Տատանումների մոդուլում

Տատանումների մոդուլում, ֆիզիկական ցանկացած բնույթի տատանումների ամպլիտուդի, հաճախականության կամ փուլի՝ այդ տատանումների պարբերության համեմատությամբ դանդաղ փոփոխությունը որոշակի օրենքով։ Համապատասխանաբար տարբերում են

1. ամպլիտուդային
2. հաճախային
3. փուլային տատանումների մոդուլում

Կիրառությունը

Կիրառվում է ռադիո կամ օպտիկական տիրույթի էլեկտրամագնիսական ալիքների օգնությամբ ինֆորմացիայի հաղորդման համար։ Կապի համակարգերում բարձր հաճախականության տատանումները մոդուլվում են հաղորդվող ցածր հաճախականության ազդանշանով։

Պարզագույն դեպքում, երբ սինուսոիդային ազդանշանով մոդուլվում է $A$ ամպլիտուդը, մոդուլված տատանումը գրի է առնվում $x=A_{0}(1+msin\Omega t)sin(\omega t+\psi )$ տեսքով, որտեղ $A_{0}$-ն սկզբնական ամպլիտուդն է, $\omega$ -ն՝ կրող տատանման հաճախականությունը, $\Omega$-ն՝ մոդուլման հաճախականությունը, իսկ $m$ մեծությունը, որը ցույց է տալիս ամպլիտուդի փոփոխման աստիճանը, կոչվում է մոդուլման խորություն։ Մոդուլման Ω հաճախականությունը, որը բնութագրում է տատանումների ամպլիտուդի փոփոխման արագությունը, պետք է շատ անգամ ավելի փոքր լինի, քան կրող ω հաճախականությունը։ Ամպլիաուդամոդուլված տատանումը բարձր հաճախականության տատանում է, որի սպեկտրը բացի ω-ից, պարունակում է ստորին՝ $\omega -\Omega$ և վերին՝ $\omega +\Omega$ կողային բաղադրիչներ (արբանյակներ)։

Մոդուլող բարդ ազդանշանի (խոսք, երգ և այլն) դեպքում դրանք կազմում են կողային սպեկտրալ շերտեր։ Մաթեմատիկորեն տատանումների մոդուլումը վերածվում է ցածր և բարձր հաճախականության բաղադրիչների բազմապատկման։ Այդ գործողությունը (հաճախականությունների փոխակերպում) իրականացվում է ոչ գծային և պարամետրական շղթաներում։ Քանի որ ճառագայթվող էներգիայի զգալի մասը (66%) ընկնում է կրող բաղադրիչին, որը մոդուլող ազդանշանի մասին ոչ մի ինֆորմացիա չի պարունակում, ապա երբեմն այն ճնշում են (բալանսային տատանումների մոդուլում) կամ հաղորդում միայն կողայիններից մեկը (միակողային տատանումների մոդուլում)։ Այդ տարատեսակների (հատկապես վերջինի) տեխնիկական իրագործումը զգալիորեն ավելի բարդ է։ Հաճախային մոդուլման դեպքում կրող հաճախականությունը ըստ մոդուլող ազդանշանի փոփոխվում է

$\omega =\omega _{0}+\Delta \omega cos{\Omega }t$

օրենքով (Δω-ն հաճախականության առավելագույն խոտորումն է), իսկ մալուլված տատանումն ընդունում է

$Acos{(\omega _{0}t+{\frac {\Delta \omega }{\Omega }}sin{\Omega }t+\psi )}$

տեսքը։

Հաճախային մոդուլում

${\frac {\Delta \omega }{\Omega }}$ հարաբերությունը կոչվում է հաճախային մոդուլման ինդեքս, որը, ի տարբերություն ամպլիտուդային մոդուլման m խորության, կարող է մեկից զգալի մեծ լինել։ Երբ այն փոքր է մեկից, հաճախամոդուլված ազդանշանի սպեկտրը պարունակում է նույն բաղադրիչները, ինչ ամպլիտուդամոդուլվածինը։ Մակայն մեծ ինդեքսի դեպքում հաճախային մոդուլման սպեկտրն անհամեմատ ավելի լայն է (հարուստ)։ Հաճախային մոդուլման առավելությունը մեծ խանգարումակայունությունն է, որի շնորհիվ այն կիրառվում է բարձրորակ հաղորդումներում (գերկարճալիք տիրույթում, հեռուստահաղորդումներում և այլն)։

Փուլային մոդուլում

Փուլային մոդուլման դեպքում կրող տատանման փուլը փոփոխվում է նույն օրենքով, ինչ հաճախային մոդուլման ժամանակ՝ հաճախականությունը։ Արդյունքում նորից ստացվում է լայնաշերտ ազդանշան, սակայն, ի տարբերություն հաճախային մոդուլման, այս դեպքում սպեկտրի լայնությունը կախված է մոդուլող ազդանշանի հաճախականությունից։ Այդ թերության պատճառով փուլային տատանումների մոդուլումը համարյա չի կիրառվում։ Մոդուլման հնարավորություններն ավելի են ընդլայնվում, երբ կրող տատանումը էլեկտրամագնիսական (ռադիո կամ լուսային) իմպուլսների հաջորդականություն է։ Մոդուլող ազդանշանը կարող է փոփոխել իմպուլսների բարձրությունը կամ ամպլիտուդը, դիրքը ժամանակային առանցքի վրա, տևողությունը կամ լայնությունը, իմպուլսների կրկնման հաճախականությունը և, սկզբունքորեն, դրանց պարունակությունը կազմող (լցնող) բարձըր հաճախականությունը։

Համապատասխանաբար ստանում են ամպլիտուդաիմպուլսային, փուլաիմպուլսային, լայնաիմպուլսային, հաճախաիմպուլսային և բարձրահաճախաիմպուլսային տատանումների մոդուլում։ Իմպուլսային տատանումների մոդուլումը լայն կիրառություն է ստացել լոկացիայում ու կապի իմպուլսային համակարգերում(լույսի մոդուլում)։

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից  (հ․ 7, էջ 668)։