دانلود مقاله انتقال داده‌های اطلاعاتی در باند M 433 بین دو میکروکنترلر

word قابل ویرایش
77 صفحه
12700 تومان
127,000 ریال – خرید و دانلود

۱-۱) آشنایی با میکروکنترلرها
گر چه کامپیوترها تنها چند دهه ای است که با ما همراهند، با این حال تأثیر عمیق آنها بر زندگی ما با تأثیر تلفن، اتومبیل و تلویزیون رقابت می کنند … تصور ما از کامپیوتر معمولاً «داده پردازی» است که محاسبات عددی را بطور خستگی ناپذیر انجام می‎دهد.

ما کامپیوترها را به عنوان جزء مرکزی بسیاری از فرآورده های صنعتی و مصرفی از جمله درسوپرمارکت ها،‌ داخل صندوق های پول و ترازو، در اجاق ها و ماشین های لباسشویی،‌ ساعتهای دارای سیستم خبر دهنده و ترموستات ها، VCR ها و … در تجهیزات صنعتی مانند مته های فشاری و دستگاه های حروفچینی نوری می یابیم. در این مجموعه ها کامپیوترها وظیفه «کنترل» را در ارتباط با «دنیای واقعی»، برای روشن و خاموش کردن وسایل و نظارت بر وضعیت آنها انجام می دهند. میکروکنترلرها (برخلاف ریزکامپیوترها و ریز پرازنده ها) اغلب در چنین کاربردهایی یافت می‎شوند.
با این که بیش از بیست سال از تولد ریزپردازنده ها نمی گذرد، تصور وسایل الکترونیکی و اسباب بازیهای امرزوی بدون آن کار مشکلی است. در ۱۹۷۱ شرکت اینتل، ۸۰۸۰ را به عنوان اولین ریزپردازنده موفق عرضه کرد.

مدت کوتاهی پس از آن شرکت موتورولا، RCA و سپس تکنولوژی MOS و شرکت زایلوگ انواع مشابهی را به ترتیب به نامهای ۶۸۰۰ و ۱۸۰۱ و ۶۵۰۲ و Z80 عرضه کردند. گر چه این IC ها (مدارهای مجتمع) به خودی خود فایده ای زیادی نداشتند اما به عنوان بخشی از یک کامپیوتر تک بورد یا SBC ، به جزء مرکزی فرآورده های مفیدی برای آموزش طراحی با ریزپردازنده ها تبدیل شدند. از این SBC ها که به سرعت به آزمایشگاه های طراحی در کالج ها و شرکهای الکترونیک راه پیدا کردند می‎توان برای نمونه از D2 ساخت موتورولا، KIM-1 ساخت Mos Technology و SCK-85 متعلق به شرکت اینتل نام برد.

«ریزکنترلگر» قطعه ای شبیه به ریز پردازندها ست در ۱۹۷۶ اینتل ۸۷۴۸ را به عنوان اولین قطعه ی خانواده ی ریزکنترلرگرهای MCS-48TM معرفی کرد. ۸۷۴۸ با ۱۷۰۰۰ ترانزیستور در یک مدار مجتمع شامل یک CPU ، ۱ کیلوبایت EPROM ، ۶۴ بایت RAM ،‌۲۷ پایه ورودی – خروجی (I/O) ویک تایمر ۸ بیتی بود.
این IC و دیگر اعضای MCS-48TM که پس از آن آمدند، خیلی زود به یک استاندارد صنعتی در کاربردهای کنترل گرا تبدیل شدند. جایگزین کردن اجزاء الکترومکانیکی در فرآورده هایی مثل ماشینهای لباسشویی و چراغ های راهنمایی از ابتدای کار یک کاربرد مورد توجه برای این میکروکنترلرها بودند و همین طور باقی ماندند. دیگر فرآورده هایی که در آنها می‎توان میکروکنترلر را یافت عبارتند از اتومبیلها، تجهیزات صنعتی، وسایل سردرگمی و ابزارهای جانبی کامپیوتر (افرادی که یک PC از IBM دارند کافی است به داخل صفحه کلید نگاه کنند تا مثالی ازیک میکروکنترلر را در یک طراحی با کمترین اجزاء ممکن ببینند).

