Аналіз модуляції: AM, FM та цифрові ASK, FSK, PSK, QAM — сузір’я, EVM і що вони означають

Аналіз модуляції: AM, FM, PSK, QAM і EVM

Аналізатор спектра показує, де в ефірі є сигнал і яка в нього потужність. Режим аналізу модуляції йде далі: він демодулює сигнал і показує, наскільки якісно передавач закладає в нього інформацію. Для Siglent SHA850A є опції аналогової (AM/FM) та цифрової модуляції (ASK, FSK, MSK, PSK, QAM).

Аналогова модуляція

AM — амплітудна

Інформацію несе зміна амплітуди несучої. Аналізатор вимірює глибину модуляції у відсотках, потужність несучої та частоту модулювального сигналу. Глибина понад 100% означає перемодуляцію: з’являються спотворення і розширюється спектр.

FM — частотна

Інформацію несе відхилення частоти. Основні параметри: девіація (на скільки кГц відхиляється частота), частота модуляції і зсув несучої. Завелика девіація виводить сигнал за межі каналу, замала робить звук тихим.

Цифрова модуляція

  • ASK / OOK — амплітудна маніпуляція, сигнал вмикається і вимикається. Пульти, брелоки, прості датчики 433 МГц.
  • FSK / GFSK — частотна маніпуляція, біти передаються різними частотами. Радіомодулі, телеметрія, DMR.
  • MSK / GMSK — різновид FSK з мінімальним зсувом і компактним спектром (GSM).
  • PSK (BPSK, QPSK, 8PSK) — біти кодуються зсувом фази. Супутниковий зв’язок, Wi-Fi на низьких швидкостях.
  • QAM (16, 64, 256…) — одночасна зміна амплітуди і фази, найвища швидкість у вузькій смузі. Кабельне ТБ, Wi-Fi, LTE.

Діаграма сузір’я

Для PSK і QAM аналізатор будує сузір’я: кожен прийнятий символ — точка на площині I/Q. В ідеальному сигналі точки лягають у чіткі вузли (4 для QPSK, 16 для 16-QAM). Розмиті хмари означають шум, «закручені» — фазові помилки, стиснуті до центру крайні точки — перевантаження підсилювача.

Основні показники

ПоказникЩо означає
EVM, %Середня відстань виміряних символів від ідеальних. Головний інтегральний показник якості
Помилка амплітудиВідхилення за рівнем
Помилка фазиВідхилення за фазою, часто через шум гетеродина
Помилка частотиЗсув несучої від номіналу
Девіація FSKВідхилення частоти для FSK-сигналів
Око-діаграмаНаскільки чітко розділяються символи в часі

Що потрібно налаштувати

  • тип модуляції і порядок (наприклад, QPSK, 16-QAM);
  • символьну швидкість (symbol rate) — її знайдіть у документації на модуль;
  • тип фільтра і коефіцієнт згладжування (для багатьох систем — корінь з піднятого косинуса з α 0,22–0,5);
  • центральну частоту і рівень так, щоб сигнал не перевантажував вхід.

Де це корисно

  • діагностика радіомодулів і передавачів після ремонту;
  • пошук причини, чому зв’язок нестабільний на граничній дальності;
  • перевірка, чи не перевантажений підсилювач потужності;
  • налаштування власних розробок на SDR чи радіомодулях.

Інтерактивно: сузір’я і EVM

Додавайте шум і фазовий шум та дивіться, як «розмиваються» точки сузір’я й зростає EVM.

Серія статей про аналізатор Siglent SHA850A: аналізатор спектра (SA) · кабелі та антени (CAT) · векторний аналізатор кіл (VNA) · розширені вимірювання · аналіз модуляції

Related Posts