNR) _O} {(SNR) _C} $ $

ऐसा इसलिए है क्योंकि एक रिसीवर के लिए, चैनल इनपुट है।

एक सिग्नल का विश्लेषण करने के लिए, इसका प्रतिनिधित्व करना होगा। संचार प्रणालियों में यह प्रतिनिधित्व दो प्रकार का होता है -

  • फ़्रीक्वेंसी डोमेन प्रतिनिधित्व, और
  • समय डोमेन प्रतिनिधित्व।

1 kHz और 2 kHz आवृत्तियों के साथ दो संकेतों पर विचार करें। उन दोनों को समय और आवृत्ति डोमेन में दर्शाया गया है जैसा कि निम्न आकृति में दिखाया गया है।

समय डोमेन विश्लेषण, एक निश्चित समय अवधि में संकेत व्यवहार देता है। आवृत्ति डोमेन में, आवृत्ति के संबंध में एक गणितीय फ़ंक्शन के रूप में सिग्नल का विश्लेषण किया जाता है।

फ़्रीक्वेंसी डोमेन प्रतिनिधित्व की आवश्यकता होती है, जहाँ सिग्नल प्रोसेसिंग जैसे फ़िल्टरिंग, एम्पलीफाइंग और मिक्सिंग की जाती है।

उदाहरण के लिए, यदि एक संकेत जैसे कि निम्नलिखित पर विचार किया जाता है, तो यह समझा जाता है कि इसमें शोर मौजूद है।

मूल सिग्नल की आवृत्ति 1 kHz हो सकती है, लेकिन निश्चित आवृत्ति का शोर, जो इस सिग्नल को दूषित करता है अज्ञात है। हालाँकि, जब एक ही सिग्नल को फ़्रीक्वेंसी डोमेन में दर्शाया जाता है, तो स्पेक्ट्रम एनालाइज़र का उपयोग करके, इसे निम्न आकृति में दिखाया गया है।

यहां, हम कुछ हारमोंस का अवलोकन कर सकते हैं, जो मूल सिग्नल में पेश किए गए शोर का प्रतिनिधित्व करते हैं। इसलिए, सिग्नल प्रतिनिधित्व संकेतों का विश्लेषण करने में मदद करता है।

फ़्रीक्वेंसी डोमेन विश्लेषण वांछित तरंग पैटर्न बनाने में मदद करता है। उदाहरण के लिए, कंप्यूटर में द्विआधारी बिट पैटर्न, सीआरओ में लिज्जाज पैटर्न आदि समय डोमेन विश्लेषण ऐसे बिट पैटर्न को समझने में मदद करता है।

मॉड्यूलेशन तकनीकों के प्रकारों में, मुख्य वर्गीकरण कंटीन्यूअस-वेव मॉड्यूलेशन और पल्स मॉड्यूलेशन है। निरंतर तरंग मॉड्यूलेशन तकनीकों को आगे विभाजित किया गया हैAmplitude Modulation तथा Angle Modulation

एक निरंतर-तरंग बिना किसी अंतराल के लगातार चलती रहती है और यह बेसबैंड संदेश संकेत है, जिसमें सूचना होती है। इस लहर को संशोधित करना होगा।

मानक परिभाषा के अनुसार, "वाहक संकेत का आयाम modulating संकेत के तात्कालिक आयाम के अनुसार बदलता रहता है।" जिसका अर्थ है, वाहक संकेत का आयाम जिसमें कोई जानकारी नहीं है, संकेत के आयाम के अनुसार प्रत्येक पल में भिन्न होता है, जिसमें जानकारी होती है। यह निम्नलिखित आंकड़ों द्वारा अच्छी तरह से समझाया जा सकता है।

जो संदेश पहले दिखाया गया है वह मॉड्यूलेटिंग तरंग है। अगले एक वाहक लहर है, जो सिर्फ एक उच्च आवृत्ति संकेत है और इसमें कोई जानकारी नहीं है। जबकि अंतिम परिणामी संशोधित तरंग है।

यह देखा जा सकता है कि वाहक तरंग की सकारात्मक और नकारात्मक चोटियां, एक काल्पनिक रेखा के साथ परस्पर जुड़ी होती हैं। यह लाइन मॉड्यूलेटिंग सिग्नल के सटीक आकार को फिर से बनाने में मदद करती है। वाहक लहर पर इस काल्पनिक रेखा को कहा जाता हैEnvelope। यह संदेश संकेत के समान है।

गणितीय अभिव्यक्ति

इन तरंगों के लिए गणितीय अभिव्यक्ति निम्नलिखित हैं।

लहरों का समय-डोमेन प्रतिनिधित्व

सिग्नल को संशोधित करने दें -

$ $ m (t) = A_mcos (2 \ pi f_mt) $$

वाहक संकेत होने दें -

$ $ c (t) = A_ccos (2 \ pi f_ct) $$

कहाँ पे Am = मॉड्यूलेटिंग सिग्नल का अधिकतम आयाम

Ac = वाहक संकेत का अधिकतम आयाम

एम्प्लिट्यूड मॉड्युलेटेड तरंग के मानक रूप को निम्नानुसार परिभाषित किया गया है -

$ $ S (t) = A_c [1 + K_am (t)] cos (2 \ pi f_ct) $$

$$ S (t) = A_c [1+ \ mu cos (2 \ pi f_mt)] cos (2 \ pi f_ct) $$

$ $ कहां, \ mu = K_aA_m $$

मॉड्यूलेशन इंडेक्स

एक वाहक तरंग, संग्राहक होने के बाद, यदि संग्राहक स्तर की गणना की जाती है, तो इस तरह के प्रयास को कहा जाता है Modulation Index या Modulation Depth। यह मॉड्यूलेशन के स्तर को बताता है कि एक वाहक लहर गुजरती है।

संग्राहक तरंग के लिफाफे के अधिकतम और न्यूनतम मूल्यों को क्रमशः अधिकतम और मिनट द्वारा दर्शाया जाता है।

आइए हम मॉड्यूलेशन इंडेक्स के लिए एक समीकरण विकसित करने का प्रयास करें।

$ $ A_ {अधिकतम} = A_c (1+ \ mu) $$

चूंकि, A अधिकतम पर cos का मान 1 है

$$ A_ {min} = A_c (1- \ mu) $$

चूंकि, A मिनट में cos the का मान -1 है

$$ \ frac {A_ {अधिकतम}} {A_ {min}} = \ frac {1+ \ mu} {1- \ mu} $$

$ $ A_ {अधिकतम} - \ m A_ {अधिकतम} = A_ {min} + \ mu A_ {{}} $

$ $ - \ mu (A_ {अधिकतम} + A_ {min}) = A_ {min} -A_ {अधिकतम}% =

$$ \ mu = \ frac {A_ {max} -A_ {min}} {A_ {max} + A_ {min}} $$

इसलिए, मॉड्यूलेशन इंडेक्स के लिए समीकरण प्राप्त किया जाता है। µमॉड्यूलेशन इंडेक्स या मॉड्यूलेशन गहराई को दर्शाता है। इसे अक्सर प्रतिशत के रूप में चिह्नित किया जाता हैPercentage Modulation। यह प्रतिशत में निरूपित मॉड्यूलेशन की सीमा है, और इसके द्वारा निरूपित किया जाता हैm

एक परिपूर्ण मॉड्यूलेशन के लिए, मॉड्यूलेशन इंडेक्स का मान 1 होना चाहिए, जिसका मतलब है कि मॉड्यूलेशन की गहराई 100% होनी चाहिए।

उदाहरण के लिए, यदि यह मान 1 से कम है, यानी, मॉड्यूलेशन इंडेक्स 0.5 है, तो मॉड्यूल्ड आउटपुट निम्न आंकड़े की तरह दिखेगा। इसे अंडर मॉड्यूलेशन कहा जाता है। इस तरह की एक लहर को एक कहा जाता हैunder-modulated wave

यदि मॉड्यूलेशन इंडेक्स का मान 1, यानी 1.5 या उससे अधिक है, तो तरंग a होगी over-modulated wave। यह निम्न आकृति की तरह दिखेगा।

जैसे ही मॉड्यूलेशन इंडेक्स का मान बढ़ता है, वाहक 180 ° चरण उलट का अनुभव करता है, जो अतिरिक्त साइडबैंड का कारण बनता है और इसलिए, लहर विकृत हो जाती है। इस तरह की overmodulated लहर हस्तक्षेप का कारण बनती है, जिसे समाप्त नहीं किया जा सकता है।

आयाम मॉडुलन की बैंडविड्थ

बैंडविड्थ सिग्नल के निम्नतम और उच्चतम आवृत्तियों के बीच का अंतर है।

आयाम संग्राहक तरंग के लिए, बैंडविड्थ द्वारा दिया जाता है

$ $ BW = f_ {USB} -f_ {LSB} $ $

$$ (f_c + f_m) - (f_c-f_m) $$

$ $ = 2f_m = 2W $ $

कहाँ पे W संदेश बैंडविड्थ है

इसलिए हमें पता चला कि आयाम मॉड्यूल्ड तरंग के लिए आवश्यक बैंडविड्थ मॉड्युलेटिंग सिग्नल की आवृत्ति से दोगुना है।

एम्प्लिट्यूड मॉड्यूलेशन या फेज मॉड्यूलेशन की प्रक्रिया में, मॉड्यूलेटेड वेव में कैरियर वेव और दो साइडबैंड होते हैं। संग्राहक संकेत में वाहक आवृत्ति को छोड़कर पूरे बैंड में जानकारी होती है।

साइडबैंड

Sidebandआवृत्तियों का एक बैंड है, जिसमें शक्ति होती है, जो वाहक आवृत्ति के निचले और उच्चतर आवृत्तियों हैं। दोनों साइडबैंड में समान जानकारी होती है। आवृत्ति डोमेन में आयाम संग्राहक लहर का प्रतिनिधित्व निम्न आकृति में दिखाया गया है।

छवि में दोनों साइडबैंड में समान जानकारी है। इस तरह के सिग्नल के प्रसारण में दो साइडबैंड के साथ एक वाहक होता है, जिसे इस प्रकार कहा जा सकता हैDouble Sideband Full Carrier प्रणाली, या बस DSB-FC। इसे निम्न आकृति में दिखाया गया है।

हालांकि, इस तरह का प्रसारण अक्षम है। वाहक में दो-तिहाई बिजली बर्बाद हो रही है, जो कोई जानकारी नहीं देता है।

यदि इस वाहक को दबा दिया जाता है और बचाई गई शक्ति को दो साइडबैंड पर वितरित किया जाता है, तो ऐसी प्रक्रिया को कहा जाता है Double Sideband Suppressed Carrier प्रणाली, या बस DSBSC। इसे निम्न आकृति में दिखाया गया है।

अब, हम एक विचार प्राप्त करते हैं कि, जैसा कि दो साइडबैंड एक ही जानकारी को दो बार ले जाते हैं, हम एक साइडबैंड को क्यों नहीं दबा सकते हैं। हां, यह संभव है।

वाहक के साथ-साथ किसी एक साइडबैंड को दबाने और एक साइडबैंड को प्रसारित करने की प्रक्रिया को कहा जाता है Single Sideband Suppressed Carrier प्रणाली, या बस SSB-SC या SSB। इसे निम्न आकृति में दिखाया गया है।

यह SSB-SC या SSB प्रणाली, जो एक साइडबैंड को स्थानांतरित करती है, में उच्च शक्ति होती है, क्योंकि वाहक और अन्य साइडबैंड दोनों के लिए आवंटित शक्ति का उपयोग इसे प्रसारित करने में किया जाता है Single Sideband (SSB)

इसलिए, इस एसएसबी तकनीक का उपयोग करके किए गए मॉड्यूलेशन को कहा जाता है SSB Modulation

साइडबैंड मॉडुलन - लाभ

SSB मॉडुलन के फायदे हैं -

  • बैंडविड्थ और स्पेक्ट्रम स्थान पर कब्जा AM और DSB संकेतों की तुलना में कम है।

  • अधिक संख्या में संकेतों के प्रसारण की अनुमति है।

  • बिजली की बचत होती है।

  • उच्च शक्ति संकेत प्रेषित किया जा सकता है।

  • कम मात्रा में शोर मौजूद है।

  • सिग्नल फेल होने की संभावना कम होती है।

साइडबैंड मॉड्यूलेशन - नुकसान

SSB मॉड्यूलेशन के नुकसान हैं -

  • एसएसबी सिग्नल की पीढ़ी और पहचान एक जटिल प्रक्रिया है।

  • जब तक एसएसबी ट्रांसमीटर और रिसीवर में एक उत्कृष्ट आवृत्ति स्थिरता नहीं होती है, तब तक सिग्नल की गुणवत्ता प्रभावित होती है।

साइडबैंड मॉड्यूलेशन - एप्लिकेशन

SSB मॉडुलन के अनुप्रयोग हैं -

  • बिजली की बचत आवश्यकताओं और कम बैंडविड्थ आवश्यकताओं के लिए।

  • भूमि, वायु और समुद्री मोबाइल संचार में।

  • पॉइंट-टू-पॉइंट संचार में।

  • रेडियो संचार में।

  • टेलीविज़न, टेलीमेट्री और रडार संचार में।

  • सैन्य संचार में, जैसे कि शौकिया रेडियो, आदि।

SSB मॉडुलन के मामले में, जब एक साइडबैंड को फिल्टर के माध्यम से पारित किया जाता है, तो बैंड पास फिल्टर पूरी तरह से अभ्यास में काम नहीं कर सकता है। जिसके परिणामस्वरूप, कुछ जानकारी खो सकती हैं।

इसलिए इस नुकसान से बचने के लिए, एक तकनीक को चुना जाता है, जो एक समझौता है DSB-SC तथा SSBकहा जाता है Vestigial Sideband (VSB)तकनीक। शब्द वेस्टीज़ जिसका अर्थ है "एक हिस्सा" जिससे नाम लिया गया है।

वेस्टिअल साइडबैंड

ट्रांसमिशन के लिए दोनों साइडबैंड की आवश्यकता नहीं है, क्योंकि यह एक बेकार है। लेकिन एक एकल बैंड अगर प्रेषित होता है, तो जानकारी का नुकसान होता है। इसलिए, यह तकनीक विकसित हुई है।

Vestigial Sideband Modulation या VSB Modulation वह प्रक्रिया है जहां सिग्नल के एक हिस्से को बुलाया जाता है vestigeएक साइडबैंड के साथ संशोधित किया गया है। एक वीएसबी सिग्नल को प्लॉट किया जा सकता है जैसा कि निम्नलिखित आकृति में दिखाया गया है।