توان ، ابعاد و پیچیدگی میکروکنترلرها با اعلام ساخت ۸۰۵۱ یعنی اولین عضو خانواده میکروکنترلر MCS-51TM در ۱۹۸۰ توسط اینتل پیشرفت چمشگیری کرد. در مقایسه با ۸۰۸۴ این قطعه شامل بیش از ۶۰۰۰۰ ترانزیستور، ۴K بایت ROM ،‌۱۲۸ بایت RAM ، ۳۲ خط I/O، یک درگاه سریال و دو تایمر ۱۶ بیتی است که از لحاظ مدارات داخلی برای یک IC ، بسیار قابل ملاحظه است.

امروزه انواع گوناگونی از این IC وجو ددارند که به طور مجازی این مشخصات را دو برابر کرده اند. شرکت زیمنس که دومین تولید کننده قطعات MCS-51TM است ، SAB 80515 را بعنوان یک ۸۰۵۱ توسعه یافته در یک بسته ی ۶۸ پایه با ۶ درگاه (پورت) I/O بیتی، ۱۳ منبع وقفه و یک مبدل آنالوگ به دیجیتال با ۸ کانال ورودی عرضه کرده است. وخانواده ی ۸۰۵۱ به عنوان یکی از جامعترین و قدرتمندتر ین میکروکنترلرهای ۸ بیتی شناخته شده و جایگاهش را به عنوان یک میکروکنترلر مهم برای سالهای آینده یافته است.

 

۲-۱) مقایسه ی ریزپردازنده ها با میکروکنترلرها
فرق یک میکروکنترلر با یک پردازنده چیست؟ با این سوال از سه جنبه می‎توان برخورد کرد:
۱-۲-۱) معماری سخت افزار
در حالی که ریزپردازنده یک CPUی تک تراشه ای است، میکروکنترلر در یک تراشه ی واحد شامل یک CPU و بسیاری از مدارات لازم برای یک سیستم میکروکامپیوتری کامل است. اجزای داخل خط چین بخش کاملی از اغلب IC های میکروکنترلر هستند (شکل ۲-۱). علاوه بر CPU میکروکنترلرها شامل ROM, RAM یک رابطه سریال، یک رابط موازی، تایمر و مدارات زمان بندی وقفه هستند که همگی در یک IC قرار دارند. البته مقدار RAM روی تراشه حتی به میزان آن در یک سیستم میکروکامپیوتری کوچک هم نمی رسد ولی این مساله محدودیتی ایجاد می‎کند برای کاربردهای میکروکنترلر بسیار متفاوت است.

یک ویژگی مهم میکروکنترلرها، سیستم وقفه موجود در آنهاست. میکروکنترلرها به عنوان ابزارهای کنترلرگرا، اغلب برای پاسخ بی درنگ به وقفه ها – محرک های خارجی- مورد استفاده قرار می گیرند، یعنی باید در پاسخ به یک «اتفاق» سریعا یک فرآیند را معوق گزارده، به فرآیند دیگر بپردازند. باز شدن در یک اجاق مایکروو مثالی است ازیک اتفاق که ممکن است باعث ایجاد یک وقفه در یک سیستم میکروکنترلری شود. البته اغلب ریزپردازنده ها می‎توانند سیستم های وقفه ی قدرتمندی را به اجرا بگذارند اما برای این کار معمولاً به اجزای خارجی نیاز دارند. حال آنکه مدارات روی یک تراشه ی یک میکروکنترلر شامل تمام مدارات مورد نیاز برای به کارگیری وقفه ها است.

