אפנון

אִפְנוּן (באנגלית: Modulation) הוא תהליך שינוי של גל מחזורי, הנקרא גל נושא, שהוא לרוב גל סינוסי בתדר הגבוה מזה של המידע המאופנן, באמצעות אות המייצג את המידע אותו מבקשים להעביר. הרכיב באמצעותו מתבצעת פעולת האפנון קרוי אַפְנָן (modulator).

הצורך באפנון

אפנון אותות נדרש בתקשורת משלוש סיבות עיקריות:

לא ניתן להעביר כל אות באופן ישיר (דרך מוליך או כקרינה אלקטרומגנטית) משום שמכשירי השידור והקליטה רגישים רק לתחומי תדר מסוימים, וכמו כן התווך בו עובר האות אינו מעביר בצורה טובה את כל התדרים, ובפרט לא את תדר האפס. בעזרת אפנון ניתן לבצע הזזות בתדר ולעבוד בתדרים השונים מאלה שמכיל האות אותו אנו מעבירים.
לאחר אפנון ניתן לבצע ריבוב תדרים ולהעביר אותות רבים בו זמנית מבלי שהם יפריעו זה לזה. לדוגמה, שידור תחנות רדיו רבות דרך האוויר או קיום שיחות טלפון רבות דרך אותה תשתית.
בשביל לשדר אות מידע בתדר הדיבור, נצטרך אנטנה גדולה מאוד, מה שיהפוך את מערכת השידור לגדולה.

שיטות אפנון אנלוגיות

באפנון אותות אנלוגים, המידע המאפנן, הגל הנישא, הוא רציף.

AM (אפנון משרעת) – האות הנישא מיוצג על ידי שינויים במשרעתו של גל.
FM (אפנון תדר) – האות הנישא מיוצג על ידי שינויים בתדר של גל.
PM (אפנון מופע) – האות הנישא מיוצג על ידי שינויים במופע (פאזה) של גל.
QAM – שני אותות נישאים מיוצגים על ידי שינויים במשרעות של הגל הנושא ושל הגל הנבדל ממנו במופע בן 90°. שקול לשימוש ב-AM ו-PM יחדיו.

כאשר מדובר באותות אנלוגיים, ישנה שקילות בין FM ו-PM.

שיטות אפנון דיגיטליות

אפנון של מידע ספרתי נקרא בדרך כלל מִפתּוּחַ (keying). באפנון דיגיטלי הגל הנושא האנלוגי מאופנן על ידי רצף של סיביות בשיטות שונות. השינויים בגל הנושא הם מתוך קבוצה קבועה של 2^M אפשרויות (סימבולים) המייצגים צירופים שונים של M סיביות.

ASK היא שיטה המשנה את עוצמת הגל-הנושא על מנת לייצג נתונים דיגיטליים (בדומה ל-AM). המימוש הפשוט ביותר מעביר את הביט "1" כגל הנושא עצמו, ואת הביט "0" כהפסקה בגל הנושא. במימוש זה משתמשים חובבי הרדיו לשידור קוד מורס על ידי משדר פשוט ביותר המשדר גל נושא ממותג על ידי מפסק ידני – מפתח מורס. מימושים מורכבים יותר מייצגים צירופים שונים של ביטים על ידי עוצמות שונות של הגל הנושא (ככל שיש שימוש ביותר רמות-עוצמה של הגל הנושא כך עולה הסיכוי לשגיאה בתקשורת).
FSK היא שיטה המייצגת ביטים באמצעות שינויים בדידים בתדר של הגל הנושא, כאשר כל שינוי בתדר מייצג ביט או צירוף מסוים של ביטים.
PSK היא שיטה המייצגת ביטים באמצעות שינויים בדידים במופע של הגל הנושא, כאשר כל שינוי מייצג ביט או צירוף מסוים של ביטים.
QAM היא שיטה המשתמשת בשני גלים-נושאים, שביניהם יש הפרש פאזה של 90°. כל אחד מהגלים הנ"ל משנה את משרעתו על מנת לייצג צירופים שונים של ביטים. צירופי המשרעות האפשריים נקבעים מראש.

גילוי

עקיבת מעטפת לגילוי אות מאופנן משרעת

על מנת לחלץ את האות המקורי מהגל הנקלט, דרוש תהליך ההפוך לתהליך האפנון הקרוי גילוי או מיצוי (Demodulation). לכל שיטת אפנון יש שיטת גילוי המתאימה לה. לדוגמה, שיטת הגילוי הבסיסית לאפנון המשרעת נקראת עקיבת מעטפת. שיטה זו מתבססת על דיודות המרכיבות מיישר זרם, ומעגל RC הנותן תגובה דועכת מעריכית. התוצאה היא דעיכה אחרי כל מקסימום של הגל הנושא, הדומה למעטפת הגל המאופנן שהיא האות המקורי.

ראו גם

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא אפנון בוויקישיתוף

אפנון, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)
אפנון (אלקטרוניקה), דף שער בספרייה הלאומית