ऊपरी साइडबैंड के साथ, निचले साइडबैंड का एक हिस्सा भी इस तकनीक में प्रेषित किया जा रहा है। हस्तक्षेपों से बचने के लिए वीएसबी के दोनों ओर बहुत छोटी चौड़ाई का एक गार्ड बैंड लगाया जाता है। वीएसबी मॉड्यूलेशन का उपयोग ज्यादातर टेलीविजन प्रसारण में किया जाता है।

ट्रांसमिशन बैंडविड्थ

VSB मॉडिफाइड वेव की ट्रांसमिशन बैंडविड्थ को निम्नानुसार दर्शाया गया है

$ $ B = (f_ {m} + f_ {v}) Hz $$

कहाँ पे,

fm = संदेश बैंडविड्थ

fv = वेस्टीज साइडबैंड की चौड़ाई

वीएसबी मॉड्यूलेशन - लाभ

वीएसबी के फायदे निम्नलिखित हैं -

  • अत्यधिक कुशल।

  • बैंडविड्थ में कमी।

  • फ़िल्टर डिज़ाइन आसान है क्योंकि उच्च सटीकता की आवश्यकता नहीं है।

  • कठिनाई के बिना, कम आवृत्ति घटकों का संचरण संभव है।

  • अच्छे चरण की विशेषताओं को दर्शाता है।

वीएसबी मॉड्यूलेशन - नुकसान

वीएसबी के नुकसान निम्नलिखित हैं -

  • SSB की तुलना में बैंडविड्थ अधिक होने पर।

  • डिमॉड्यूलेशन जटिल है।

वीएसबी मॉड्यूलेशन - आवेदन

वीएसबी का सबसे प्रमुख और मानक अनुप्रयोग प्रसारण के लिए है television signals। साथ ही, यह सबसे सुविधाजनक और कुशल तकनीक है जब बैंडविड्थ उपयोग पर विचार किया जाता है।

निरंतर-तरंग मॉड्यूलेशन में अन्य प्रकार का मॉड्यूलेशन है Angle Modulation। एंगल मॉड्यूलेशन वह प्रक्रिया है जिसमें संदेश संकेत के अनुसार वाहक की आवृत्ति या चरण भिन्न होता है। इसे आगे फ्रीक्वेंसी और फेज मॉड्यूलेशन में विभाजित किया गया है।

  • फ्रिक्वेंसी मॉड्यूलेशन वाहक सिग्नल की आवृत्ति को संदेश सिग्नल के साथ अलग-अलग करने की प्रक्रिया है।

  • चरण मॉडुलन संदेश संकेत के साथ वाहक सिग्नल के चरण को अलग-अलग करने की प्रक्रिया है।

आइए अब हम इन विषयों पर अधिक विस्तार से चर्चा करें।

आवृति का उतार - चढ़ाव

आयाम मॉडुलन में, वाहक का आयाम भिन्न होता है। लेकिन फ्रिक्वेंसी मॉड्यूलेशन (FM) में, वाहक सिग्नल की आवृत्ति मॉड्यूलेटिंग सिग्नल के तात्कालिक आयाम के अनुसार भिन्न होती है।

वाहक सिग्नल की आयाम और चरण स्थिर रहता है जबकि वाहक की आवृत्ति बदल जाती है। इसे निम्नलिखित आंकड़ों को देखकर बेहतर समझा जा सकता है।

जब संदेश संकेत शून्य पर होता है तो संग्राहक तरंग की आवृत्ति वाहक तरंग आवृत्ति के रूप में स्थिर रहती है। संदेश सिग्नल अपने अधिकतम आयाम तक पहुंचने पर आवृत्ति बढ़ जाती है।

जिसका अर्थ है, मॉड्यूलेटिंग या संदेश सिग्नल के आयाम में वृद्धि के साथ, वाहक आवृत्ति बढ़ जाती है। इसी तरह, मॉड्यूलेटिंग सिग्नल के आयाम में कमी के साथ, आवृत्ति भी घट जाती है।

गणितीय प्रतिनिधित्व

वाहक आवृत्ति हो fc

संदेश संकेत के अधिकतम आयाम पर आवृत्ति = fc + Δf

संदेश संकेत के न्यूनतम आयाम पर आवृत्ति = fc - Δf

एफएम संग्राहक आवृत्ति और सामान्य आवृत्ति के बीच अंतर को कहा जाता है Frequency Deviation और द्वारा निरूपित किया जाता है Δf

उच्च से निम्न या निम्न से वाहक संकेत की आवृत्ति का विचलन कहा जा सकता है Carrier Swing

कैरियर स्विंग = 2 × आवृत्ति विचलन

= 2 × Δf

FM WAVE के लिए समीकरण

एफएम तरंग के लिए समीकरण है -

$ $ s (t) = A_ccos [W_ct + 2 \ pi k_fm (t)] $ ++

कहाँ पे,

Ac = वाहक का आयाम

wc = वाहक की कोणीय आवृत्ति = 2πfc

m(t) = संदेश संकेत

एफएम में विभाजित किया जा सकता है Narrowband FM तथा Wideband FM

नैरोबैंड एफएम

नैरोबैंड एफएम की विशेषताएं इस प्रकार हैं -

  • इस आवृत्ति मॉड्यूलेशन में एक छोटा बैंडविड्थ होता है।

  • मॉड्यूलेशन इंडेक्स छोटा है।

  • इसके स्पेक्ट्रम में वाहक, USB और LSB होते हैं।

  • यह मोबाइल संचार में उपयोग किया जाता है जैसे कि पुलिस वायरलेस, एम्बुलेंस, टैक्सी, आदि।

वाइडबैंड FM

वाइडबैंड एफएम की विशेषताएं इस प्रकार हैं -

  • इस आवृत्ति मॉडुलन में अनंत बैंडविड्थ है।

  • मॉड्यूलेशन इंडेक्स बड़ा है, यानी की तुलना में अधिक है 1

  • इसके स्पेक्ट्रम में एक वाहक और अनंत संख्या में साइडबैंड होते हैं, जो इसके आसपास स्थित होते हैं।

  • इसका उपयोग मनोरंजन प्रसारण अनुप्रयोगों जैसे एफएम रेडियो, टीवी आदि में किया जाता है।

चरण मॉड्यूलेशन

आवृत्ति मॉडुलन में, वाहक की आवृत्ति भिन्न होती है। लेकीन मेPhase Modulation (PM)वाहक सिग्नल का चरण मॉड्यूलेट सिग्नल के तात्कालिक आयाम के अनुसार बदलता रहता है।

वाहक सिग्नल का आयाम और आवृत्ति स्थिर रहती है जबकि वाहक का चरण बदल जाता है। इसे निम्नलिखित आंकड़ों को देखकर बेहतर समझा जा सकता है।

संग्राहक तरंग के चरण को अनंत बिंदु मिले हैं जहां एक लहर में चरण परिवर्तन हो सकता है। मॉड्यूलेटिंग सिग्नल का तात्कालिक आयाम, वाहक के चरण को बदलता है। जब आयाम सकारात्मक होता है, तो चरण एक दिशा में बदल जाता है और यदि आयाम नकारात्मक होता है, तो चरण विपरीत दिशा में बदल जाता है।

पीएम और एफएम के बीच संबंध

चरण में परिवर्तन, संशोधित लहर की आवृत्ति को बदलता है। तरंग की आवृत्ति भी लहर के चरण को बदल देती है। हालांकि वे संबंधित हैं, उनका संबंध रैखिक नहीं है। चरण मॉड्यूलेशन एफएम उत्पादन का एक अप्रत्यक्ष तरीका है। फ़ेज़ मॉड्युलेटर द्वारा उत्पादित फ्रिक्वेंसी शिफ्ट की मात्रा, मॉड्युलेट फ़्रीक्वेंसी के साथ बढ़ती है। इसकी भरपाई के लिए एक ऑडियो इक्वलाइज़र कार्यरत है।

पीएम लहर के लिए समीकरण

पीएम लहर के लिए समीकरण है -

$ $ s (t) = A_ccos [W_ct + k_pm (t)] $$

कहाँ पे,

Ac = वाहक का आयाम

wc = वाहक की कोणीय आवृत्ति = 2πfc

m(t) = संदेश संकेत

चरण संचार का उपयोग मोबाइल संचार प्रणालियों में किया जाता है, जबकि आवृत्ति मॉड्यूलेशन का उपयोग मुख्य रूप से एफएम प्रसारण के लिए किया जाता है।

Multiplexing एक साझा माध्यम पर एक सिग्नल में कई संकेतों के संयोजन की प्रक्रिया है।

  • प्रक्रिया के रूप में कहा जाता है analog multiplexing यदि ये संकेत प्रकृति में अनुरूप हैं।

  • यदि डिजिटल संकेतों को बहुसंकेतन किया जाता है, तो इसे कहा जाता है digital multiplexing

मल्टीप्लेक्सिंग को पहली बार टेलीफोनी में विकसित किया गया था। एकल केबल के माध्यम से भेजने के लिए कई संकेतों को मिलाया गया था। मल्टीप्लेक्सिंग की प्रक्रिया संचार चैनल को कई संख्या में तार्किक चैनलों में विभाजित करती है, प्रत्येक को एक अलग संदेश संकेत या स्थानांतरित करने के लिए एक डेटा स्ट्रीम आवंटित करती है। जो डिवाइस मल्टीप्लेक्सिंग करता है, उसे a कहा जा सकता हैMUX

रिवर्स प्रक्रिया, अर्थात्, एक से चैनलों की संख्या को निकालना, जो रिसीवर पर किया जाता है, इसे कहा जाता है demultiplexing। डिवाइस जो डेमूलिप्लेक्सिंग करता है उसे कहा जाता हैDEMUX

निम्नलिखित आंकड़े MUX और DEMUX की अवधारणा को दर्शाते हैं। उनका प्राथमिक उपयोग संचार के क्षेत्र में है।

मल्टीप्लेक्सर्स के प्रकार

मुख्य रूप से दो प्रकार के मल्टीप्लेक्स हैं, अर्थात् एनालॉग और डिजिटल। वे आगे FDM, WDM और TDM में विभाजित हैं। निम्नलिखित आंकड़ा इस वर्गीकरण के बारे में एक विस्तृत विचार देता है।

मल्टीप्लेक्सिंग तकनीक कई प्रकार की होती है। उन सभी में, हमारे पास सामान्य वर्गीकरण के साथ मुख्य प्रकार हैं, जो उपरोक्त आंकड़े में वर्णित हैं। आइए हम उन पर एक नज़र डालें।

एनालॉग मल्टीप्लेक्सिंग

एनालॉग मल्टीप्लेक्सिंग तकनीकों में सिग्नल शामिल होते हैं जो प्रकृति में एनालॉग होते हैं। एनालॉग सिग्नल को उनकी आवृत्ति (FDM) या तरंगदैर्ध्य (WDM) के अनुसार गुणा किया जाता है।

फ्रीक्वेंसी डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग

एनालॉग मल्टीप्लेक्सिंग में, सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली तकनीक है Frequency Division Multiplexing (FDM)। यह तकनीक एकल संचार के रूप में, संचार माध्यम पर भेजने के लिए, डेटा की धाराओं को संयोजित करने के लिए विभिन्न आवृत्तियों का उपयोग करती है।

Example - एक पारंपरिक टेलीविजन ट्रांसमीटर, जो एक केबल के माध्यम से कई चैनलों को एफडीएम का उपयोग करता है।

वेवलेंथ डिविज़न मल्टिप्लेक्सिंग

तरंग दैर्ध्य डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग (WDM) एक एनालॉग तकनीक है, जिसमें विभिन्न तरंग दैर्ध्य के कई डेटा स्ट्रीम प्रकाश स्पेक्ट्रम में प्रेषित होते हैं। यदि तरंग दैर्ध्य बढ़ता है, तो संकेत की आवृत्ति कम हो जाती है। एक प्रिज्म जो विभिन्न तरंग दैर्ध्य को एक लाइन में बदल सकता है, का उपयोग MUX के आउटपुट और DEMUX के इनपुट में किया जा सकता है।

Example - ऑप्टिकल फाइबर कम्युनिकेशंस WDM तकनीक का उपयोग करते हैं, संचार के लिए अलग-अलग तरंग दैर्ध्य को एक ही प्रकाश में विलय करने के लिए।

डिजिटल मल्टीप्लेक्सिंग

डिजिटल शब्द सूचना के असतत बिट्स को दर्शाता है। इसलिए, उपलब्ध डेटा फ़्रेम या पैकेट के रूप में है, जो असतत हैं।

टाइम डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग (TDM)

TDM में, समय सीमा को स्लॉट्स में विभाजित किया गया है। इस तकनीक का उपयोग एक एकल संचार चैनल पर एक संकेत संचारित करने के लिए किया जाता है, प्रत्येक संदेश के लिए एक स्लॉट आवंटित करके।

सभी प्रकार के TDM में से, मुख्य हैं सिंक्रोनस और एसिंक्रोनस TDM।

सिंक्रोनस टीडीएम

सिंक्रोनस टीडीएम में, इनपुट एक फ्रेम से जुड़ा होता है। यदि कनेक्शन की 'एन' संख्या हैं, तो फ्रेम को 'एन' टाइम स्लॉट में विभाजित किया गया है। प्रत्येक इनपुट लाइन के लिए एक स्लॉट आवंटित किया गया है।

इस तकनीक में, नमूना दर सभी संकेतों के लिए सामान्य है और इसलिए एक ही घड़ी इनपुट दिया जाता है। MUX आवंटित करता हैsame slot हर डिवाइस पर हर समय।

एसिंक्रोनस टीडीएम

एसिंक्रोनस टीडीएम में, प्रत्येक सिग्नल के लिए नमूना दर भिन्न होती है और एक सामान्य घड़ी की आवश्यकता नहीं होती है। यदि आवंटित डिवाइस, एक टाइम स्लॉट के लिए कुछ भी प्रसारित नहीं करता है और बेकार बैठता है, तो वह स्लॉट हैallotted to another डिवाइस, तुल्यकालिक के विपरीत।