۲-۲-۱) کاربردها
ریزپردازنده ها اغلب به عنوان CPU در یک سیستم میکروکامپیوتری به کار می روند ولی میکروکنترلرها در طراحی های کوچک با کمترین اجزاء ممکن که فعالیت کنترلرگرا انجام می دهند نیز یافت می‎شوند. این طراحی ها در گذشته با چند ودجین و یا حتی صدها IC دیجیتال انجام می شد و اکنون یک میکروکنترلر می‎تواند در کاهش تعداد کل اجزاء کمک کند. آنچه مورد نیاز است شامل یک میکروکنترلر تعداد کمی اجزاء پشتیبان و یک برنامه کنترلی در ROM می‎باشد. میکروکنترلرها برای «کنترل» ابزارهای I/O در طراحی هایی با کمترین تعداد اجزاء ممکن مناسبند، حال آنکه ریزپردازنده ها مناسب «پردازش» اطلاعات در سیستم های کامپیوتری مناسبند.

۳-۲-۱) ویژگی های مجموعه ی دستور العمل ها
بدلیل تفاوت در کاربردها، مجموعه دستورالعمل های مورد نیاز برای میکروکنترلر تا حدودی با ریزپردازنده ها تفاوت دارد. مجموعه دستور العملهای ریزپردازند ها بر عمل پردازش تمرکز یافته اند و در نتیجه دارای روشهای آدرس دهی قدرتمند به همراه دستور العمل هایی انجام عملیات روی حجم زیاد داده هستند.

دستور العمل ها روی چهاربیت ها، بایت ها، کلمه ها یا حتی کلمات مضاعف عمل می کنند. روش های آدرس دهی با استفاده از فاصله های نسبی و اشاره گرهای آدرس، امکان دسترسی به آرایه های بزرگ داده را فراهم می کنند. حالتهای افزایش یک واحدی اتوماتیک و کاهش یک واحدی اتوماتیک، حرکت گام به گام روی بایت ها، کلمه ها و کلمه های مضاعف را در آرایه ها آسان می کنند. دستور العمل های رمزی نمی توانند در داخل برنامه ی کاربردی اجرا شوند و بسیاری ویژگی های دیگر از این قبیل.

از سوی دیگر میکروکنترلرها ، مجموعه دستور العمل هایی مناسب برای کنترل ورودیها و خروجی ها دارند. ارتباط بسیاری از ورودی ها و خروجی ها تنها نیازمند یک بیت است. برای مثال یک موتور می‎تواند توسط یک سیم پیچ که توسط یک درگاه خروجی یک بیتی، انرژی دریافت می‎کند روشن و خاموش شود. میکروکنترلرها دستور العمل هایی برای ۱ کردن و ۰ کردن بیت های جداگانه دارند و دیگر عملیات روی بیت ها مثل OR ،‌AND یا EXOR کردن منطقی بیت ها، پرش در صورت ۱ یا ۰ بودن یک بیت و مانند آنها را نیز انجام می دهند. این ویژگی مفید به ندرت در ریزپردازنده ها یافت می‎شود زیرا آنها معمولاً برای کار روی بایت ها یا واحدهای بزرگتر داده طراحی می‎شوند.

میکروکنترلرها ، برای کنترل و نظارت بر ابزارها (شاید توسط یک رابط تک بیتی)، مدارات داخلی و نیز دستور العملهایی برای عملیات ورودی – خروجی زمان بندی اتفاقات و فعال کردن و تعیین اولویت کردن وقفه های ناشی از محرک های خارجی دارند. ریزپردازنده ها اغلب به مدارات اضافی ( IC های رابط سریال، کنترل کننده های وقفه، تایمرها و غیره) برای انجام اعمال مشابه نیاز دارند. با این همه در قدرت پردازش محض، یک میکروکنترلر هرگز به میکروپروسسور نمی رسد (اگر در بقیه موارد هم یکسان باشند) زیرا بخش عمده «فضای واقعی» IC میکروکنترلر صرف تهیه امکانات روی تراشه می‎شود، البته به قیمت کاهاش توان پردازش.

از آنجا که فضاهای واقعی در تراشه ها برای میکروکنترلرها اهمیت دارند، دستور العمل ها باید بی نهایت فشرده باشند و اساسا در یک بایت پیاده سازی شوند. یکی از نکات در طراحی،‌جا دادن برنامه کنترلی در داخل ROM روش تراشه است، زیرا افزودن حتی یک ROM خارجی، هزینه نهایی تولید را بسیار افزایش می‎دهد. کد گذاری (به رمز در آوردن) فشرده برای مجموعه دستور العملهای میکروکنترلر، ضروری است، در حالی که ریز پردازنده ها به ندرت دارای این ویژگی هستند و روشهای آدرس دهی آنها باعث به رمز در آوردن غیر فشرده ی دستور العمل ها می‎شود.

