مدولاسیون چیست؟

مدولاسیون (Modulation) یکی از مباحث بسیار مهم در علم مخابرات است. در این مطلب قصد داریم ابتدا تعریفی از مدولاسیون ارائه دهیم و سپس انواع روش‌های مدولاسیون و دلایل نیاز به آن را بیان کنیم.

یک سیگنال پیام (Message Signal) به دلیل توان بسیار پایین خود عملا نمی‌تواند مسافت‌های طولانی را طی کند. علاوه بر این، محیط فیزیکی، اضافه شدن نویزهای خارجی و مسافت طولانی مسیر انتقال باعث می‌شوند که توان سیگنال پیام بیشتر و بیشتر تضعیف شود. بنابراین، به منظور ارسال سیگنال پیام به مسافت‌های طولانی، لازم است که توان سیگنال افزایش داده شود. این کار با استفاده از یک سیگنال با انرژی بالا و یا یک سیگنال با فرکانس بالا انجام می‌شود و چنین سیگنالی را سیگنال حامل (Carrier Signal) می‌گویند. یک سیگنال با انرژی بالاتر می‌تواند مسافت‌های طولانی‌تری را طی کند، بدون این‌که تحت تاثیر نویز‌های خارجی قرار بگیرد. بنابراین می‌توان از این سیگنال پرانرژی بهره برد و با استفاده از آن سیگنال پیام را به مسافت‌های طولانی مخابره کرد. برای مخابره سیگنال به مسافت‌های دور، امری ضروری است که از یک سیگنال حامل با انرژی بالا و یا فرکانس بالا استفاده کنیم.

سیگنال پیامِ دارای انرژی پایین با سیگنال حاملِ دارای انرژی بالا (یا فرکانس بالا) ترکیب می‌شود و در نهایت یک سیگنال جدید با انرژی بالاتر حاصل می‌شود که می‌تواند پیام را به مسافت‌های طولانی منتقل می‌کند. اما سوالی که در این قسمت پیش می‌آید این است که نحوه ترکیب سیگنال پیام با سیگنال حامل به چه صورت است؟ در پاسخ به این سوال باید گفت که چنین عملی با تغییر در برخی از مولفه‌های سیگنال حامل، مانند تغییر در دامنه (Amplitude)، فاز (Phase) و یا فرکانس (Frequency)، انجام می‌پذیرد. توجه کنید که این تغییرات در سیگنال حامل، باید به صورت منطبق بر دامنه سیگنال پیام انجام شود. چنین فرایندی را مدولاسیون می‌گویند. در واقع مدولاسیون در لغت به معنای تلفیق است.

تعریف مدولاسیون

مدولاسیون در تعریف، به فرایند ترکیب یک سیگنال پیام دارای انرژی پایین با سیگنال انرژی بالای حامل اطلاق می‌شود. در این فرایند یک سیگنال جدید انرژی بالا تولید می‌شود که می‌تواند اطلاعات را تا مسافت‌های زیاد منتقل کند. بر همین اساس تعریف دیگری نیز برای مدولاسیون وجود دارد. مدولاسیون فرایند تغییر مشخصه‌های سیگنال حامل مانند دامنه یا فاز یا فرکانس آن مطابق با سیگنال پیام است. وسیله‌ای که مدولاسیون را انجام می‌دهد، مدولاتور (Modulator) نامیده می‌شود. فرایند مدولاسیون با یک مثال ساده بهتر درک می شود. تصویر زیر مدولاسیون دامنه (Amplitude Modulation) را نشان می‌دهد.