इस प्रकार का TDM अतुल्यकालिक ट्रांसफर मोड नेटवर्क में उपयोग किया जाता है।

demultiplexer

एक स्रोत को कई गंतव्यों से जोड़ने के लिए डेमुलिप्लेक्सर्स का उपयोग किया जाता है। यह प्रक्रिया मल्टीप्लेक्सिंग का उल्टा है। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, इसका उपयोग ज्यादातर रिसीवर में किया जाता है। DEMUX में कई अनुप्रयोग हैं। इसका उपयोग संचार प्रणालियों में रिसीवर में किया जाता है। इसका उपयोग कंप्यूटर में अंकगणित और तार्किक इकाई में किया जाता है ताकि बिजली की आपूर्ति की जा सके और संचार आदि को पारित किया जा सके।

डेमुलिप्लेक्सर्स का उपयोग सीरियल के रूप में समानांतर कन्वर्टर्स में किया जाता है। धारावाहिक डेटा को नियमित अंतराल पर डेमूक्स के इनपुट के रूप में दिया जाता है और इसे डीओल्ट्यूलेक्स के आउटपुट को नियंत्रित करने के लिए एक काउंटर संलग्न किया जाता है।

ट्रांसमीटर और रिसीवर दोनों ही वर्गों में मल्टीप्लेक्सर्स और डेम्टिप्लेक्सर्स दोनों संचार प्रणालियों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

फ्रीक्वेंसी डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग का उपयोग रेडियो और टेलीविजन रिसीवर में किया जाता है। एफएम का मुख्य उपयोग रेडियो संचार के लिए है। आइए हम उनके ब्लॉक आरेखों और काम करने के साथ एफएम ट्रांसमीटर और एफएम रिसीवर की संरचना पर एक नज़र डालें।

एफएम ट्रांसमीटर

एफएम ट्रांसमीटर पूरी इकाई है जो ऑडियो सिग्नल को इनपुट के रूप में लेती है और एंटीना को एफएम मॉड्यूलेटेड तरंगों को प्रेषित करने वाले आउटपुट के रूप में वितरित करती है। एफएम ट्रांसमीटर में 6 मुख्य चरण होते हैं। वे निम्नलिखित चित्र में चित्रित किए गए हैं।

एफएम ट्रांसमीटर के काम को इस प्रकार समझाया जा सकता है।

  • माइक्रोफ़ोन के आउटपुट से ऑडियो सिग्नल प्री-एम्पलीफायर को दिया जाता है जो मॉड्यूलेट सिग्नल के स्तर को बढ़ाता है।

  • यह संकेत तब उच्च पास फिल्टर को दिया जाता है, जो शोर को फ़िल्टर करने और शोर अनुपात को संकेत में सुधार करने के लिए पूर्व-जोर नेटवर्क के रूप में कार्य करता है।

  • यह संकेत आगे एफएम मॉड्यूलेटर सर्किट को दिया जाता है।

  • थरथरानवाला सर्किट एक उच्च आवृत्ति वाहक उत्पन्न करता है, जो न्यूनाधिक को सिग्नलिंग सिग्नल के साथ दिया जाता है।

  • ऑपरेटिंग मल्टीप्लायर के कई चरणों का उपयोग ऑपरेटिंग आवृत्ति को बढ़ाने के लिए किया जाता है। फिर भी, सिग्नल की शक्ति संचारित करने के लिए पर्याप्त नहीं है। इसलिए, संग्राहक सिग्नल की शक्ति को बढ़ाने के लिए एक आरएफ पावर एम्पलीफायर का उपयोग अंत में किया जाता है। यह एफएम मॉड्यूलेटेड आउटपुट अंत में ट्रांसमिट होने के लिए एंटीना के पास जाता है।

एक रिसीवर की आवश्यकताएँ

एक रेडियो रिसीवर का उपयोग एएम बैंड और एफएम बैंड सिग्नल दोनों को प्राप्त करने के लिए किया जाता है। का पता लगानेAM के रूप में बुलाया विधि द्वारा किया जाता है Envelope Detection और का पता लगाने FM के रूप में बुलाया विधि द्वारा किया जाता है Frequency Discrimination

इस तरह के रेडियो रिसीवर की निम्नलिखित आवश्यकताएं होती हैं।

  • यह लागत प्रभावी होना चाहिए।

  • इसे AM और FM दोनों सिग्नल मिलने चाहिए।

  • रिसीवर को वांछित स्टेशन को ट्यून और बढ़ाना चाहिए।

  • इसमें अवांछित स्टेशनों को अस्वीकार करने की क्षमता होनी चाहिए।

  • डिमॉड्यूलेशन सभी स्टेशन सिग्नलों के लिए किया जाना है, जो भी वाहक आवृत्ति है।

इन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, ट्यूनर सर्किट और मिक्सर सर्किट बहुत प्रभावी होना चाहिए। आरएफ मिश्रण की प्रक्रिया एक दिलचस्प घटना है।

आरएफ मिश्रण

आरएफ मिक्सिंग यूनिट ए विकसित करता है Intermediate Frequency (IF) जिससे किसी भी प्राप्त सिग्नल को परिवर्तित किया जाता है, ताकि सिग्नल को प्रभावी ढंग से संसाधित किया जा सके।

रिसीवर में आरएफ मिक्सर एक महत्वपूर्ण चरण है। विभिन्न आवृत्तियों के दो संकेत लिए जाते हैं जहां एक संकेत स्तर दूसरे संकेत के स्तर को प्रभावित करता है, परिणामी मिश्रित उत्पादन का उत्पादन करने के लिए। इनपुट संकेतों और परिणामी मिक्सर आउटपुट को निम्न आंकड़ों में चित्रित किया गया है।

जब दो सिग्नल RF मिक्सर में प्रवेश करते हैं,

  • पहला संकेत आवृत्ति = F1

  • दूसरी संकेत आवृत्ति = F2

फिर, परिणामी संकेत आवृत्तियों = (F1 + F2) तथा (F1 - F2)

आउटपुट पर विभिन्न आवृत्तियों के दो संकेतों का एक मिक्सर तैयार किया जाता है।

यदि इसे फ़्रीक्वेंसी डोमेन में देखा जाता है, तो पैटर्न निम्न आकृति जैसा दिखता है।

RF मिक्सर का प्रतीक निम्न आकृति जैसा दिखता है।

परिणामी संकेत उत्पन्न करने के लिए दो संकेतों को मिलाया जाता है, जहां एक संकेत का प्रभाव, दूसरे संकेत को प्रभावित करता है और दोनों एक अलग पैटर्न का उत्पादन करते हैं जैसा कि पहले देखा गया था।

एफएम रिसीवर

एफएम रिसीवर पूरी इकाई है जो इनपुट के रूप में संग्राहक संकेत लेता है और आउटपुट के रूप में मूल ऑडियो सिग्नल का उत्पादन करता है। रेडियो एमेच्योर प्रारंभिक रेडियो रिसीवर हैं। हालांकि, उनके पास खराब संवेदनशीलता और चयनात्मकता जैसी कमियां हैं।

Selectivity दूसरों को खारिज करते हुए एक विशेष संकेत का चयन है। Sensitivity एक आरएफ सिग्नल का पता लगाने और इसे कम करने की क्षमता है, जबकि सबसे कम बिजली स्तर पर।

इन कमियों को दूर करने के लिए, super heterodyneरिसीवर का आविष्कार किया गया था। इस एफएम रिसीवर में 5 मुख्य चरण होते हैं। उन्हें निम्न आकृति में दिखाया गया है।

आरएफ ट्यूनर अनुभाग

ऐन्टेना द्वारा प्राप्त मॉड्यूलेटेड सिग्नल को पहले पास किया जाता है tuner circuitएक ट्रांसफार्मर के माध्यम से। ट्यूनर सर्किट एक एलसी सर्किट के अलावा कुछ भी नहीं है, जिसे भी कहा जाता हैresonant या tank circuit। यह रेडियो रिसीवर द्वारा वांछित आवृत्ति का चयन करता है। यह एक ही समय में स्थानीय थरथरानवाला और आरएफ फिल्टर को भी ट्यून करता है।

आरएफ मिक्सर

ट्यूनर आउटपुट से सिग्नल को दिया जाता है RF-IF converter, जो मिक्सर के रूप में कार्य करता है। इसमें एक स्थानीय थरथरानवाला है, जो एक निरंतर आवृत्ति पैदा करता है। मिक्सिंग प्रक्रिया यहाँ की जाती है, एक इनपुट के रूप में प्राप्त सिग्नल और दूसरे इनपुट के रूप में स्थानीय ऑसिलेटर आवृत्ति। परिणामी आउटपुट मिक्सर द्वारा उत्पादित दो आवृत्तियों [(एफ 1 + एफ 2 ), (एफ 1 - एफ 2 )] का मिश्रण है, जिसे कहा जाता हैIntermediate Frequency (IF)

IF का उत्पादन किसी भी वाहक आवृत्ति वाले किसी भी स्टेशन सिग्नल के विध्वंस में मदद करता है। इसलिए, सभी संकेतों को पर्याप्त चयनात्मकता के लिए एक निश्चित वाहक आवृत्ति में अनुवाद किया जाता है।

यदि फ़िल्टर

मध्यवर्ती आवृत्ति फ़िल्टर एक बैंडपास फ़िल्टर है, जो वांछित आवृत्ति को पारित करता है। यह इसमें मौजूद किसी भी अवांछित उच्च आवृत्ति घटकों के साथ-साथ शोर को समाप्त करता है। यदि फ़िल्टर में सुधार करने में मदद करता हैSignal to Noise Ratio (SNR)

डिमॉड्युलेटर

प्राप्त मॉड्यूलेटेड सिग्नल अब ट्रांसमीटर पक्ष में उपयोग की जाने वाली एक ही प्रक्रिया के साथ डिमोड्यूलेटेड है। आवृत्ति भेदभाव आमतौर पर एफएम का पता लगाने के लिए उपयोग किया जाता है।

ऑडियो एंप्लिफायर

यह पावर एम्पलीफायर चरण है जो कि पहचाने गए ऑडियो सिग्नल को बढ़ाने के लिए उपयोग किया जाता है। संसाधित सिग्नल को प्रभावी होने के लिए शक्ति दी जाती है। इस सिग्नल को मूल ध्वनि संकेत प्राप्त करने के लिए लाउडस्पीकर पर पारित किया जाता है।

यह सुपर हेटेरोडीन रिसीवर बेहतर एसएनआर, संवेदनशीलता और चयनात्मकता जैसे अपने लाभों के कारण उपयोग किया जाता है।

एफएम में शोर

शोर की उपस्थिति एफएम में भी एक समस्या है। जब भी वांछित सिग्नल के करीब आवृत्ति के साथ एक मजबूत हस्तक्षेप संकेत आता है, तो रिसीवर उस हस्तक्षेप सिग्नल को लॉक कर देता है। इस तरह की घटना को कहा जाता हैCapture effect

उच्च मॉड्यूलेशन आवृत्तियों पर एसएनआर को बढ़ाने के लिए, एक उच्च पास सर्किट कहा जाता है preemphasis, ट्रांसमीटर पर प्रयोग किया जाता है। एक और सर्किट कहा जाता हैde-emphasisपूर्व-जोर के व्युत्क्रम प्रक्रिया का उपयोग रिसीवर पर किया जाता है, जो एक कम पास सर्किट है। प्रांमहासिस और डी-जोर सर्किट का उपयोग एफएम ट्रांसमीटर और रिसीवर में व्यापक रूप से किया जाता है ताकि आउटपुट एसएनआर को प्रभावी ढंग से बढ़ाया जा सके।

अब तक, हमने निरंतर-तरंग मॉड्यूलेशन के बारे में चर्चा की है। अब यह असतत संकेतों का समय है। Pulse modulationतकनीक, असतत संकेतों से संबंधित है। आइए देखें कि निरंतर सिग्नल को असतत में कैसे परिवर्तित किया जाए। नमूनाकरण नामक प्रक्रिया हमें इससे मदद करती है।

सैम्पलिंग

निरंतर समय संकेतों को समतुल्य असतत समय संकेतों में परिवर्तित करने की प्रक्रिया को ही कहा जा सकता है Sampling। नमूना प्रक्रिया में डेटा का एक निश्चित समय लगातार मापा जाता है।

निम्नलिखित आंकड़ा एक सतत-समय संकेत इंगित करता है x(t) और एक नमूना संकेत xs(t)। कबx(t) एक आवेग आवेग ट्रेन, गुणा संकेत द्वारा गुणा किया जाता है xs(t) पाया जाता है।

sampling signal दालों की आवधिक ट्रेन है unit amplitude, समय के बराबर अंतराल पर नमूना Ts, जिसे कहा जाता है Sampling time। यह डेटा उस समय संचरित होता हैTs और वाहक संकेत शेष समय पर प्रेषित होता है।

नमूनाकरण दर

संकेतों को विवेक देने के लिए, नमूनों के बीच का अंतर तय किया जाना चाहिए। उस अंतर को ही कहा जा सकता हैsampling period Ts

$ $ नमूनाकरण \: आवृत्ति = \ frac {1} {T_s} = f_s $ $

कहाँ पे,

Ts = नमूने का समय

fs = नमूने की आवृत्ति या नमूना दर

सैंपलिंग प्रमेय

नमूना दर पर विचार करते समय, इस बारे में एक महत्वपूर्ण बिंदु कि दर कितनी होनी चाहिए, इस पर विचार किया जाना चाहिए। rate of sampling ऐसा होना चाहिए कि मैसेज सिग्नल में डेटा न तो खो जाए और न ही ज्यादा हो।

sampling theorem यह बताता है कि, "एक सिग्नल को वास्तव में पुन: पेश किया जा सकता है यदि यह दर पर नमूना लिया जाता है fs जो अधिकतम आवृत्ति W से दोगुना या उससे अधिक है। ”

इसे सरल शब्दों में कहें, तो मूल सिग्नल के प्रभावी प्रजनन के लिए, नमूनाकरण दर दो बार उच्चतम आवृत्ति होनी चाहिए।

जिसका मतलब है,

$ $ f_s \ geq 2W $ $

कहाँ पे,

fs = नमूने की आवृत्ति

W उच्चतम आवृत्ति है

नमूने की इस दर को कहा जाता है Nyquist rate

नमूना प्रमेय, जिसे कहा जाता है Nyquist theorem, बैंडविड्थ के कार्यों के वर्ग के लिए बैंडविड्थ के संदर्भ में पर्याप्त नमूना दर के सिद्धांत को वितरित करता है।

निरंतर-समय संकेत के लिए x(t)आवृत्ति डोमेन में बैंड-सीमित सिग्नल को निम्न आकृति में दिखाया गया है।