فصل دوم:

اصول و نحوه عملکرد فرستنده ها
و گیرنده های رادیویی

۱-۲) روشهای مدولاسیون دامنه
به طور کلی شکل موج ASK M تایی دارای M-1 دامنه گسسته و یک حالت خاموش است. چون وارونگی فاز و تغییرات دیگر رخ نمی دهد، می توانیم مولفه q سیگنال (t) را برابر صفر قرار داده مولفه I را یک سیگنال تک قطبیNRZ در نظر بگیریم.
(۲ الف)
میانگین و واریانس رشته دیجیتال عبارت است از
(۲ ب)
پس طیف معادل پایین گذر عبارت است از
(۱)

اکثر توان سیگنال در گستره قرار دارد و افت طیف از فرکانس مرکزی به آن طرف به صورت مرتبه دوم، یعنی متناسب با است. این ملاحظات می گوید پهنای باند انتقال تقریبا است. اگر یک سیگنال ASK M تایی نشان دهنده داده دو دویی با آهنگ باشد آنگاه یا
(۲)
این نسبت آهنگ بیت به پهنای باند انتقال معیار«سرعت» مدولاسیون یا کارایی طیف آن است. OOK دودویی ضعیفترین کارایی طیفی را دارد زیرا به ازای .
با توسل به اصل مالتی پلکس حامل ربعی میت وان با AM حامل ربعی (QAM) به سرعتی دو برابر ASK دودویی دست یافت. شکل۱-۲ الف نمودار جعبه ای یک فرستنده QAM دودویی با ورودی دودویی قطبی دارای آهنگ rb را نشان می‎دهد. مبدل سری به موازی ورودی را به دو رشته متشکل از بیتهای یک در میان با آهنگ r=rb/2 تقسیم می‎کند. پس سیگنالهای مدوله کننده I و q به صورت زیر نشان داده می‎شوند.

که در آن مقادیر اوج سیگنال مدوله کننده در فاصله دلخواه است. شکل ۱۴٫ ۱- ۳ ب این اطلاعات را به صورت منظومه سیگنال دو بعدی نشان می‎دهد چهار نقطه سیگنال با زوج بیتهای متناظر منبع موسوم به دو بیتی مشخص شده اند. سرانجام با جمع کردن حاملهای مدوله شده QAM معادله (۱) به دست می‎آید. مولفه های I و q مستقل اند ولی شکل پالس و مقادیر آماری یکسانی دارند، یعنی . پس
(۱-۲)

که در آن معادلات (۴ ب) و (۵ب) با استفاده کرده ایم. با QAM دو دویی می توانیم به دست یابیم. زیرا آهنگ دو بیتی ها نصف آهنگ بیت ورودی است، و پهنای باند انتقال به تقلیل می یابد.
ولی به خاطر داشته باشید که طیف ASK و QAM در واقع فراتر از پهنای باند انتقال تقریبی است. این «سرزیر» طیفی به خارج BT در انتقال رادیویی و سیستمهای مالتی پلکس تقسیم فرکانس بسیار مهم است. زیرا به تداخل با سیگنالهای دیگر کانالها می‎انجامد. با فیلتر کردن خروجی مدولاتور می‎توان سر زیر را کنترل کرد، ولی فیلتر کردن شدید باعث بروز ISI درسیگنال مدوله شده می‎شود و باید از آن اجتناب کرد.

