Полярная модуляция
| полосы пропускания Модуляция |
|---|
 |
| Аналоговая модуляция |
| Цифровая модуляция |
| Иерархическая модуляция |
| Распространение спектра |
| См. также |
Полярная модуляция аналогична квадратурной модуляции точно так же, как полярные координаты аналогичны декартовым координатам . Квадратурная модуляция использует декартовы координаты x и y . При рассмотрении квадратурной модуляции ось x называется осью I (синфазной), а ось y называется осью Q (квадратурной). Полярная модуляция использует полярные координаты r (амплитуда) и Θ (фаза).
Подход с использованием квадратурного модулятора для цифровой радиопередачи требует линейного усилителя мощности RF , что создает конфликт конструкции между повышением энергоэффективности и сохранением линейности усилителя. Нарушение линейности приводит к ухудшению качества сигнала, обычно из-за ухудшения качества соседнего канала, что может быть фундаментальным фактором, ограничивающим производительность и пропускную способность сети. Также распространены дополнительные проблемы с линейными усилителями мощности ВЧ, включая параметрические ограничения устройства, температурную нестабильность, точность управления мощностью, широкополосный шум и производительность. С другой стороны, снижение энергоэффективности увеличивает энергопотребление (что сокращает срок службы батареи портативных устройств) и выделяет больше тепла.
Проблему линейности усилителя мощности теоретически можно решить, потребовав, чтобы входной сигнал усилителя мощности имел « постоянную огибающую », то есть не содержал изменений амплитуды. В системе полярной модуляции входной сигнал усилителя мощности может изменяться только по фазе. Амплитудная модуляция затем осуществляется путем прямого управления коэффициентом усиления усилителя мощности путем изменения или модуляции его напряжения питания. Таким образом, система полярной модуляции позволяет использовать архитектуры усилителей мощности с высокой нелинейностью, такие как класс E и класс F.
Для создания полярного сигнала фазовый переход усилителя должен быть известен как минимум в диапазоне амплитуд 17 дБ. При фазовых переходах от одного к другому будет возникать возмущение амплитуды, которое можно рассчитать во время перехода как:
где n — количество выборок I и Q и должно быть достаточно большим, чтобы обеспечить точное отслеживание сигнала. Сотня выборок на символ — это примерно наименьшее возможное число.
Теперь, когда изменение амплитуды сигнала известно, фазовая ошибка, вносимая усилителем при каждом изменении амплитуды, может использоваться для предварительного искажения сигнала. Просто вычитают фазовую ошибку при каждой амплитуде из модулирующих сигналов I и Q.
История
[ редактировать ]Полярная модуляция была первоначально разработана Томасом Эдисоном в его квадруплексном телеграфе 1874 года – это позволяло передавать 4 сигнала по паре линий, по 2 в каждом направлении. Отправка сигнала в каждом направлении уже осуществлялась ранее, и Эдисон обнаружил, что, комбинируя амплитудную и фазовую модуляцию (т. е. с помощью полярной модуляции), он может удвоить это число до 4 сигналов – следовательно, квадруплекс.