यदि संकेत को Nyquist दर से ऊपर का नमूना दिया जाता है, तो मूल संकेत को पुनर्प्राप्त किया जा सकता है। निम्न आंकड़ा एक संकेत की व्याख्या करता है, अगर आवृत्ति डोमेन में 2w से अधिक दर पर नमूना लिया जाता है।

यदि समान सिग्नल को 2w से कम दर पर मापा जाता है, तो नमूना संकेत निम्न आकृति की तरह दिखाई देगा।

हम उपरोक्त पैटर्न से देख सकते हैं कि जानकारी का ओवर-लैपिंग किया जाता है, जिससे जानकारी का मिश्रण और नुकसान होता है। ओवर-लैपिंग की इस अवांछित घटना को कहा जाता हैAliasing

अलियासिंग को "एक नमूने के स्पेक्ट्रम में उच्च आवृत्ति वाले घटक की घटना के रूप में संदर्भित किया जा सकता है, इसके नमूने संस्करण के स्पेक्ट्रम में कम आवृत्ति घटक की पहचान पर ले जाता है।"

इसलिए, संकेत का नमूना Nyquist दर पर होना चुना गया है, जैसा कि नमूना प्रमेय में कहा गया था। यदि नमूना दर दो बार उच्चतम आवृत्ति (2W) के बराबर है।

इसका मत,

$ $ f_s = 2W $ $

कहाँ पे,

fs = नमूने की आवृत्ति

W उच्चतम आवृत्ति है

परिणाम उपरोक्त आंकड़े में दिखाया जाएगा। जानकारी को बिना किसी नुकसान के बदल दिया जाता है। इसलिए, यह एक अच्छा नमूना दर है।

निरंतर तरंग मॉड्यूलेशन के बाद, अगला विभाजन पल्स मॉड्यूलेशन है। पल्स मॉड्यूलेशन को एनालॉग और डिजिटल मॉड्यूलेशन में विभाजित किया गया है। एनालॉग मॉड्यूलेशन तकनीकों को मुख्य रूप से पल्स एम्प्लिट्यूड मॉड्यूलेशन, पल्स ड्यूरेशन मॉड्यूलेशन / पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन और पल्स पोजीशन मॉड्यूलेशन में वर्गीकृत किया जाता है।

पल्स एम्प्लिट्यूड मॉड्यूलेशन

Pulse Amplitude Modulation (PAM) एक एनालॉग मॉड्युलेटिंग स्कीम है जिसमें पल्स कैरियर का आयाम संदेश संकेत के तात्कालिक आयाम के लिए आनुपातिक रूप से भिन्न होता है।

पल्स आयाम मॉड्यूलेट सिग्नल, मूल सिग्नल के आयाम का पालन करेगा, क्योंकि सिग्नल पूरे तरंग के मार्ग का पता लगाता है। प्राकृतिक PAM में, Nyquist दर पर एक सिग्नल का पुन: संयोजन किया जाता है, इसे एक कुशल के माध्यम से पारित करकेLow Pass Frequency (LPF) सटीक कटऑफ आवृत्ति के साथ

निम्नलिखित आंकड़े पल्स एम्प्लिट्यूड मॉड्यूलेशन को स्पष्ट करते हैं।

यद्यपि PAM सिग्नल को LPF के माध्यम से पास किया जाता है, लेकिन यह विरूपण के बिना सिग्नल को पुनर्प्राप्त नहीं कर सकता है। इसलिए इस शोर से बचने के लिए, फ्लैट-टॉप का नमूना निम्न चित्र में दिखाया गया है।

Flat-top samplingवह प्रक्रिया है जिसमें नमूना सिग्नल को दालों में दर्शाया जा सकता है जिसके लिए सिग्नल के आयाम को एनालॉग सिग्नल के संबंध में नहीं बदला जा सकता है, नमूना होने के लिए। आयाम के शीर्ष समतल रहते हैं। यह प्रक्रिया सर्किट डिजाइन को सरल बनाती है।

पल्स चौड़ाई मॉडुलन

Pulse Width Modulation (PWM) या Pulse Duration Modulation (PDM) या Pulse Time Modulation (PTM) एक एनालॉग मॉड्युलेटिंग स्कीम है जिसमें पल्स कैरियर की अवधि या चौड़ाई या समय संदेश सिग्नल के तात्कालिक आयाम के आनुपातिक रूप से भिन्न होता है।

इस विधि में नाड़ी की चौड़ाई भिन्न होती है, लेकिन संकेत का आयाम स्थिर रहता है। सिग्नल के आयाम को स्थिर बनाने के लिए आयाम सीमाओं का उपयोग किया जाता है। ये सर्किट आयाम तक क्लिप करते हैं, एक वांछित स्तर तक और इसलिए शोर सीमित है।

निम्नलिखित आंकड़े पल्स चौड़ाई के प्रकारों के बारे में बताते हैं।

PWM के तीन रूप हैं। वे हैं -

  • पल्स का प्रमुख किनारा स्थिर होना, संदेश संकेत के अनुसार अनुगामी किनारे भिन्न होता है।

  • पल्स का अनुगामी छोर स्थिर होना, संदेश संकेत के अनुसार अग्रणी किनारा बदलता रहता है।

  • पल्स का केंद्र स्थिर होना, लीडिंग एज और ट्रेलिंग एज मैसेज सिग्नल के अनुसार बदलता रहता है।

ये तीन प्रकार उपरोक्त दिए गए आंकड़ों में दिखाए गए हैं, टाइमिंग स्लॉट्स के साथ।

पल्स पोजिशन मॉड्यूलेशन

Pulse Position Modulation (PPM) एक एनालॉग मॉड्युलेटिंग स्कीम है जिसमें दालों के आयाम और चौड़ाई को स्थिर रखा जाता है, जबकि संदर्भ पल्स की स्थिति के साथ प्रत्येक पल्स की स्थिति, संदेश सिग्नल के तात्कालिक नमूना मूल्य के अनुसार बदलती है।

ट्रांसमीटर को ट्रांसमीटर और रिसीवर को सिंक्रोनाइज़ेशन में रखने के लिए सिंक्रोनाइज़िंग दालें (या बस सिंक दालों) भेजनी होती हैं। ये सिंक दालों की स्थिति को बनाए रखने में मदद करते हैं। निम्नलिखित आंकड़े पल्स पोजीशन मॉड्यूलेशन की व्याख्या करते हैं।

पल्स पोजिशन मॉड्यूलेशन पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेट सिग्नल के अनुसार किया जाता है। पीपीएम सिग्नल में पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेट सिग्नल का प्रत्येक अनुगामी दालों के लिए प्रारंभिक बिंदु बन जाता है। इसलिए, इन दालों की स्थिति PWM दालों की चौड़ाई के अनुपात में है।

फायदा

जैसे-जैसे आयाम और चौड़ाई स्थिर होती है, शक्ति संभाला भी स्थिर होती है।

हानि

ट्रांसमीटर और रिसीवर के बीच का तालमेल एक जरूरी है।

PAM, PWM और PPM के बीच तुलना

उपरोक्त मॉडुलन प्रक्रियाओं के बीच तुलना एक ही तालिका में प्रस्तुत की गई है।

पीएएम PWM पीपीएम
विविधता विविध है चौड़ाई विविध है स्थिति भिन्न है
बैंडविड्थ नाड़ी की चौड़ाई पर निर्भर करता है बैंडविड्थ नाड़ी के उदय समय पर निर्भर करता है बैंडविड्थ नाड़ी के उदय समय पर निर्भर करता है
तात्कालिक ट्रांसमीटर शक्ति दालों के आयाम के साथ बदलती है तात्कालिक ट्रांसमीटर शक्ति दालों के आयाम और चौड़ाई के साथ बदलती है तात्कालिक ट्रांसमीटर शक्ति दालों की चौड़ाई के साथ स्थिर रहती है
सिस्टम की जटिलता अधिक है सिस्टम की जटिलता कम है सिस्टम की जटिलता कम है
शोर हस्तक्षेप अधिक है शोर हस्तक्षेप कम है शोर हस्तक्षेप कम है
यह आयाम मॉड्यूलेशन के समान है यह आवृत्ति मॉडुलन के समान है यह चरण मॉड्यूलेशन के समान है

अब तक हम विभिन्न मॉड्यूलेशन तकनीकों से गुजरे हैं। जो शेष हैdigital modulation, जो पल्स मॉड्यूलेशन के वर्गीकरण के अंतर्गत आता है। डिजिटल मॉड्यूलेशन में मुख्य वर्गीकरण के रूप में पल्स कोड मॉड्यूलेशन (PCM) है। यह आगे डेल्टा मॉड्यूलेशन और एडीएम के लिए संसाधित हो जाता है।

पल्स कोड मॉडुलेशन

एक संकेत पल्स कोड है जो अपनी एनालॉग जानकारी को एक द्विआधारी अनुक्रम, अर्थात 1s और 0s में बदलने के लिए संशोधित करता है। का उत्पादन एPulse Code Modulation (PCM)एक बाइनरी अनुक्रम जैसा होगा। निम्नलिखित आंकड़ा किसी दिए गए साइन लहर के तात्कालिक मूल्यों के संबंध में पीसीएम आउटपुट का एक उदाहरण दिखाता है।

एक पल्स ट्रेन के बजाय, पीसीएम संख्या या अंकों की एक श्रृंखला का उत्पादन करता है, और इसलिए इस प्रक्रिया को डिजिटल कहा जाता है। इन अंकों में से हर एक, हालांकि बाइनरी कोड में, उस पल में संकेत नमूने के अनुमानित आयाम का प्रतिनिधित्व करता है।

पल्स कोड मॉड्यूलेशन में, संदेश सिग्नल को कोडित दालों के अनुक्रम द्वारा दर्शाया जाता है। यह संदेश संकेत समय और आयाम दोनों में असतत रूप में संकेत का प्रतिनिधित्व करके प्राप्त किया जाता है।

पीसीएम के मूल तत्व

पल्स कोड मॉड्यूलेटर सर्किट के ट्रांसमीटर सेक्शन में होते हैं Sampling, Quantizing तथा Encoding, जो प्रदर्शन कर रहे हैं analog-to-digital converterअनुभाग। सैंपलिंग से पहले कम पास फिल्टर संदेश संकेत के उपनाम को रोकता है।

रिसीवर अनुभाग में मूल संचालन हैं regeneration of impaired signals, decoding, तथा reconstructionकी मात्रा वाली पल्स ट्रेन। निम्नलिखित आंकड़ा पीसीएम का ब्लॉक आरेख है जो ट्रांसमीटर और रिसीवर दोनों वर्गों के मूल तत्वों का प्रतिनिधित्व करता है।

कम पास फ़िल्टर (एलपीएफ)

यह फ़िल्टर इनपुट एनालॉग सिग्नल में मौजूद उच्च आवृत्ति घटकों को समाप्त कर देता है जो संदेश सिग्नल के उच्चतम आवृत्ति से अधिक होता है, जिससे संदेश सिग्नल के अलियासिंग से बचा जा सके।

नमूना

यह वह सर्किट है जो तकनीक का उपयोग करता है जो संदेश सिग्नल के तात्कालिक मूल्यों पर नमूना डेटा एकत्र करने में मदद करता है, ताकि मूल सिग्नल को फिर से संगठित किया जा सके। नमूनाकरण दर उच्चतम आवृत्ति घटक से दोगुनी से अधिक होनी चाहिएW सैंपल प्रमेय के अनुसार, मैसेज सिग्नल का।

प्रमात्रक

अत्यधिक बिट्स को कम करने और डेटा को सीमित करने की एक प्रक्रिया है। क्वांटाइज़र को दिए गए सैंपल आउटपुट, निरर्थक बिट्स को कम करता है और मूल्य को संपीड़ित करता है।

एनकोडर

एनालॉग सिग्नल का डिजिटलीकरण एनकोडर द्वारा किया जाता है। यह प्रत्येक परिमाणित स्तर को एक बाइनरी कोड द्वारा नामित करता है। यहाँ किया गया सैंपल सैंपल-एंड-होल्ड प्रक्रिया है। ये तीन खंड डिजिटल कनवर्टर के एनालॉग के रूप में कार्य करेंगे। एन्कोडिंग उपयोग किए गए बैंडविड्थ को कम करता है।

पुनर्योजी पुनरावर्तक

चैनल के आउटपुट में सिग्नल के नुकसान की भरपाई और सिग्नल को फिर से संगठित करने के लिए एक पुनर्योजी रिपीटर सर्किट है। यह सिग्नल की ताकत भी बढ़ाता है।

डिकोडर

डिकोडर सर्किट मूल सिग्नल को पुन: उत्पन्न करने के लिए पल्स कोडित तरंग को डिकोड करता है। इस सर्किट के रूप में कार्य करता हैdemodulator

पुनर्निर्माण फ़िल्टर

पुनर्योजी सर्किट और डिकोडर द्वारा डिजिटल-से-एनालॉग रूपांतरण किए जाने के बाद, एक कम पास फिल्टर को नियोजित किया जाता है, मूल सिग्नल को वापस लाने के लिए पुनर्निर्माण फ़िल्टर के रूप में कहा जाता है।

इसलिए, पल्स कोड मॉड्यूलेटर सर्किट दिए गए एनालॉग सिग्नल को डिजिटाइज़ करता है, इसे कोड करता है, और इसे सैंपल करता है। यह तब एक एनालॉग रूप में प्रसारित होता है। मूल सिग्नल प्राप्त करने के लिए यह पूरी प्रक्रिया एक रिवर्स पैटर्न में दोहराई जाती है।

कुछ मॉडुलेशन तकनीकें हैं जिनका पालन पीसीएम सिग्नल बनाने के लिए किया जाता है। इन तकनीकों को पसंद करते हैंsampling, quantization, तथा companding एक प्रभावी पीसीएम सिग्नल बनाने में मदद करता है, जो मूल सिग्नल को बिल्कुल पुन: पेश कर सकता है।

परिमाणीकरण

एनालॉग सिग्नलों के डिजिटलीकरण में उन मानों को गोल करना शामिल होता है जो एनालॉग मानों के लगभग बराबर होते हैं। नमूने की विधि एनालॉग सिग्नल पर कुछ बिंदुओं को चुनती है और फिर इन बिंदुओं को मूल्य के पास स्थिर मूल्य पर गोल करने के लिए जोड़ दिया जाता है। ऐसी प्रक्रिया को कहा जाता हैQuantization