برای دست یابی به کارایی طیف بدون سرریز می‎توان مدولاتر VBS شکل ۱۴٫ ۱-۴ الف را به کار برد. فیلتر VBS تنها ردی به عرض ازیک کنار باند را باقی می گذارد و چیزی شبیه شکل ۲-۲ می‎شود که طیفی باند محدود با دارد. پس اگر آنگاه
(۳)
حد بالا به ازای حاصل می‎شود.
۲-۲) اجزا و محدودیت های سیستم های مخابراتی
سیستم مخابراتی اطلاعات را از مبدا به مقصدی آن طرفتر می فرستند. کاربرد سیستمهای مخابراتی چنان متعدد است که نمی توانیم تمام انواع آن را در اینجا ذکر کنیم. همچنین نمی توانیم تمام بخشهای تشکیل دهنده یک سیستم را نیز به تفضیل بیان کنیم یک سیستم نوعی اجزای متعددی دارد که تمام رشته مهندسی برق را می پوشاند مدار ، الکترونیک، الکترومغناطیس، پردازش سیگنال، میکروپروسسور، و شبکه های مخابراتی تنها تعدادی از رشته های مربوط به این زمینه است. به علاوه برسی جزء به جزء این نکته اساسی را در بوته ابهام باقی می گذارد که یک سیستم مخابراتی در کل فراتر از مجموع اجزای آن است.

به همین خاطر موضوع را از دیدگاهی کلی تر بررسی می کنیم با توجه به اینکه کار اصلی تمام سیستم های مخابراتی انتقال اطلاعات است. اصول و مسائل انتقال اطلاعات به صورت الکتریکی را مورد توجه قرار می‎دهیم. این کار را با چنان عمقی انجام می‎دهیم که بتوانیم روشهای تحلیل وطراحی مناسبی برای کاربردهایی بسیار وسیع پی ریزی کنیم. به طور خلاصه این کتاب به سیستم مخابراتی به عنوان یک سیستم نظر دارد.

۳-۲) اطلاعات، پیام، سیگنال
مسلماً مفهوم اطلاع در مخابرات مفهومی محوری است. ولی اطلاع واژه ای متضمن معانی زبان شناختی و فلسفی است که کار تعریف آن را دشوار می‎کند. برای پرهیز از این دشواریها پیام را در نظر می گیریم که به صورت تبلور فیزیکی اطلاعات ایجاد شده توسط منبع تعریف می‎شود. پیام هر شکلی داشته باشد هدف سیستم باز سازی قابل قبولی از آن در مقصد است.
منابع اطلاعاتی انواع گوناگونی دارند از منابع ماشینی گرفته تا منابع انسانی، و پیام شکلهای مختلفی دارد. به طور کلی دو نوع پیام مجزا می‎توان در نظر گرفت، آنالوگ و دیجیتال، این تمایز به نوبه خود معیاری برای موفقیت سیستم مخابراتی تعیین می‎کند.

شکل ۱٫ ۱-۱ سیستم مخابراتی با مبدلهای ورودی و خروجی.

پیام آنالوگ کمیتی فیزیکی است که با زمان تغییر می کند و این تغییر معمولاً به صورتی هموار و پیوسته صورت می‎گیرد. فشار اکوستیکی حاصل از صحبت کردن، موقعیت زاویه ای ژیروسکوپ هواپیما،‌ یا شدت نور در نقطه ای از تصویر تلویزیونی نمونه هایی از پیامدهای آنالوگ هستند. چون اطلاعات در شکل موج تغییر با زمان نهفته است سیستم مخابراتی آنالوگ باید بتواند این شکل موج را با میزان هماندهی قابل قبولی بازسازی کند .

پیام دیجیتال رشته مرتبی از نمادهای برگزیده از یک مجموعه متناهی از عناصر گسسته است. حروف چاپ شده بر روی این صفحه، فهرست تغییرات ساعت به ساعت دما، یا کلیدهایی که از صفحه کلید فشرده می‎شوند نمونه هایی از پیام های دیجیتال هستند. چون اطلاعات در نمادهای گسسته نهفته اند، سیستم مخابرات دیجیتال باید بتواند این نمادها را در مقصد با دقت قابل قبولی در یک زمان معین بازسازی کند.

