Signály
Modulace

Analogový signál, tak jak byl definován v první části, je proměnlivý signál spojitý v čase i amplitudě. Kdybychom měli například graficky znázornit střídavý proud, vypadal by jako vlna, s napětím měnícím se ze záporných na kladné hodnoty. Existují tři faktory, které je potřebné posoudit: frekvence, amplituda a fáze.

Frekvence je rychlost jakou proud osciluje nad a pod nulovou úroveň, resp. střídá svoji polaritu.

Když proud vystoupí nad nulovou hodnotu, potom jde zpět pod nulovou hodnotu a následně se vrátí na nulu, říkáme, že vykonal jeden „cyklus“. Frekvence se udává v počtech těchto cyklů za jednu sekundu a její jednotkou je Hertz (Hz). Takže když má analogový signál 500 cyklů za sekundu, říkáme, že frekvence je 500 Hertzů (500 Hz).

Za amplitudu je považována hodnota největší výšky a hloubky grafické vlny. Jinak řečeno je to maximální absolutní hodnota signálu.

Postupně, jak se analogový signál šíří prostorem, amplituda vlny se zmenšuje. Tato vlastnost se nazývá útlum. Analogové vlny nejsou až tak ovlivněné problémy s útlumem, avšak někdy musí být zesilovány. Amplituda analogových vln se měří ve wattech, ampérech nebo voltech. Jednotkou měření však často bývá decibel. Decibel (dB) umožňuje jednoduché porovnání dvou různých hodnot pomocí podílu ( v tomto případě jde o podíl amplitud signálu). Decibel je bezrozměrná logaritmická jednotka.

Fáze popisuje rozdíl mezi počátečním stavem cyklu jednoho signálu v porovnání s počátečním stavem cyklu druhého signálu, tj. popisuje jejich posun. Jeden signál je vždy referenční, druhý signál je fázově posunutý.

Fázově posunutý signál vzniká malým zpožděním signálu, které způsobí, že vrcholy a hloubky nejsou synchronní ve srovnání s referenčním signálem. Úroveň nesynchronizovanosti je měřena ve stupních. Když je fázový posun signálu 180 stupňů, znamená to, že posunutý signál začíná tam, kde se referenční signál po sestupu z vrcholu dotýká nuly.

Je důležité dobře znát amplitudu, frekvenci i fázi, když víme, že signál dokáže přenášet informace právě prostřednictvím změny těchto vlastností v čase.

Modulace je proces vkládaní zprávy, například digitálních bitů nebo analogového audio signálu, do jiného signálu, který může být fyzicky vysílaný.

Jedním z důvodů modulace je možnost přenosu více signálů v jednom kanálu s omezenou šířkou pásma. Každý signál je modulovaný tak, aby se „vešel“ do přenosového subpásma. Výhodou tedy je, že po seskupení těchto signálů (což je možné, když každý má individuální subpásmo) můžeme použít pouze jednu přenosovou cestu (jehož pásmo je složeno ze subpásem).

Při analogové modulaci se modulace aplikuje kontinuálně podle spojitého analogového signálu. Existuje mnoho druhů analogových modulací, nejjednodušší jsou amplitudová modulace (AM), fázová modulace (PM) a frekvenční modulace (FM).

Amplitudová modulace analogového a digitálního signálu
Frekvenční modulace analogového a digitálního signálu
Fázová modulace digitálního signálu

AM funguje na základě změn amplitud přenášeného signálu na základě vysílané informace – amplituda je přímo úměrná amplitudě informačního signálu. Nosná vlna je modulovaná (modifikovaná) vstupním signálem za účelem přenosu informace. Nosná vlna má obvykle mnohem vyšší frekvenci než vstupní informační signál. Amplituda nosné vlny je modulovaná vstupním signálem (tj. přenášenou informací) před samotným přenosem. Vstupní vlna modifikuje amplitudu nosné vlny a tím pádem definuje “obálku” celého průběhu.

FM přenáší informaci přes nosnou vlnu modifikací okamžité frekvence. Při analogové modulaci je změna mezi momentální a standardní frekvencí nosné vlny přímo úměrná okamžité hodnotě amplitudy vstupního signálu.

PM je forma modulace, kde je informace reprezentována jako změna okamžité fáze nosné vlny. Zjednodušeně řečeno, modifikace fáze podle datového signálu je fázová modulace. PM není široce užívanou technologií při rádiových přenosech z důvodu potřeby komplexního přijímacího aparátu. Při PM je též potřebné ošetřit nejednoznačnosti, jako například při změnách fáze o +180° nebo –180°. PM se však úspěšně používá v digitálních hudebních syntetizátorech.

Demodulace je proces získávání informace z modulovaného nosného signálu. Demodulace samozřejmě závisí na tom, jaký parametr signálu byl modifikovaný, a tedy jaká modulace byla použitá (amplitudová, frekvenční, nebo fázová). Například pro signál s amplitudovou modulací je možné použít synchronní detektor. Avšak pro jiné druhy, například FM a PM modulace je potřebné použít příslušný FM, resp. PM demodulátor.

Přijatý modulovaný signál
Demodulovaný signál porovnaný s původním signálem