एक एनालॉग सिग्नल की मात्रा का ठहराव सिग्नल के कई मात्राकरण स्तरों के साथ विवेक करके किया जाता है। परिमाणीकरण एक स्तर के सीमित सेट द्वारा आयाम के नमूने के मूल्यों का प्रतिनिधित्व कर रहा है, जिसका अर्थ है एक रूपांतरित करनाcontinuous-amplitude sample में discrete-time signal

निम्न आंकड़ा दिखाता है कि एक एनालॉग सिग्नल को कैसे निर्धारित किया जाता है। नीली रेखा एनालॉग सिग्नल का प्रतिनिधित्व करती है, जबकि लाल एक मात्रा संकेत का प्रतिनिधित्व करता है।

नमूनाकरण और परिमाणीकरण दोनों के परिणामस्वरूप जानकारी का नुकसान होता है। क्वांटाइज़र आउटपुट की गुणवत्ता का उपयोग मात्रा के स्तर की संख्या पर निर्भर करता है। मात्रात्मक आउटपुट के असतत आयामों को कहा जाता हैrepresentation levels या reconstruction levels। दो आसन्न प्रतिनिधित्व स्तरों के बीच के अंतर को कहा जाता हैquantum या step-size

पीसीएम में तुलना करना

शब्द Companding का संयोजन है Comदबाने और पूर्वpanding, जिसका अर्थ है कि यह दोनों करता है। यह PCM में उपयोग की जाने वाली एक नॉन-लीनियर तकनीक है जो ट्रांसमीटर में डेटा को संपीड़ित करती है और रिसीवर में समान डेटा का विस्तार करती है। इस तकनीक के उपयोग से शोर और क्रॉस्टकॉल के प्रभाव को कम किया जाता है।

Companding तकनीक दो प्रकार की होती है।

A- कानून कंपाउंडिंग तकनीक

  • वर्दी मात्रा का ठहराव प्राप्त किया जाता है A = 1, जहां विशेषता वक्र रैखिक है और कोई संपीड़न नहीं है।

  • A- कानून के मूल में मध्य-उदय है। इसलिए, इसमें एक गैर-शून्य मान होता है।

  • पीसीएम टेलीफोन प्रणालियों के लिए ए-लॉ कम्पैंडिंग का उपयोग किया जाता है।

  • दुनिया के कई हिस्सों में कानून का इस्तेमाल किया जाता है।

µ-कानून कम्प्यूटिंग तकनीक

  • वर्दी मात्रा का ठहराव प्राप्त किया जाता है µ = 0, जहां विशेषता वक्र रैखिक है और कोई संपीड़न नहीं है।

  • µ-कानून के मूल में मध्य चलने वाला है। इसलिए, इसमें शून्य मान होता है।

  • signals-कानून का उपयोग भाषण और संगीत संकेतों के लिए किया जाता है।

  • µ-कानून का उपयोग उत्तरी अमेरिका और जापान में किया जाता है।

विभेदक पीसीएम

पीसीएम तकनीक द्वारा एन्कोड किए जाने पर जो नमूने अत्यधिक सहसंबद्ध होते हैं, वे निरर्थक सूचनाओं को पीछे छोड़ देते हैं। इस निरर्थक सूचना को संसाधित करने के लिए और बेहतर आउटपुट के लिए, यह अनुमानित नमूना मूल्यों को लेने का एक बुद्धिमान निर्णय है, जो इसके पिछले आउटपुटों से लिया गया है और उन्हें मात्रात्मक मूल्यों के साथ सारांशित करता है।

ऐसी प्रक्रिया को नाम दिया गया है Differential PCM तकनीक।

बेहतर नमूने प्राप्त करने के लिए सिग्नल की सैंपलिंग दर Nyquist दर से अधिक होनी चाहिए। यदि एक भिन्न पीसीएम (डीपीसीएम) में यह नमूना अंतराल काफी कम हो जाता है, तो नमूना-टू-नमूना आयाम अंतर बहुत छोटा है, जैसे कि अंतर है1-bit quantization, तो चरण-आकार बहुत छोटा है, अर्थात Δ (डेल्टा)।

डेल्टा मॉड्यूलेशन क्या है?

मॉडुलन का प्रकार, जहाँ नमूनाकरण दर बहुत अधिक है और जिसमें परिमाणीकरण के बाद के चरण छोटे मूल्य के हैं Δ, इस तरह के एक मॉडुलन के रूप में कहा जाता है delta modulation

डेल्टा मॉड्यूलेशन की विशेषताएं

  • सिग्नल सहसंबंध का पूर्ण उपयोग करने के लिए एक अधिक-नमूना इनपुट लिया जाता है।

  • परिमाणीकरण डिज़ाइन सरल है।

  • इनपुट अनुक्रम Nyquist दर की तुलना में बहुत अधिक है।

  • गुणवत्ता मध्यम है।

  • मॉड्यूलेटर और डेमोडुलेटर का डिज़ाइन सरल है।

  • आउटपुट तरंग की सीढ़ी-केस सन्निकटन।

  • चरण-आकार बहुत छोटा है, अर्थात Δ (डेल्टा)।

  • बिट दर उपयोगकर्ता द्वारा तय किया जा सकता है।

  • इसके लिए सरल कार्यान्वयन की आवश्यकता है।

डेल्टा मॉड्यूलेशन डीपीसीएम तकनीक का एक सरलीकृत रूप है, जिसे 1-बिट डीपीसीएम योजना के रूप में भी देखा जाता है। जैसा कि नमूना अंतराल कम हो जाता है, संकेत सहसंबंध अधिक होगा।

डेल्टा मॉड्यूलेटर

Delta Modulatorइसमें 1-बिट क्वांटाइज़र और दो गर्मियों के सर्किट के साथ एक देरी सर्किट शामिल है। निम्नलिखित एक डेल्टा न्यूनाधिक के ब्लॉक आरेख है।

एक स्टैरे-केस सन्निकट तरंग, डेल्टा मॉड्यूलेटर का आउटपुट स्टेप-साइज़ के साथ डेल्टा के रूप में होगा (Δ)। तरंग की उत्पादन गुणवत्ता मध्यम है।

डेल्टा डेमोडुलेटर

डेल्टा डेमोडुलेटर में एक कम पास फिल्टर, एक गर्मी और एक देरी सर्किट शामिल हैं। भविष्यवक्ता सर्किट को यहां समाप्त कर दिया गया है और इसलिए डिमॉड्युलेटर को कोई ग्रहणित इनपुट नहीं दिया गया है।

डेल्टा डिमोडुलेटर के लिए ब्लॉक डायग्राम निम्नलिखित है।

कम पास फिल्टर का उपयोग कई कारणों से किया जाता है, लेकिन प्रमुख एक आउट-ऑफ-बैंड संकेतों के लिए शोर उन्मूलन है। ट्रांसमीटर पर हो सकने वाली चरण-आकार की त्रुटि को कहा जाता हैgranular noise, जो यहां समाप्त हो गया है। यदि कोई शोर मौजूद नहीं है, तो मॉड्यूलेटर आउटपुट डेमोडुलेटर इनपुट के बराबर होता है।

डीपीसीएम पर डीएम के लाभ

  • 1-बिट क्वांटाइज़र
  • न्यूनाधिक और डीमोडुलेटर का बहुत आसान डिज़ाइन

हालाँकि, कुछ मौजूद है noise in DM और निम्नलिखित शोर के प्रकार हैं।

  • ढलान ओवर लोड विरूपण (जब Over छोटा होता है)
  • दानेदार शोर (जब large बड़ा होता है)

अनुकूली डेल्टा मॉड्यूलेशन

डिजिटल मॉड्यूलेशन में, हम चरण-आकार का निर्धारण करने में कुछ समस्याओं के कारण आते हैं, जो आउटपुट तरंग की गुणवत्ता को प्रभावित करते हैं।

मॉड्यूलेटिंग सिग्नल की खड़ी ढलान में बड़े स्टेप-साइज़ की ज़रूरत होती है और जहाँ मैसेज में एक छोटा ढलान होता है, वहाँ छोटे स्टेपाइज़ की ज़रूरत होती है। नतीजतन, मिनट विवरण छूट जाते हैं। इसलिए, यह बेहतर होगा कि हम अपनी आवश्यकता के अनुसार चरण-आकार के समायोजन को नियंत्रित कर सकें, ताकि वांछित फैशन में नमूना प्राप्त किया जा सके। की अवधारणा हैAdaptive Delta Modulation (ADM)

डिजिटल मॉड्यूलेशन अधिक सूचना क्षमता, उच्च डेटा सुरक्षा, महान गुणवत्ता संचार के साथ त्वरित प्रणाली की उपलब्धता प्रदान करता है। इसलिए, एनालॉग मॉड्यूल्स की तुलना में बड़ी मात्रा में डेटा को पहुंचाने की उनकी क्षमता के लिए डिजिटल मॉड्यूलेशन तकनीकों की अधिक मांग है।

कई प्रकार की डिजिटल मॉड्यूलेशन तकनीकें हैं और हम इन तकनीकों के संयोजन का भी उपयोग कर सकते हैं। इस अध्याय में, हम सबसे प्रमुख डिजिटल मॉड्यूलेशन तकनीकों पर चर्चा करेंगे।

आयाम शिफ्ट कुंजीयन

परिणामी आउटपुट का आयाम इनपुट डेटा पर निर्भर करता है कि क्या यह वाहक आवृत्ति के आधार पर शून्य स्तर या सकारात्मक और नकारात्मक का भिन्नता होना चाहिए।

Amplitude Shift Keying (ASK) एक प्रकार का आयाम मॉड्यूलेशन है जो एक संकेत के आयाम में भिन्नता के रूप में द्विआधारी डेटा का प्रतिनिधित्व करता है।

इसके इनपुट के साथ ASK संग्राहक तरंग के लिए आरेख निम्नलिखित है।

किसी भी संग्राहक संकेत में उच्च आवृत्ति वाहक होता है। बाइनरी सिग्नल जब ASK को मॉड्यूलेट किया जाता है, तो LOW इनपुट के लिए शून्य मान देता है और हाई इनपुट के लिए कैरियर आउटपुट देता है।

आवृत्ति पारी कुंजीयन

इनपुट डेटा के आधार पर आउटपुट सिग्नल की आवृत्ति या तो उच्च या निम्न होगी।

Frequency Shift Keying (FSK)डिजिटल मॉड्यूलेशन तकनीक है जिसमें असतत डिजिटल परिवर्तनों के अनुसार वाहक सिग्नल की आवृत्ति भिन्न होती है। एफएसके आवृत्ति मॉड्यूलेशन की एक योजना है।

इसके इनपुट के साथ एफएसके संशोधित तरंग के लिए आरेख निम्नलिखित है।

एक एफएसके संशोधित लहर का उत्पादन एक द्विआधारी उच्च इनपुट के लिए आवृत्ति में अधिक है और एक द्विआधारी कम इनपुट के लिए आवृत्ति में कम है। बाइनरी 1s और 0s को कहा जाता हैMark तथा Space frequencies

चरण शिफ्ट कींग

आउटपुट सिग्नल का चरण इनपुट के आधार पर स्थानांतरित हो जाता है। चरण शिफ्टों की संख्या के अनुसार ये मुख्य रूप से दो प्रकार के होते हैं, जैसे बीपीएसके और क्यूपीएसके। अन्य एक डीपीएसके है जो पिछले मूल्य के अनुसार चरण को बदलता है।

Phase Shift Keying (PSK)एक डिजिटल मॉड्यूलेशन तकनीक है जिसमें किसी विशेष समय पर साइन और कोसाइन इनपुट को अलग करके वाहक सिग्नल के चरण को बदल दिया जाता है। PSK तकनीक का उपयोग व्यापक रूप से वायरलेस LAN, बायो-मीट्रिक, कॉन्टैक्टलेस संचालन के साथ-साथ RFID और ब्लूटूथ संचार के लिए किया जाता है।

PSK दो प्रकार का होता है, चरणों के आधार पर सिग्नल शिफ्ट हो जाता है। वे हैं -

बाइनरी फेज शिफ्ट कीइंग (BPSK)

इसे भी कहा जाता है 2-phase PSK (या) Phase Reversal Keying। इस तकनीक में, साइन वेव कैरियर दो चरण उलट जैसे 0 ° और 180 ° लेता है।

BPSK मूल रूप से एक DSB-SC (डबल साइडबैंड सप्रेस्ड कैरियर) मॉड्यूलेशन स्कीम है, संदेश के लिए डिजिटल जानकारी है।

इसके इनपुट के साथ बीपीएसके मॉड्यूलेटेड आउटपुट वेव की छवि है।

द्विघात चरण शिफ्ट कुंजीयन (QPSK)

यह फेज शिफ्ट कीइंग तकनीक है, जिसमें साइन वेव कैरियर चार चरण रिवर्सल जैसे 0 °, 90 °, 180 ° और 270 ° लेता है।

यदि इस प्रकार की तकनीकों को आगे बढ़ाया जाता है, तो PSK को आवश्यकता के आधार पर आठ या सोलह मानों द्वारा भी किया जा सकता है। निम्न आंकड़ा दो बिट्स इनपुट के लिए QPSK तरंग का प्रतिनिधित्व करता है, जो बाइनरी इनपुट के विभिन्न उदाहरणों के लिए संशोधित परिणाम दिखाता है।

QPSK BPSK का एक रूपांतर है, और यह एक DSB-SC (डबल साइडबैंड सप्रेस्ड कैरियर) मॉडुलन योजना भी है, जो एक बार में दो बिट की डिजिटल जानकारी भेजती है, जिसे कहा जाता है bigits

डिजिटल बिट्स को डिजिटल स्ट्रीम की एक श्रृंखला में बदलने के बजाय, यह उन्हें बिट-पेयर में परिवर्तित करता है। यह डेटा बिट दर को घटाकर आधा कर देता है, जो अन्य उपयोगकर्ताओं के लिए स्थान की अनुमति देता है।

डिफरेंशियल फेज शिफ्ट कीइंग (DPSK)

DPSK (डिफरेंशियल फेज शिफ्ट कीिंग) में मॉड्यूलेटेड सिग्नल का फेज पिछले सिग्नल एलिमेंट के सापेक्ष शिफ्ट किया जाता है। यहां कोई संदर्भ संकेत नहीं माना जाता है। सिग्नल चरण पिछले तत्व की उच्च या निम्न स्थिति का अनुसरण करता है। इस DPSK तकनीक को एक संदर्भ थरथरानवाला की आवश्यकता नहीं है।