به ندرت می‎توان منبع پیامی آنالوگ یا دیجیتال، یافت که به خودی خود الکتریکی باشد. پس چنانچه در شکل ۱٫ ۱-۱ نشان داده شده اکثرسیستم های مخابراتی در ورودی و خروجی مبدلهایی دارند. مبدل ورودی پیام رابه سیگنال الکتریکی ولتاژ یا جریان، مبدل خروجی سیگنال خروجی را به پیام مطلوب تبدیل می‎کند. برای مثال مبدلهای یک سیستم مخابراتی صوتی، میکروفون در ورودی و بلندگو در خروجی هستند. از این پس فرض می کنیم مبدلهای مناسبی وجود دارند و کار خود را به انتقال سیگنال متمرکز می کنیم. به این ترتیب اصطلاحات سیگنال و پیام را به جای هم نیزبه کار می بریم زیرا سیگنال نیز مثل پیام تبلور فیزیکی اطلاعات است.
۴-۲) اجزای سیستم مخابراتی
شکل ۱٫ ۲-۱ اجزای کی سیستم مخاربراتی را با حذف مبدلها و در نظر گرفتن آلودگیهای ناخواسته نشان می‎دهد. هرسیستم مخابراتی چند جزء اصلی دارد، فرستنده ، کانال مخابراتی، و گیرنده. هر بخش نقشی خاص در انتقال سیگنال دارد که در زیر تشریح می‎شود.

فرستنده سیگنال ورودی را پردازش می‎کند تا یک سیگنال مخابراتی مناسب با مشخصات کانال انتقال ایجاد کند. پردازش سیگنال برای انتقال تقریبا همیشه با مدولاسیون همراه است و می‎تواند شامل کد گذاری هم بشود.
کانال مخابراتی محیطی الکتریکی است که پلی بین منبع و مقصد است. این کانال می‎تواند یک زوج سیم یک کابل هم محور یک منبع رادیویی، یا پرتولیزر باشد. هر کانالی مقداری تلفات و تضعیف انتقال دارد. پس با افزایش فاصله توان سیگنال به تدریج کم می‎شود .
گیرنده روی سیگنال خروجی کانال عمل کرده سیگنال مناسب را برای مبدل وقع در مقصد فراهم می‎کند.

شکل ۱٫ ۱-۲ اجزای سیستم مخابراتی
در عمل گیرنده شامل تقویت برای جبران تلفات انتقال، دمدولاسیون و کدگشایی برای معکوس کردن پردازش سیگنال انجام شده در فرستنده می‎باشد. فیلتر کردن نیز عمل مهم دیگری است که در گیرنده به دلایلی که بعدا خواهیم گفت انجام می‎شود.
اثرهای ناخواسته و نامطلوبی در مسیر انتقال سیگنال تضعیف نامطلوب است، زیرا قدرت سیگنال را در گیرنده کاهش می‎دهد. ولی اعوجاج، تداخل، و نویز، که باعث تغییر شکل سیگنال می‎شوند مهمتر از تضعیف هستند. اگر چه این آلودگیها در هر نقطه ای می‎تواند رخ دهد ولی طبق قرارداد تمام تقصیر به گردن کانال مخابراتی گذاشته شده فرستنده و گیرنده ایده ال فرض می‎شوند. شکل ۱٫ ۲-۱ بازتاب این قرارداد است
اعوجاج تغییر شکل موجی است که در اثر نقصان پاسخ خود سیستم به سیگنال مطلوب ایجاد می‎شود. اعوجاج برخلاف نویز و تداخل در صورت نبودن سیگنال از بین می رود. اگر کانال پاسخی خطی ولی با اعوجاج کاهش داشته باشد می‎توان اعوجاج را به کمک فیلترهای خاصی موسوم به متعادل کننده حذف کرد یا حداقل کاهش داد.
تداخل آلودگی توسط سیگنالهای خارجی دارای منابع انسانی – مثل فرستنده های دیگر، خطوط انتقال توان و ماشینها مدارهای سوییچینگ و غیره است. تداخل غالباً در سیستمهای رادیویی که آنتنهایشان معمولاً سیگنالهای دیگر را دریافت می کنند صورت می‎گیرد. تداخل RF (فرکانس رادیویی) در سیستم های کابلی نیز که مدارهای گیرنده هایشان سیگنالهای تابشی از منابع نزدیک را می گیرند رخ می‎دهد. با فیلتر کردن می‎توان تداخل را کم کرد به شرطی که سیگنالهای تداخلی در باند فرکانسی دیگری غیر از باند فرکانسی سیگنال مطلوب قرار داشته باشد.

