¿Se pierde información cuando se convierte a una frecuencia de RF?

Lo que hay que tener en cuenta aquí es que si toma una portadora sinusoidal y la enciende y apaga, cambia su amplitud, frecuencia o la modula de cualquier manera, entonces puede mostrarse matemáticamente, pero de manera algo intuitiva, que Lo que está haciendo es introducir componentes sinusoidales en otras frecuencias. De hecho, la forma de onda periódica de cualquier se puede representar como una suma de ondas sinusoidales. Tomemos, por ejemplo, la onda cuadrada aquí:

Laherramientamatemáticaquepermiteestatransformaciónesla transformada de Fourier . Aquí, en el caso de la onda cuadrada, podemos ver que está hecha de la frecuencia fundamental, más todos sus armónicos impares. Incluso si la señal que nos importa no es estrictamente periódica (generalmente no lo es), podemos seleccionar algún segmento de la señal de que es periódico, o en su mayoría, y analizarlo.

De forma similar, su ejemplo de activación y desactivación de un operador también introduce componentes de mayor frecuencia que su operador. De hecho, cualquier salida rápida de una onda sinusoidal perfecta crea componentes de alta frecuencia. Esto explica cómo no se pierde la información: estos componentes de alta frecuencia también son convertidos y detectables por su SDR, siempre que tenga el ancho de banda suficiente para verlos todos.

También explica por qué este esquema de modulación no se usa en la práctica: cada encendido y apagado crearía una gran cantidad de ruido lejos del espectro de la portadora. De hecho, este podría ser uno de los problemas de modulación más antiguos en la radio: CW (la forma habitual de modular el código Morse, simplemente encendiendo y apagando un operador) es exactamente lo que usted describe, aunque a una velocidad mucho más lenta. Si bien sería conceptualmente más simple encender y apagar el operador con fuerza, esto crea lo que se denomina "clics de tecla", interferencia indeseable en otras frecuencias, así como un "clic" audible que resulta de la conversión de esos componentes de alta frecuencia a Frecuencias de audio. En consecuencia, la portadora en realidad se reduce lentamente y disminuye para reducir el ancho de banda ocupado por la señal. El estrechamiento es lo suficientemente rápido como para que el oyente no lo perciba como un estrechamiento, pero lo suficientemente lento para que los componentes de alta frecuencia sean insignificantes en comparación con el operador.

En la práctica, la información no se pierde en un proceso de conversión descendente adecuadamente diseñado, pero eso se debe a que la señal de RF rara vez se utiliza de la forma que sugiere (y cuando lo está, no la convertiría).

Tome el proceso que describió: agregue información a un operador de 400MHz: este proceso se llama modulation . Simplemente encender o apagar la portadora durante un ciclo completo es lo mismo que cambiar su amplitud a 0% o 100% en ciclos de "apagado" o "encendido"; y este es un esquema llamado " modulación de amplitud ".

Ahora, sobre simplificación, esto significa que la señal ya no es solo una portadora de 400MHz; el transportista solo no lleva información. Tiene un ancho de banda que va desde (carrier - max modulation frequency) alias "banda lateral inferior" a (carrier + max modulation frequency) alias "banda lateral superior" y si está transmitiendo 400Mbits a través de él, eso significa un ancho de banda de 0 a 800MHz o 800MHz. Y cualquier otra señal entre 0 y 800MHz interferirá con su transmisión.

(Hay sistemas de comunicación llamados " espectro ensanchado " que realmente funcionan de esta manera, pero lo ignoraremos Con el debido cuidado, también puede transmitir N bits como señales de activación / desactivación en ancho de banda N / 2, y utilizar más niveles para reducir aún más el ancho de banda, pero concentrémonos en el punto básico: la información necesita ancho de banda).

Si lo convertías en bajada, la banda lateral inferior se ejecutaría de -399 a 1 MHz, la superior de 1 a 401MHz. La parte de "frecuencia negativa" también se denomina "plegamiento espectral" y da como resultado una señal de hasta 399MHz que, al estar superpuesta en la banda lateral superior, es muy difícil de decodificar; la información no se pierde realmente, pero probablemente se corrompe más allá de la reparación.

Más generalmente, transmitiría una velocidad más baja a través de esta portadora: digamos 0.5 millones de bits / segundo, en una portadora de 400MHz, en ancho de banda de 1MHz (399.5 a 400.5 MHz).

Y en este caso, cuando realice una conversión descendente a 1 MHz, tendrá una señal entre 0.5MHz y 1.5 MHz (aproximadamente, ¡la banda de AM!) sin información perdida.

La respuesta real depende de lo que quiere decir con conversión descendente.

Si simplemente quiere decir mezclar con un oscilador local, entonces, al menos en el caso de IQ, la información no se pierde necesariamente, ya que su señal de banda muy ancha seguirá presente a la salida de una señal perfecta. Mezclador, solo la mitad de su ancho de banda estará ahora en frecuencias negativas.

Si usa solo un único mezclador en lugar de una configuración de IQ doble, entonces esas frecuencias negativas aún están presentes, pero no se pueden distinguir de las frecuencias positivas de la misma magnitud, por lo que la confusión podría decirse que constituiría una pérdida de información.

Sin embargo, la mayoría de los esquemas de conversión reales también incluyen filtros tanto antes como después de la mezcla, y el filtrado es básicamente el acto de desechar intencionalmente información no interesante para concentrarse en la información interesante. Así que eso es pérdida de información; aunque generalmente de un tipo deseable.

Finalmente, debe considerar que todo este procesamiento (analógico, conversión a digital y, a menudo, truncamiento dentro del reino digital también) introduce un error, que también puede conducir fácilmente a la pérdida de información.