निम्नलिखित आंकड़ा DPSK के मॉडल तरंग का प्रतिनिधित्व करता है।

उपरोक्त आकृति से यह देखा जाता है कि, यदि डेटा बिट LOW अर्थात, 0 है, तो संकेत का चरण उलट नहीं है, लेकिन जैसा वह था वैसा ही जारी है। यदि डेटा उच्च अर्थात 1 है, तो संकेत का चरण उलट है, जैसा कि NRZI के साथ, 1 पर उल्टा (अंतर एन्कोडिंग का एक रूप)।

यदि हम उपरोक्त तरंग का निरीक्षण करते हैं, तो हम कह सकते हैं कि उच्च राज्य एक का प्रतिनिधित्व करता है M मॉड्यूलेटिंग सिग्नल में और LOW स्थिति ए का प्रतिनिधित्व करता है W मॉड्यूलेटिंग सिग्नल में।

शब्द बाइनरी दो-बिट्स का प्रतिनिधित्व करता है। M बस एक अंक का प्रतिनिधित्व करता है जो बाइनरी चर की दी गई संख्या के लिए संभव स्थितियों, स्तरों या संयोजनों की संख्या से मेल खाती है।

यह एक प्रकार का डिजिटल मॉड्यूलेशन तकनीक है जिसका उपयोग डेटा ट्रांसमिशन के लिए किया जाता है जिसमें एक-बिट, दो या के बजाय more bits are transmitted at a time। चूंकि एकल सिग्नल का उपयोग कई बिट ट्रांसमिशन के लिए किया जाता है, इसलिए चैनल बैंडविड्थ कम हो जाता है।

एम-आर्य समीकरण

यदि एक डिजिटल सिग्नल चार शर्तों के तहत दिया जाता है, जैसे वोल्टेज स्तर, आवृत्तियों, चरणों और आयाम, तो M = 4

दी गई संख्या का उत्पादन करने के लिए आवश्यक बिट्स की संख्या गणितीय रूप से व्यक्त की जाती है

$ $ एन = \ log_ {2} एम $ $

कहाँ पे,

N बिट्स की संख्या आवश्यक है।

M शर्तों, स्तरों या संयोजन की संख्या संभव है N बिट्स।

उपरोक्त समीकरण को फिर से व्यवस्थित किया जा सकता है -

$ $ 2 ^ {एन} = एम $ $

उदाहरण के लिए, दो बिट्स के साथ, 22 = 4 स्थितियां संभव हैं।

एम-आर्य तकनीक के प्रकार

सामान्य रूप में, (M-ary) मल्टी-लेवल मॉड्यूलेशन तकनीकों का उपयोग डिजिटल संचार में किया जाता है क्योंकि ट्रांसमीटर के इनपुट पर दो से अधिक मॉड्यूलेशन स्तरों के साथ डिजिटल इनपुट होते हैं। इसलिए, ये तकनीक बैंडविड्थ कुशल हैं।

कई अलग-अलग एम-एरी मॉड्यूलेशन तकनीक हैं। इनमें से कुछ तकनीकें, वाहक सिग्नल के एक पैरामीटर को मापती हैं, जैसे आयाम, चरण और आवृत्ति।

एम-एरी एएसके

यह कहा जाता है M-ary Amplitude Shift Keying (एम-एएसके) या M-ary Pulse Amplitude Modulation (PAM)

वाहक संकेत का आयाम, लेता है M अलग - अलग स्तर।

एम-आर्य एएसके का प्रतिनिधित्व

$ $ S_m (t) = A_mcos (2 \ pi f_ct) \: \: \: \: \: \: \: A_m \ epsilon {(2m-1-M) \ Delta, m - 1,2 .... M } \: \: \: और \: \: \: 0 \ leq t \ leq T_s $ $

इस पद्धति का उपयोग PAM में भी किया जाता है। इसका कार्यान्वयन सरल है। हालांकि, एम-एरी एएसके शोर और विरूपण के लिए अतिसंवेदनशील है।

एम-एरी एफएसके

इसे कहा जाता है M-ary Frequency Shift Keying

वाहक सिग्नल की आवृत्ति, लेता है M अलग - अलग स्तर।

एम-एरी एफएसके का प्रतिनिधित्व

$$ S_ {i} (t) = \ sqrt {\ _ frac {2E_ {s}} {T_ {S}}} \ cos \ lgroup \ frac {\ Pi} {T_ {s}} (n {c} +) i) t \ rgroup \: \: \: \: 0 \ leq t \ leq T_ {s} \: \: \: और \: \: \: i = 1,2 ..... एम $ $

जहाँ $ f_ {c} = \ frac {n_ {c}} {2T_ {s}} $ कुछ निश्चित पूर्णांक के लिए n

यह ASK जितना शोर करने के लिए अतिसंवेदनशील नहीं है। प्रेषितMसंकेतों की संख्या ऊर्जा और अवधि में बराबर होती है। सिग्नल $ \ frac {1} {2T_s} $ से अलग हो जाते हैंHz एक दूसरे को सिग्नल ऑर्थोगोनल बना रहे हैं।

जबसे Mसिग्नल ऑर्थोगोनल हैं, सिग्नल स्पेस में कोई भीड़ नहीं है। एम-एरी एफएसके की बैंडविड्थ दक्षता कम हो जाती है और एम में वृद्धि के साथ बिजली दक्षता बढ़ जाती है।

एम-एरी पीएसके

इसे एम-ऐरी फेज शिफ्ट कीइंग कहा जाता है।

phase वाहक संकेत पर, लेता है M अलग - अलग स्तर।

एम-आर्य पीएसके का प्रतिनिधित्व

$ $ S_ {i} (t) = \ sqrt {\ frac {2E} {T}} \ cos (w_ {0} t + \ emptyset_ {i} t) \: \: \: \: 0: leq t \ leq T_ {s} \: \: \: और \: \: \: i = 1,2 ..... एम $ $

$$ \ emptyset_ {i} t = \ frac {2 \ Pi i} {M} \: \: \: जहां \: \: i = 1,2,3 ... \: ... एम $ $

यहां, लिफाफा अधिक चरण संभावनाओं के साथ स्थिर है। इस पद्धति का उपयोग अंतरिक्ष संचार के शुरुआती दिनों के दौरान किया गया था। इसमें ASK और FSK की तुलना में बेहतर प्रदर्शन है। रिसीवर में न्यूनतम चरण अनुमान त्रुटि।

एम-एरी पीएसके की बैंडविड्थ दक्षता कम हो जाती है और वृद्धि के साथ बिजली दक्षता बढ़ जाती है M। अब तक, हमने विभिन्न मॉड्यूलेशन तकनीकों पर चर्चा की है। इन सभी तकनीकों का आउटपुट एक बाइनरी अनुक्रम है, जिसे 1s और 0s के रूप में दर्शाया गया है। इस बाइनरी या डिजिटल जानकारी के कई प्रकार और रूप हैं, जिनकी चर्चा आगे की गई है।

सूचना एक संचार प्रणाली का स्रोत है, चाहे वह एनालॉग या डिजिटल हो। Information theory सूचना की मात्रा, भंडारण और संचार के साथ-साथ सूचना के कोडिंग के अध्ययन के लिए एक गणितीय दृष्टिकोण है।

घटनाओं की स्थिति की स्थिति

यदि हम एक घटना पर विचार करते हैं, तो घटना की तीन स्थितियां होती हैं।

  • यदि घटना नहीं हुई है, तो की एक शर्त है uncertainty

  • यदि घटना अभी घटित हुई है, की एक शर्त है surprise

  • यदि घटना हुई है, एक समय पहले, कुछ होने की स्थिति है information

इसलिए, ये तीनों अलग-अलग समय पर होते हैं। इन स्थितियों में अंतर, हमें घटनाओं की घटना की संभावनाओं पर एक ज्ञान है।

एन्ट्रापी

जब हम किसी घटना के घटित होने की संभावनाओं का निरीक्षण करते हैं, चाहे वह कितना आश्चर्यचकित या अनिश्चित हो, इसका मतलब है कि हम घटना के स्रोत से जानकारी की औसत सामग्री पर एक विचार करने की कोशिश कर रहे हैं।

Entropy प्रति स्रोत प्रतीक की औसत सूचना सामग्री के माप के रूप में परिभाषित किया जा सकता है। Claude Shannon, "सूचना सिद्धांत के जनक" ने इसके लिए एक सूत्र दिया है

$ $ H = - \ sum_ {i} p_i \ log_ {b} p_i $$

जहां $ p_i $ चरित्र संख्या की घटना की संभावना है iवर्णों की एक दी गई धारा और b उपयोग किए गए एल्गोरिदम का आधार है। इसलिए, यह भी कहा जाता हैShannon’s Entropy

चैनल आउटपुट देखने के बाद चैनल इनपुट के बारे में शेष अनिश्चितता की मात्रा को कहा जाता है Conditional Entropy। इसे $ H (x \ arrowvert y) $ द्वारा दर्शाया गया है

असतत स्मृतिहीन स्रोत

एक ऐसा स्रोत जहां से डेटा को लगातार अंतराल पर उत्सर्जित किया जा रहा है, जो पिछले मूल्यों से स्वतंत्र है, इसे समाप्त कहा जा सकता है discrete memoryless source

यह स्रोत असतत है क्योंकि इसे निरंतर समय अंतराल के लिए नहीं माना जाता है, लेकिन असतत समय अंतराल पर। यह स्रोत स्मृतिहीन है क्योंकि यह पिछले मानों पर विचार किए बिना, प्रत्येक तात्कालिक समय पर ताज़ा है।

स्रोत कोडिंग

परिभाषा के अनुसार, "एंट्रोपी $ एच (\ डेल्टा) $ के एक असतत स्मृतिहीन स्रोत को देखते हुए, किसी भी स्रोत एन्कोडिंग के लिए औसत कोड-शब्द की लंबाई $ \ बार {L} $ $ के रूप में बाध्य होती है {L} \ geq> (\ डेल्टा) $ "।

सरल शब्दों में, कोड-शब्द (उदाहरण के लिए: QUEUE शब्द के लिए मोर्स कोड है -.- .. ..। ..।) हमेशा स्रोत कोड (उदाहरण में QUEUE) से अधिक या बराबर होता है। जिसका अर्थ है, कोड शब्द में प्रतीकों स्रोत कोड में वर्णमाला से अधिक या बराबर हैं।

चैनल कोडिंग

एक संचार प्रणाली में चैनल कोडिंग, एक नियंत्रण के साथ अतिरेक का परिचय देता है, ताकि सिस्टम की विश्वसनीयता में सुधार हो सके। स्रोत कोडिंग प्रणाली की दक्षता में सुधार करने के लिए अतिरेक को कम करता है।

चैनल कोडिंग में कार्रवाई के दो भाग होते हैं।

  • Mapping एक चैनल इनपुट अनुक्रम में आने वाले डेटा अनुक्रम।

  • Inverse mapping चैनल आउटपुट अनुक्रम एक आउटपुट डेटा अनुक्रम में।

अंतिम लक्ष्य यह है कि चैनल के शोर का समग्र प्रभाव कम से कम हो।

मैपिंग ट्रांसमीटर द्वारा, एक एनकोडर की मदद से की जाती है, जबकि व्युत्क्रम मैपिंग एक डिकोडर द्वारा रिसीवर पर की जाती है।

सिग्नलिंग तकनीकों के एक सामूहिक वर्ग को एक सुरक्षित संचार प्रदान करने के लिए सिग्नल प्रसारित करने से पहले नियोजित किया जाता है, जिसे के रूप में जाना जाता है Spread Spectrum Modulation। प्रसार स्पेक्ट्रम संचार तकनीक का मुख्य लाभ "हस्तक्षेप" को रोकना है चाहे वह जानबूझकर या अनजाने में हो।

इन तकनीकों के साथ संशोधित सिग्नल हस्तक्षेप करने के लिए कठिन हैं और उन्हें जाम नहीं किया जा सकता है। बिना किसी सरकारी पहुंच वाले घुसपैठिये को कभी भी उन्हें गिराने की अनुमति नहीं है। इसलिए इन तकनीकों का उपयोग सैन्य उद्देश्यों के लिए किया जाता है। ये स्प्रेड स्पेक्ट्रम सिग्नल कम शक्ति घनत्व पर संचारित होते हैं और इनका व्यापक प्रसार होता है।

स्यूडो-शोर अनुक्रम

कुछ ऑटो-सहसंबंध गुणों के साथ 1s और 0s का एक कोडित क्रम, जिसे कहा जाता है PseudoNoise coding sequenceप्रसार-स्पेक्ट्रम तकनीकों में उपयोग किया जाता है। यह एक अधिकतम-लंबाई अनुक्रम है, जो एक प्रकार का चक्रीय कोड है।

नैरो-बैंड सिग्नल

नैरो-बैंड संकेतों में संकेत शक्ति केंद्रित है जैसा कि निम्न आकृति में आवृत्ति स्पेक्ट्रम में दिखाया गया है।

यहाँ संकीर्ण-बैंड संकेतों की विशेषताएं हैं -

  • संकेतों के बैंड आवृत्तियों की संकीर्ण सीमा पर कब्जा कर लेते हैं।
  • बिजली का घनत्व अधिक है।
  • ऊर्जा का प्रसार कम और केंद्रित है।

हालांकि विशेषताएं अच्छी हैं, ये संकेत हस्तक्षेप के लिए प्रवण हैं।

स्प्रेड स्पेक्ट्रम सिग्नल

स्प्रेड स्पेक्ट्रम सिग्नल में सिग्नल स्ट्रेंथ डिस्ट्रीब्यूट होती है जैसा कि निम्न फ्रिक्वेंसी स्पेक्ट्रम फिगर में दिखाया गया है।

यहाँ प्रसार स्पेक्ट्रम संकेतों की विशेषताएं हैं -

  • संकेतों के बैंड आवृत्तियों की एक विस्तृत श्रृंखला पर कब्जा कर लेते हैं।
  • बिजली का घनत्व बहुत कम है।
  • ऊर्जा व्यापक है।

इन विशेषताओं के साथ, स्प्रेड स्पेक्ट्रम सिग्नल हस्तक्षेप या ठेला के लिए अत्यधिक प्रतिरोधी हैं। चूंकि, कई उपयोगकर्ता समान स्प्रेड स्पेक्ट्रम बैंडविड्थ को एक दूसरे के साथ हस्तक्षेप किए बिना साझा कर सकते हैं, इसलिए इन्हें कहा जा सकता हैmultiple access techniques

स्प्रेड स्पेक्ट्रम मल्टीपल एक्सेस तकनीक उन संकेतों का उपयोग करती है जिनमें ट्रांसमिशन बैंडविड्थ होता है जिसकी परिमाण न्यूनतम आवश्यक आरएफ बैंडविड्थ से अधिक होती है।

स्प्रेड स्पेक्ट्रम सिग्नल को दो श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है -

  • फ़्रिक्वेंसी होप्ड स्प्रेड स्पेक्ट्रम (FHSS)
  • डायरेक्ट सीक्वेंस स्प्रेड स्पेक्ट्रम (DSSS)

फ़्रिक्वेंसी होप्टेड स्प्रेड स्पेक्ट्रम

यह फ़्रीक्वेंसी हॉपिंग तकनीक है, जहाँ उपयोगकर्ताओं को एक निश्चित समय अंतराल में उपयोग की आवृत्तियों को एक से दूसरे में बदलने के लिए बनाया जाता है, इसलिए इसे कहा जाता है frequency hopping

उदाहरण के लिए, किसी विशेष अवधि के लिए प्रेषक 1 को एक आवृत्ति आवंटित की गई थी। अब, थोड़ी देर बाद, प्रेषक 1 आवृत्ति को दूसरी आवृत्ति पर भेजता है और प्रेषक 2 पहली आवृत्ति का उपयोग करता है, जिसे पहले प्रेषक 1 द्वारा उपयोग किया गया था। इसे कहा जाता हैfrequency reuse

सुरक्षित संचरण प्रदान करने के लिए डेटा की आवृत्तियों को एक से दूसरे में रखा जाता है। प्रत्येक आवृत्ति हॉप पर खर्च किए गए समय की मात्रा को कहा जाता हैDwell time

प्रत्यक्ष क्रम प्रसार स्पेक्ट्रम

जब भी कोई उपयोगकर्ता इस DSSS तकनीक का उपयोग करके डेटा भेजना चाहता है, उपयोगकर्ता डेटा के प्रत्येक बिट को एक गुप्त कोड से गुणा किया जाता है, जिसे चिपिंग कोड कहा जाता है। यहchipping codeफैलाने वाले कोड के अलावा कुछ भी नहीं है जो मूल संदेश के साथ गुणा और प्रेषित है। मूल संदेश प्राप्त करने के लिए रिसीवर उसी कोड का उपयोग करता है।

इसे DSSS भी कहा जाता है Code Division Multiple Access (CDMA)

एफएचएसएस और डीएसएसएस / सीडीएमए के बीच तुलना

दोनों स्प्रेड स्पेक्ट्रम तकनीक अपनी विशेषताओं के लिए लोकप्रिय हैं। स्पष्ट समझ रखने के लिए, आइए हम उनकी तुलना पर एक नज़र डालें।

FHSS DSSS / सीडीएमए
एकाधिक आवृत्तियों का उपयोग किया जाता है एकल आवृत्ति का उपयोग किया जाता है
किसी भी समय उपयोगकर्ता की आवृत्ति ढूंढना मुश्किल है एक बार आवंटित की गई उपयोगकर्ता आवृत्ति, हमेशा समान होती है
फ़्रीक्वेंसी पुनः उपयोग की अनुमति है फ़्रीक्वेंसी पुनः उपयोग की अनुमति नहीं है
प्रेषक को प्रतीक्षा करने की आवश्यकता नहीं है यदि स्पेक्ट्रम व्यस्त है तो प्रेषक को इंतजार करना होगा
सिग्नल की शक्ति अधिक है सिग्नल की शक्ति कम है
यह मजबूत है और बाधाओं के माध्यम से प्रवेश करता है यह एफएचएसएस की तुलना में कमजोर है
यह हस्तक्षेप से कभी प्रभावित नहीं होता है यह हस्तक्षेप से प्रभावित हो सकता है
यह सस्ता है ये महंगा है
यह ज्यादातर इस्तेमाल की जाने वाली तकनीक है इस तकनीक का अक्सर उपयोग नहीं किया जाता है

स्प्रेड स्पेक्ट्रम के लाभ

स्प्रेड स्पेक्ट्रम के फायदे निम्नलिखित हैं।

  • क्रॉस टॉक उन्मूलन
  • डेटा अखंडता के साथ बेहतर उत्पादन
  • मल्टीपाथ लुप्त होती के प्रभाव को कम
  • बेहतर सुरक्षा
  • शोर में कमी
  • अन्य प्रणालियों के साथ सह-अस्तित्व
  • लंबी दूरी की ऑपरेटिव
  • मुश्किल से पता लगा
  • डिमोड्यूलेट / डीकोड करने के लिए मुश्किल
  • संकेतों को जाम करने के लिए कठोर

हालाँकि स्प्रेड स्पेक्ट्रम तकनीकों को मूल रूप से सैन्य उपयोग के लिए डिज़ाइन किया गया था, लेकिन अब इन्हें व्यापक रूप से व्यावसायिक उद्देश्य के रूप में उपयोग किया जा रहा है।

अब तक चर्चा की गई डिजिटल संचार तकनीकों ने ऑप्टिकल और सैटेलाइट संचार दोनों के अध्ययन में उन्नति का मार्ग प्रशस्त किया है। आइए हम उन पर एक नज़र डालें।

फाइबर ऑप्टिक्स

एक ऑप्टिकल फाइबर को ढांकता हुआ तरंग के रूप में समझा जा सकता है, जो ऑप्टिकल आवृत्तियों पर संचालित होता है। डिवाइस या एक ट्यूब, अगर तुला या अगर ऊर्जा को विकिरण करने के लिए समाप्त किया जाता है, तो एक कहा जाता हैwaveguide, सामान्य रूप में। निम्नलिखित छवि में फाइबर ऑप्टिक केबलों का एक गुच्छा दर्शाया गया है।

विद्युत चुम्बकीय ऊर्जा प्रकाश के रूप में इसके माध्यम से यात्रा करती है। वेवगाइड के साथ प्रकाश प्रसार को निर्देशित विद्युत चुम्बकीय तरंगों के एक सेट के रूप में वर्णित किया जा सकता है, जिसे कहा जाता हैmodes वेवगाइड का।

काम करने का सिद्धांत

फाइबर ऑप्टिक्स का अध्ययन करते समय एक मौलिक ऑप्टिकल पैरामीटर के बारे में एक विचार होना चाहिए Refractive index। परिभाषा के अनुसार, "इस मामले में निर्वात में प्रकाश की गति का अनुपात अपवर्तन का सूचकांक हैnसामग्री का। ” इसे निम्न रूप में दर्शाया गया है -

$ $ n = \ frac {c} {v} $ $

कहाँ पे,

c= मुक्त स्थान में प्रकाश की गति = 3 × 10 8 m / s

v डी-इलेक्ट्रिक या गैर-संचालन सामग्री में प्रकाश की गति

आम तौर पर, एक यात्रा प्रकाश किरण के लिए, reflectionतब होता है जब n 2 <n । इंटरफ़ेस पर प्रकाश किरण की तुला दो सामग्रियों में प्रकाश की गति में अंतर का परिणाम है जिसमें अलग-अलग अपवर्तक सूचक होते हैं। इंटरफ़ेस पर इन कोणों के बीच संबंध के रूप में कहा जा सकता हैSnell’s law। इसे निम्न रूप में दर्शाया गया है -

$$ n_1sin \ phi _1 = n_2sin \ phi _2 $$

कहाँ पे,

$ \ phi _1 $ घटना का कोण है

$ \ phi _2 $ अपवर्तित कोण है

एन 1 और एन 2 दो सामग्रियों के अपवर्तक सूचक हैं

एक वैकल्पिक रूप से घने सामग्री के लिए, यदि प्रतिबिंब उसी सामग्री के भीतर होता है, तो ऐसी घटना को कहा जाता है internal reflection। घटना के कोण और अपवर्तित कोण को निम्न आकृति में दिखाया गया है।

यदि घटना $ \ phi _1 $ का कोण बहुत बड़ा है, तो एक बिंदु पर अपवर्तित कोण $ \ phi _2 $ $ / 2 हो जाता है। इस बिंदु से आगे और अपवर्तन संभव नहीं है। इसलिए, इस तरह के एक बिंदु के रूप में कहा जाता हैCritical angle $\phi _c$। जब घटना कोण $ \ phi _1 $ महत्वपूर्ण कोण से अधिक है, तो इसके लिए शर्तtotal internal reflection संतुष्ट है।

निम्नलिखित आंकड़ा इन शब्दों को स्पष्ट रूप से दिखाता है।

एक प्रकाश किरण, अगर ऐसी स्थिति में कांच में पारित हो जाती है, तो यह पूरी तरह से ग्लास में वापस परिलक्षित होता है, जिसमें कांच की सतह से कोई प्रकाश नहीं निकलता है।

एक फाइबर के कुछ हिस्सों

सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला ऑप्टिकल फाइबर है single solid di-electric cylinder त्रिज्या का aऔर अपवर्तन का सूचकांक n । निम्नलिखित आंकड़ा एक ऑप्टिकल फाइबर के हिस्सों की व्याख्या करता है।

इस सिलेंडर को कहा जाता है Coreफाइबर की। एक ठोस डी-इलेक्ट्रिक सामग्री कोर को घेरती है, जिसे कहा जाता हैCladding। Cladding में एक अपवर्तनांक n 2 होता है जो n 1 से कम होता है ।

क्लैडिंग में मदद करता है -

  • बिखरने वाले नुकसान को कम करना।
  • फाइबर को यांत्रिक शक्ति जोड़ता है।
  • अवांछित सतह दूषित पदार्थों को अवशोषित करने से कोर की रक्षा करता है।

ऑप्टिकल फाइबर के प्रकार

कोर की भौतिक संरचना के आधार पर, आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले दो प्रकार के फाइबर होते हैं। वे हैं -

  • Step-index fiber - कोर का अपवर्तक सूचकांक पूरे एक समान है और क्लैडिंग सीमा पर एक अचानक परिवर्तन (या चरण) से गुजरता है।

  • Graded-index fiber - फाइबर के केंद्र से रेडियल दूरी के एक कार्य के रूप में कोर अपवर्तक सूचकांक को अलग किया जाता है।

इन दोनों को आगे विभाजित किया गया है -

  • Single-mode fiber - ये लेजर से उत्तेजित होते हैं।

  • Multi-mode fiber - ये एलईडी से उत्साहित हैं।

ऑप्टिकल फाइबर संचार

फाइबर ऑप्टिक्स की संचार प्रणाली को इसके भागों और वर्गों का अध्ययन करके अच्छी तरह समझा जाता है। एक ऑप्टिकल फाइबर संचार प्रणाली के प्रमुख तत्व निम्नलिखित आकृति में दिखाए गए हैं।

मूल घटक प्रकाश संकेत ट्रांसमीटर, ऑप्टिकल फाइबर और फोटो का पता लगाने वाले रिसीवर हैं। संचार प्रणाली के प्रदर्शन को बेहतर बनाने के लिए अतिरिक्त तत्व जैसे फाइबर और केबल स्पाइसर और कनेक्टर, रेजिनरेटर, बीम स्प्लिटर और ऑप्टिकल एम्पलीफायरों को नियोजित किया जाता है।

कार्यात्मक लाभ

ऑप्टिकल फाइबर के कार्यात्मक लाभ हैं -

  • फाइबर ऑप्टिक केबलों का संचरण बैंडविड्थ धातु केबलों की तुलना में अधिक है।

  • फाइबर ऑप्टिक केबल में डेटा ट्रांसमिशन की मात्रा अधिक होती है।

  • बिजली की हानि बहुत कम है और इसलिए लंबी दूरी के प्रसारण में सहायक है।

  • फाइबर ऑप्टिक केबल उच्च सुरक्षा प्रदान करते हैं और टैप नहीं किए जा सकते।

  • फाइबर ऑप्टिक केबल डेटा ट्रांसमिशन के लिए सबसे सुरक्षित तरीका है।

  • फाइबर ऑप्टिक केबल विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप के लिए प्रतिरक्षा हैं।

  • ये विद्युत शोर से प्रभावित नहीं होते हैं।

शारीरिक लाभ

फाइबर ऑप्टिक केबल के भौतिक लाभ हैं -

  • इन तारों की क्षमता तांबे के तार केबलों की तुलना में बहुत अधिक है।

  • यद्यपि क्षमता अधिक होती है, लेकिन केबल का आकार नहीं बढ़ता है जैसे यह तांबे के तार केबल सिस्टम में होता है।

  • इन केबलों के कब्जे वाला स्थान बहुत कम है।

  • इन FOC केबल्स का वजन कॉपर की तुलना में काफी हल्का होता है।

  • चूंकि ये केबल डि-इलेक्ट्रिक हैं, इसलिए कोई स्पार्क खतरे मौजूद नहीं हैं।

  • ये केबल कॉपर केबल की तुलना में अधिक संक्षारक प्रतिरोधी होते हैं, क्योंकि वे आसानी से झुक जाते हैं और लचीले होते हैं।

  • फाइबर ऑप्टिक केबल के निर्माण के लिए कच्चा माल ग्लास है, जो तांबे की तुलना में सस्ता है।

  • फाइबर ऑप्टिक केबल कॉपर केबल की तुलना में लंबे समय तक चलते हैं।

नुकसान

हालांकि फाइबर ऑप्टिक्स कई फायदे प्रदान करते हैं, लेकिन उनमें निम्नलिखित कमियां हैं -

  • हालांकि फाइबर ऑप्टिक केबल लंबे समय तक चलते हैं, स्थापना लागत अधिक है।

  • दूरी के साथ दोहराने वालों की संख्या बढ़ाई जानी है।

  • यदि वे प्लास्टिक म्यान में संलग्न नहीं हैं तो वे नाजुक हैं। इसलिए, तांबे की तुलना में अधिक सुरक्षा की आवश्यकता है।