نویز سیگنال الکتریکی گاوتره ای و غیر قابل پیش بینی یی است که به طور طبیعی در فرایندهای سیستمهای داخلی و خارجی به وجود می‎آید. وقتی این تغییرات گاتوره ای روی سیگنال حاوی اطلاعات سوار می شود، ممکن است پیام تا حدی خراب شود یا به طور کلی از بین برود فیلتر کردن آلودگی نویز را کاهش می‎دهد ولی نویز باقی مانده و غیر قابل حذف اجتناب ناپذیر است. این نویز یکی از محدودیتهای اساسی سیستم است.

سرانجام باید بگوییم که شکل ۱٫ ۱-۲ یک انتقال یکطرفه ( یا simplex به اختصار SX) را نشان می‎دهد. برای مخابره دو طرفه باید در هر دو طرف هم فرستنده داشت و هم گیرنده سیستم دو طرفه کامل ( Full- duplex به اختصار FDX ) کانالی دارد که مخابره همزمان در دو جهت را ممکن می‎کند. سیستم نیمه دو طرفه ( half- duplex به اختصار HDX ) انتقال در هر دو طرف را اجازه می‎دهد ولی نه به طور همزمان .
۵-۲) مدولاسیون و کدگذاری
مدولاسیون و کدگذاری عملیاتی هستند که در فرستنده برای دستیابی به انتقال مؤثر و قابل اعتماد انجام می‎شوند. این عملیات آنقدر مهم هستند که در اینجا راجع به آنها صحبتی بکنیم. بعدا چند فصضل را به روشهای مدولاسیون و کدگذاری اختصاص خواهیم داد.
۶-۲) روشهای مدولاسیون

در مودولاسیون دو شکل موج دخیل اند: سیگنال مدوله کننده که پیام را نشان می‎دهد و موج حاصل که باید برای آن کاربرد خاص مناسب باشد. مدولاتور موج حامل را به صورتی متناظر با تغییرات سیگنال مدوله کننده تغییر می‎دهد. پس موج مدوله شده حاصل اطلاعات پیام را «حمل می‎کند». مدولاسیون باید عملی برگشت پذیر باشد تا بتوان عمل مکمل دمدولاسیون را انجام داد.
شکل ۱٫ ۲-۱ بخشی از یک سیگنال مدوله کنننده (الف) و شکل موج مدوله شده حاصل از تغییر دامنه موج حامل سینوسی (ب) را نشان می‎دهد. این همان مدولاسیون دامنه متداول (AM) درپخش رادیو و یکاربردهای دیگرست. پیام را می توان با مدولاسیون فرکانسی (FM) یا مدولاسیون فاز (PM) نیزبر حامل سینوسی سوار کرد. تمام روشهای مدولاسیون حامل سینوسی تحت نام مدولاسیون موج پیوسته (CW) قرار می گیرند.

