Технологии модуляции
Аналоговая модуляция
АМ ОМ (SSB) ЧМ (FM) ЛЧМ ФМ (PM)
Цифровая модуляция
АМн ФМн ЧМн GMSK OFDM COFDM TCM
Импульсная модуляция
АИМ ДМ ИКМ АДИКМ ΣΔ ШИМ ЧИМ ФИМ
Расширение спектра
FHSS DSSS CSS
См. также: Демодуляция

Квадратурная модуляция ( квадратурная амплитудная модуляция , КАМ ; англ. Quadrature Amplitude Modulation , QAM ) — разновидность амплитудной модуляции сигнала, которая представляет собой сумму двух несущих колебаний одной частоты , но сдвинутых по фазе относительно друг друга на 90° ( π /2 радиан , то есть, четверть полного угла, поэтому «квадратурная»), каждое из которых модулировано по амплитуде своим модулирующим сигналом:

${\displaystyle \ S(t)=I(t)\cos(2\pi f_{0}t)+Q(t)\sin(2\pi f_{0}t)}$ ,

где ${\displaystyle I(t)}$ и ${\displaystyle Q(t)}$ — модулирующие сигналы, ${\displaystyle f_{0}}$ — несущая частота.

Квадратурной амплитудной манипуляцией ( КАМн ; англ. Quadrature Amplitude-Shift Keying , QASK ) называется манипуляция , при которой изменяется как фаза, так и амплитуда сигнала, что позволяет увеличить количество информации, передаваемой одним состоянием (отсчётом) сигнала.

Формирование сигнала

Предположим, что количество сигналов ${\displaystyle q}$ равно ${\displaystyle 2^{m}}$ , где ${\displaystyle m}$ показывает число бит, переносимых одним сигналом. Пусть для начала ${\displaystyle m=2k}$ , ${\displaystyle k}$ — натуральное. Тогда ${\displaystyle {\sqrt {q}}=2^{k}}$ . Тогда сигналу с номером ${\displaystyle i}$ можно поставить в соответствие два числа ${\displaystyle i_{1}}$ и ${\displaystyle i_{2}}$ , ${\displaystyle i_{1},i_{2}=0,1,...,{\sqrt {q}}-1}$ по следующему правилу: ${\displaystyle i=i_{1}{\sqrt {q}}+i_{2}}$ . Пусть

${\displaystyle s_{i_{1}}=A(1-{\frac {2i_{1}}{{\sqrt {q}}-1}})}$ и ${\displaystyle s_{i_{2}}=A(1-{\frac {2i_{2}}{{\sqrt {q}}-1}})}$ .

Тогда величины ${\displaystyle s_{i_{1}}}$ и ${\displaystyle s_{i_{2}}}$ будут равномерно расположены в интервале ${\displaystyle [-A,A]}$ . Минимальное расстояние составит ${\displaystyle \Delta ={\frac {2A}{{\sqrt {q}}-1}}}$ .

Если ${\displaystyle m=2k-1}$ , то сигнальное множество строится путём прореживания сигнального множества для ${\displaystyle q=2^{2k}}$ . Для этого случая минимальное расстояние ${\displaystyle \Delta '={\sqrt {2}}\Delta ={\frac {2{\sqrt {2}}A}{{\sqrt {q}}-1}}}$

Применение

Квадратурная модуляция применяется для передачи сигналов цветности в телевизионных стандартах PAL и NTSC , в стереофоническом радиовещании ( АМ-стерео ), в системах программно-определяемого радио (ПОР, SDR).

В простейшей ПОР квадратурно-модулированный сигнал с приёмника подаётся на вход звуковой карты , где оцифровывается АЦП и далее обрабатывается программно; в хороших системах АЦП уже встроен, он имеет бóльшую разрядность и быстродействие, и сигнал в компьютер подаётся цифровой, обычно через порт USB . ПОР позволяет получить с приёмника сигнал не одной радиостанции, а сразу некоторый диапазон частот. Для его анализа, декодирования и отображения применяют программное обеспечение (например, GQRX, SDR-Radio и другие)

См. также

• IQ-сигнал
• Фазовая модуляция

Литература

• Сергиенко А. Б. Цифровая обработка сигналов : учебник для вузов. — СПб. : Питер, 2002. — С. 458, 467-468. — 608 с. : ил. — ББК 32.811.3я7 . — УДК . — ISBN 5-318-00666-3 .

Ссылки

• от 8 марта 2011 на Wayback Machine