फाइबर ऑप्टिक्स के अनुप्रयोग

ऑप्टिकल फाइबर में कई अनुप्रयोग होते हैं। उनमें से कुछ इस प्रकार हैं -

  • टेलीफोन प्रणालियों में उपयोग किया जाता है

  • उप-समुद्री केबल नेटवर्क में उपयोग किया जाता है

  • कंप्यूटर नेटवर्क, CATV सिस्टम्स के लिए डेटा लिंक में उपयोग किया जाता है

  • सीसीटीवी निगरानी कैमरों में इस्तेमाल किया

  • आग, पुलिस और अन्य आपातकालीन सेवाओं को जोड़ने के लिए उपयोग किया जाता है।

  • अस्पतालों, स्कूलों और यातायात प्रबंधन प्रणालियों में उपयोग किया जाता है।

  • उनके पास कई औद्योगिक उपयोग हैं और भारी शुल्क निर्माण में भी उपयोग किया जाता है।

satellite एक शरीर है जो गणितीय रूप से अनुमानित पथ में किसी अन्य निकाय के चारों ओर घूमता है जिसे a कहा जाता है Orbit। एक संचार उपग्रह अंतरिक्ष में एक माइक्रोवेव रिपीटर स्टेशन के अलावा और कुछ नहीं है जो इंटरनेट अनुप्रयोगों के साथ-साथ दूरसंचार, रेडियो और टेलीविजन में सहायक है।

repeaterएक सर्किट है जो सिग्नल की ताकत को बढ़ाता है जो इसे प्राप्त करता है और इसे पीछे ले जाता है। लेकिन यहां यह रिपीटर एक के रूप में काम करता हैtransponder, जो प्राप्त सिग्नल से संचरित संकेत की आवृत्ति बैंड को बदलता है।

जिस आवृत्ति के साथ सिग्नल को अंतरिक्ष में भेजा जाता है उसे कहा जाता है Uplink frequency, जबकि आवृत्ति जिसके साथ इसे ट्रांसपोंडर द्वारा भेजा जाता है Downlink frequency

निम्नलिखित आंकड़ा इस अवधारणा को स्पष्ट रूप से दिखाता है।

अब, हम उपग्रह संचार के लाभ, नुकसान और अनुप्रयोगों पर एक नजर डालते हैं।

उपग्रह संचार - लाभ

उपग्रह संचार के कई लाभ हैं जैसे -

  • Flexibility

  • नए सर्किट स्थापित करने में आसानी

  • दूरियां आसानी से कवर हो जाती हैं और लागत कोई मायने नहीं रखती

  • प्रसारण की संभावनाएं

  • पृथ्वी के प्रत्येक कोने को कवर किया गया है

  • उपयोगकर्ता नेटवर्क को नियंत्रित कर सकता है

उपग्रह संचार - नुकसान

उपग्रह संचार में निम्नलिखित कमियां हैं -

  • खंड और लॉन्च लागत जैसी प्रारंभिक लागत बहुत अधिक है।

  • आवृत्तियों की भीड़

  • हस्तक्षेप और प्रसार

उपग्रह संचार - अनुप्रयोग

उपग्रह संचार निम्नलिखित क्षेत्रों में अपने अनुप्रयोगों को पाता है -

  • रेडियो प्रसारण में।

  • टीवी प्रसारण में जैसे डीटीएच।

  • इंटरनेट एप्लिकेशन में जैसे डेटा ट्रांसफर के लिए इंटरनेट कनेक्शन प्रदान करना, जीपीएस एप्लीकेशन, इंटरनेट सर्फिंग इत्यादि।

  • आवाज संचार के लिए।

  • कई क्षेत्रों में अनुसंधान और विकास क्षेत्र के लिए।

  • सैन्य अनुप्रयोगों और नाविकों में।

उपग्रह का अपनी कक्षा में अभिविन्यास केप्लर के नियम कहे जाने वाले तीन कानूनों पर निर्भर करता है।

केप्लर के नियम

जोहान्स केपलर (1571-1630) ने खगोलीय वैज्ञानिक, उपग्रहों की गति के संबंध में 3 क्रांतिकारी कानून दिए। इसके प्राथमिक (पृथ्वी) के चारों ओर एक उपग्रह के बाद का मार्ग एक हैellipse। इलिप्स के दो foci हैं -F1 तथा F2पृथ्वी उनमें से एक है।

यदि इसके अण्डाकार पथ पर स्थित वस्तु के केंद्र से दूरी को माना जाता है, तो केंद्र से दीर्घवृत्त के सबसे दूर बिंदु को कहा जाता है apogee और केंद्र से दीर्घवृत्त के सबसे छोटे बिंदु को कहा जाता है perigee

केप्लर का 1 सेंट लॉ

केपलर के 1 सेंट कानून में कहा गया है कि, "प्रत्येक ग्रह एक अण्डाकार कक्षा में सूरज के चारों ओर घूमता है, सूरज के साथ इसके एक foci के रूप में।" जैसे, एक उपग्रह पृथ्वी के साथ एक अण्डाकार पथ में चलता है, जो उसके एक सोसाइटी के रूप में है।

दीर्घवृत्त की अर्ध प्रमुख धुरी को 'a'और अर्ध लघु अक्ष के रूप में दर्शाया गया है b। इसलिए, इस प्रणाली के सनकी ई के रूप में लिखा जा सकता है -

$ $ e = \ frac {\ sqrt {a} {2} -b ^ {2}}} {{a} $ ++

  • Eccentricity (e) - यह पैरामीटर है जो सर्कल के बजाय दीर्घवृत्त के आकार में अंतर को परिभाषित करता है।

  • Semi-major axis (a) - यह केंद्र के साथ दो foci में शामिल होने वाला सबसे लंबा व्यास है, जो दोनों एपोगीस (केंद्र से एक दीर्घवृत्त के सबसे दूर के बिंदु) को छूता है।

  • Semi-minor axis (b) - यह केंद्र के माध्यम से खींचा गया सबसे छोटा व्यास है जो दोनों पेरिग्स (केंद्र से एक दीर्घवृत्त के सबसे छोटे बिंदु) को छूता है।

ये निम्नलिखित आकृति में अच्छी तरह से वर्णित हैं।

एक अण्डाकार पथ के लिए, यह हमेशा वांछनीय है कि सनकी 0 और 1 के बीच में झूठ बोलना चाहिए, अर्थात 0 <ई <1 क्योंकि यदि e शून्य हो जाता है, मार्ग अण्डाकार आकार में नहीं रहेगा बल्कि इसे एक वृत्ताकार पथ में परिवर्तित किया जाएगा।

केप्लर के 2 एन डी लॉ

केप्लर के 2 एन डी कानून में कहा गया है कि, "समय के बराबर अंतराल के लिए, उपग्रह द्वारा कवर किया गया क्षेत्र पृथ्वी के केंद्र के संबंध में बराबर है।"

इसे निम्न आकृति पर एक नज़र डालकर समझा जा सकता है।

मान लीजिए कि उपग्रह कवर करता है p1 तथा p2 दूरी, एक ही समय अंतराल में, फिर क्षेत्रों B1 तथा B2 क्रमशः दोनों उदाहरणों में शामिल हैं, समान हैं।

केप्लर के 3 आर डी लॉ

केप्लर के 3 rd कानून में कहा गया है कि, "कक्षा के आवधिक समय का वर्ग दो निकायों के बीच की दूरी के घन के समानुपाती होता है।"

इसे गणितीय रूप में लिखा जा सकता है

$$ टी ^ {2} \: \ अल्फा \: \: एक ^ {3} $$

जो ये दर्शाता हे

$$ T ^ {2} = \ frac {4 \ pi ^ {2}} {GM} a ^ {3} $ $

जहां $ \ frac {4 \ pi ^ {2}} {GM} $ आनुपातिकता स्थिर है (न्यूटनियन यांत्रिकी के अनुसार)

$$ T ^ {2} = \ frac {4 \ pi ^ {2}} {\ mu} a ^ {{}

जहाँ μ = पृथ्वी का भूगर्भीय गुरुत्वाकर्षण स्थिरांक, अर्थात 00 = 3.986005 × 10 14 m 3 / सेकंड 2

$ $ 1 = \ बाएँ (\ frac {2 \ pi} {T} \ right) ^ {2} \ frac {एक ^ {3}} {\ mu} $ $

$ $ 1 = n ^ {2} \ frac {a} {3}} {\ mu} \: \: \: \ Rightarrow \: \: \: एक ^ {3} = \ frac {\ _ mu} {n ^ {2}} $$

कहाँ पे n = प्रति सेकंड रेडियन में उपग्रह की औसत गति

उपग्रहों के कक्षीय कामकाज की गणना इन केपलर कानूनों की मदद से की जाती है।

इनके साथ ही एक महत्वपूर्ण बात और भी है, जिस पर ध्यान दिया जाना चाहिए। एक उपग्रह, जब यह पृथ्वी के चारों ओर घूमता है, तो पृथ्वी से एक पुलिंग बल गुजरता है जो गुरुत्वाकर्षण बल है। इसके अलावा, यह सूर्य और चंद्रमा से कुछ खींच बल का अनुभव करता है। अत: इस पर कार्य करने वाली दो सेनाएँ हैं। वे हैं -

  • Centripetal force - वह बल जो किसी प्रक्षेप पथ में घूमती हुई वस्तु को अपनी ओर खींचता है, उसे कहा जाता है centripetal force

  • Centrifugal force - वह वस्तु जो किसी प्रक्षेप पथ में घूमती हुई वस्तु को अपनी स्थिति से दूर धकेलती है, उसे कहा जाता है centrifugal force

इसलिए, एक उपग्रह को खुद को अपनी कक्षा में रखने के लिए इन दोनों बलों को संतुलित करना पड़ता है।

पृथ्वी की परिक्रमा

एक उपग्रह जब अंतरिक्ष में लॉन्च किया जाता है, तो उसे क्रांति के लिए एक विशेष रास्ता प्रदान करने के लिए एक निश्चित कक्षा में रखा जाना चाहिए, ताकि पहुंच बनाए रखने के लिए और अपने उद्देश्य की सेवा कर सके चाहे वैज्ञानिक, सैन्य, या वाणिज्यिक। ऐसे कक्ष जो पृथ्वी के संबंध में उपग्रहों को सौंपे जाते हैं, कहलाते हैंEarth Orbits। इन कक्षाओं में उपग्रह पृथ्वी हैंOrbit Satellites

पृथ्वी की कक्षा के महत्वपूर्ण प्रकार हैं -

  • भू समकालिक पृथ्वी की कक्षा

  • मध्यम पृथ्वी की कक्षा

  • कम पृथ्वी की कक्षा

जियोसिंक्रोनस अर्थ ऑर्बिट सैटेलाइट्स

Geo-Synchronous Earth Orbit (GEO)उपग्रह वह है जो पृथ्वी से 22,300 मील की ऊँचाई पर रखा गया है। यह कक्षा एक के साथ सिंक्रनाइज़ हैside real day(यानी, 23hours 56minutes)। यह कक्षा कर सकता हैhave inclination and eccentricity। यह परिपत्र नहीं हो सकता है। इस कक्षा को पृथ्वी के ध्रुवों पर झुकाया जा सकता है। लेकिन यह पृथ्वी से देखे जाने पर स्थिर दिखाई देता है।

समान भू-समकालिक कक्षा, यदि यह वृत्ताकार है और भूमध्य रेखा के तल में है, तो इसे कहा जाता है geo-stationary orbit। इन उपग्रहों को पृथ्वी के भूमध्य रेखा के ऊपर 35,900kms (जियोसिंक्रोनस के समान) में रखा गया है और वे पृथ्वी की दिशा (पश्चिम से पूर्व) के संबंध में घूमते रहते हैं। इन उपग्रहों को पृथ्वी के संबंध में स्थिर माना जाता है और इसलिए इसका नाम है।

भू-स्थिर पृथ्वी ऑर्बिट उपग्रह मौसम पूर्वानुमान, उपग्रह टीवी, उपग्रह रेडियो और अन्य प्रकार के वैश्विक संचार के लिए उपयोग किया जाता है।

निम्नलिखित आंकड़ा भू-समकालिक और भू-स्थिर कक्षाओं के बीच अंतर को दर्शाता है। रोटेशन की धुरी पृथ्वी की गति को इंगित करती है।

Note- प्रत्येक भू-स्थिर कक्षा एक भू-समकालिक कक्षा है। लेकिन हर भू-समकालिक कक्षा एक भू-स्थिर कक्षा नहीं है।

मध्यम पृथ्वी की कक्षा में उपग्रह

Medium Earth Orbit (MEO)उपग्रह नेटवर्क पृथ्वी की सतह से लगभग 8000 मील की दूरी पर परिक्रमा करेगा। MEO उपग्रह से प्रेषित सिग्नल छोटी दूरी तय करते हैं। यह प्राप्त अंत में संकेत शक्ति में सुधार करने के लिए अनुवाद करता है। इससे पता चलता है कि छोटे, अधिक हल्के प्राप्त टर्मिनलों का उपयोग अंतिम छोर पर किया जा सकता है।

चूंकि सिग्नल उपग्रह से और दूर जाने के लिए कम दूरी की यात्रा कर रहा है, इसलिए ट्रांसमिशन में देरी होती है। Transmission delay इसे उस समय के रूप में परिभाषित किया जा सकता है जब किसी उपग्रह तक पहुंचने के लिए सिग्नल मिलता है और किसी स्टेशन पर वापस जाता है।

रीयल-टाइम संचार के लिए, ट्रांसमिशन की देरी जितनी कम होगी, संचार प्रणाली बेहतर होगी। एक उदाहरण के रूप में, यदि एक GEO उपग्रह को एक गोल यात्रा के लिए 0.25 सेकंड की आवश्यकता होती है, तो MEO उपग्रह को उसी यात्रा को पूरा करने के लिए 0.1 सेकंड से कम की आवश्यकता होती है। MEO 2 GHz और उससे अधिक की आवृत्ति रेंज में चल रही है।

कम पृथ्वी की कक्षा में उपग्रह

कम पृथ्वी की कक्षा (LEO) के उपग्रहों को मुख्य रूप से तीन श्रेणियों में वर्गीकृत किया गया है, थोड़ा LEO, बड़ा LEO और मेगा-LEO। LEO पृथ्वी की सतह से 500 से 1000 मील की दूरी पर परिक्रमा करेंगे।

यह अपेक्षाकृत कम दूरी केवल 0.05 सेकंड तक संचरण देरी को कम करती है। यह संवेदनशील और भारी उपकरण प्राप्त करने की आवश्यकता को कम करता है। लिटिल लेओ 800 मेगाहर्ट्ज (0.8 गीगाहर्ट्ज) रेंज में काम करेंगे। बिग LEO 2 गीगाहर्ट्ज या उससे ऊपर की रेंज में काम करेंगे, और मेगा-LEO 20-30 गीगाहर्ट्ज रेंज में चल रहे हैं।

के साथ जुड़े उच्च आवृत्तियों Mega-LEOs क्षमता ले जाने वाली अधिक जानकारी में अनुवाद करता है और वास्तविक समय, कम विलंब वीडियो प्रसारण योजना की क्षमता को पैदावार देता है।

निम्न चित्र में LEO, MEO और GEO के पथ को दर्शाया गया है।