جالب اینکه شما هنگام حرف زدن به صورت مدولاتور CW عمل می‎کنید. انتقال صوت از طریق هوا با ایجاد تونهای حامل در تارهای صوتی و مدوله کردن آنها با زبان، دندان، لبهاو غیره۸ انجام می‎شود. پس آنچه گوش می شنود یک موج اکوستیکی مدوله شده، شبیه سیگنال AM است.
در اکثر سیستمهای انتقال دوربرد از مدولاسیون CW با حاملی که فرکانس آن بسیار بزرگتر از بزرگترین مولفه فرکانسی سیگنال مدوله کننده است، استفاده می‎شود. به این ترتیب طیف سیگنال مدوله شده، یک باند فرکانسی متمرکز در حول فرکانس حامل خواهد بود. در این شرایط می گوییم مدلاسیون CW انتقال فرکانسی ایجاد می‎کند. مثلا در پخش AM طیف پسام نوعاً از Hz 100 تا KHz 5 است؛ اگر فرکانس حامل KHz 600 باشد، طیف موج مدوله شده گستره KHz 595 تا KHz 605 را می پوشاند.
در یک روش مدولاسیون دیگر موسوم به مدولاسیون پالسی یک قطار متناوب از پالسهای کوتاه به عنوان موج حامل به کار می رود. شکل ۱٫ ۲-۱ ج یک شکل موج با مدولاسیون دامنه پالس (PAM) را نشان می‎دهد. توجه کنید که این موح PAM نمونه های کوتاهی از سیگنال آنالوگ واقع در بالای شکل را استخراج کرده است. نمونه برداری یک روش پردازش سیگنال بسیار مهم است. و تحت شرایط خاص می‎توان شکل امواج اصلی را به طور کامل از روی نمونه ها بازسازی کرد.
ولی مدولاسیون پالسی به خودی خود انتقال فرکانسی ایجاد نمی کند انتقالی که برای انتقال مؤثر سیگنال ضروری است. در بعضی از فرستنده ها مدولاسیون پالسی و CW ترکیب می‎شوند. در روشهای دیگر مدولاسیون که به زودی شرح خواهیم داد از ترکیب مدولاسیون پالسی و کدگذاری استفاده می‎شود.

۷-۲) مزایا و کاربردهای مدولاسیون
هدف اصلی مدولاسیون در یک سیستم مخابراتی ایجاد سیگنال مدوله شده ای است که با مشخصات کانال مخابراتی همخوانی داشته باشد. در واقع مدولاسیون چند مزیت و کاربرد عملی دارد که در زیر به اختصار در مورد آنها صحبت خواهیم کرد.

مدولاسیون برای انتقال مؤثر انتقال سیگنال به فواصل دور همیشه با حرکت امواج الکترومغناطیسی همراه است چه محیط هدایت کننده ای باشد و چه نباشد بازده هر روش انتقالی به فرکانس سیگنال منتقل شده بستگی دارد با استفاده از خاصیت انتقال فرکانسی مدولاسیون CW می‎توان اطلاعات پیام را روی حاملی سوار کرد که فرکانسش برای روش انتقال برگزیده شده مناسب باشد.

به عنوان مثال در مخاربره رادیوی در خط دید باید انتنهایی به کاربرده شود که ابعادشان حداقل یک دهم طول موج سیگنال باشد. انتقال یک سیگنال صوتی مدوله نشده که مولفه های فرکانسی آن تا KHz هم می رسد، مستلزم به کارگیری آنتنهایی با ابعاد حدود km 300 است. انتقال سیگنال مدوله شده در MHz 100 به صورت FM این امکان را می‎دهد که مخابره با آنتنهای دارای اندازه های معقول بازده بهتری دارند. Tomasi مبحث فشرده ای راجع به انتشار امواج و آنتنها دارد.

مدولاسیون برای غلبه بر محدودیتهای سخت افزاری: طراحی سیستم مخابراتی ممکن است با قیودی راجع به هزینه و در دسترس بودن امکانات سخت افزاری همراه باشد، سخت افزارهایی که عملکردشان غالباً به فرکانس مورد استفاده بستگی دارد. مدولاسیون به طراحی این امکان را می‎دهد که سیگنال را در گستره ای قرار دهد که در آن محدودیت سخت افزاری وجود ندارد. یک نکته در این ارتباط مسئله پهنای باند کسری است که به صورت پهنای باند مطلق تقسیم بر فرکانس

مرکزی تعریف می‎شود. هزینه ها و پیچیدگی های سخت افزاری در صورت پهنای باند مطلق تقیسم بر فرکانس مرکزی تعریف می‎شود. هزینه ها و پیچیدگی های سخت افزاری در صورت قرارداشتن پهنای باند کسری در محدوده ۱ تا ۱۰ درصد می نیمم می‎شود . ملاحظات پهنای باند کسری از آنجا ناشی می شوند که واحد مدولاسیون هم در گیرنده ها وجود دارد و هم در فرستنده ها

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 12700 تومان در 77 صفحه
127,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد