Question 1(a) [3 marks]

મોડ્યુલેશનની વ્યાખ્યા આપો અને તેની જરૂરિયત સમજાવો.

Answer: મોડ્યુલેશન એ ઉચ્ચ આવૃત્તિની કેરિયર સિગ્નલના એક અથવા વધુ ગુણધર્મોને માહિતી ધરાવતા મોડ્યુલેટિંગ સિગ્નલ સાથે બદલવાની પ્રક્રિયા છે.

Table: મોડ્યુલેશનની જરૂરિયત

જરૂરિયાત	સમજૂતી
એન્ટેના સાઈઝ ઘટાડવા	આવૃત્તિ વધારીને વ્યવહારિક એન્ટેના સાઈઝ (λ/4) મેળવવા
સિગ્નલ પ્રસારણ	ઉચ્ચ આવૃત્તિઓ વાતાવરણમાં વધુ દૂર સુધી પ્રવાસ કરે છે
મલ્ટિપ્લેક્સિંગ	એક સાથે ઘણા સિગ્નલ્સને ટ્રાન્સમિટ કરવાની મંજૂરી આપે છે
દખલગીરી ઘટાડવી	સિગ્નલને ઓછા નોઈઝ/ઇન્ટરફેરન્સવાળા બેન્ડમાં શિફ્ટ કરે છે
બેન્ડવિડ્થ ફાળવણી	વિવિધ સેવાઓ દ્વારા સ્પેક્ટ્રમના કાર્યક્ષમ ઉપયોગને સક્ષમ બનાવે છે

મેમરી ટ્રીક: "ASPIM" - Antenna size, Signal propagation, Proper multiplexing, Interference reduction, Manage bandwidth

Question 1(b) [4 marks]

કોમ્યુનીકેશન સિસ્ટમનો બ્લોક ડાયાગ્રામ દોરો અને સમજાવો.

Answer: કોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમ માહિતીને સ્ત્રોતથી ચેનલ મારફતે ગંતવ્ય સુધી પહોંચાડે છે.

કોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમ

Table: કોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમના ઘટકો

ઘટક	કાર્ય
માહિતી સ્ત્રોત	ટ્રાન્સમિટ કરવા માટેનો સંદેશ ઉત્પન્ન કરે છે (અવાજ, વિડિઓ, ડેટા)
ટ્રાન્સમીટર	સંદેશને યોગ્ય સિગ્નલમાં રૂપાંતરિત કરે છે (મોડ્યુલેશન, કોડિંગ)
ચેનલ	માધ્યમ જેમાં સિગ્નલ પ્રવાસ કરે છે (તાર, ફાઇબર, હવા)
નોઈઝ સ્ત્રોત	અવાંછિત સિગ્નલ જે ટ્રાન્સમિટ કરેલા સિગ્નલને બગાડે છે
રીસીવર	પ્રાપ્ત સિગ્નલમાંથી મૂળ સંદેશ કાઢે છે (ડીમોડ્યુલેશન)
ગંતવ્ય	જ્યાં સંદેશ પહોંચાડવામાં આવે છે (માનવ, મશીન)

મેમરી ટ્રીક: "I Try Communicating Neatly, Receive Data" (I-T-C-N-R-D)

Question 1(c) [7 marks]

એમ્પ્લિટ્યુડ મોડ્યુલેશન માટેનાં વોલ્ટેજનુ સુત્ર તારવો.

Answer: એમ્પ્લિટ્યુડ મોડ્યુલેશન કેરિયર સિગ્નલની એમ્પ્લિટ્યુડને મેસેજ સિગ્નલના પ્રમાણમાં બદલે છે.

ગાણિતિક ડેરિવેશન:

ધારો કે કેરિયર સિગ્નલ: c(t) = Ac cos(ωct)
મેસેજ સિગ્નલ: m(t) = Am cos(ωmt)
AM સિગ્નલ: s(t) = Ac[1 + μ·m(t)/Am]cos(ωct)
જ્યાં μ = મોડ્યુલેશન ઇન્ડેક્સ = Am/Ac
m(t) ને સબ્સ્ટિટ્યુટ કરતા: s(t) = Ac[1 + μ·cos(ωmt)]cos(ωct)
વિસ્તારીને: s(t) = Ac·cos(ωct) + μ·Ac·cos(ωmt)·cos(ωct)
આઇડેન્ટિટી (cos A·cos B) વાપરીને: s(t) = Ac·cos(ωct) + (μ·Ac/2)[cos(ωc+ωm)t + cos(ωc-ωm)t]

Diagram: ટાઈમ ડોમેનમાં AM સિગ્નલ

AM વેવફોર્મ

મેમરી ટ્રીક: "CAMDS" - Carrier Amplitude Modulated by Data Signal

Question 1(c) OR [7 marks]

AM માં ટોટલ પાવરનુ સુત્ર તારવો તથા DSB અને SSBમાં થતા પાવર સેવિંગની ગણતરી કરો.

Answer: મોડ્યુલેશન ઇન્ડેક્સ μ વાળા AM સિગ્નલ માટે, કુલ પાવર કેરિયર પાવર અને સાઇડબેન્ડ પાવરનો સમાવેશ કરે છે.

Table: AM માં પાવર ડિસ્ટ્રિબ્યુશન

ઘટક	પાવર ફોર્મ્યુલા	કુલ પાવરની ટકાવારી
કેરિયર	Pc = Ac²/2	1/(1+μ²/2) × 100%
અપર સાઇડબેન્ડ	PUSB = Pc·μ²/4	(μ²/4)/(1+μ²/2) × 100%
લોઅર સાઇડબેન્ડ	PLSB = Pc·μ²/4	(μ²/4)/(1+μ²/2) × 100%
કુલ	PT = Pc(1+μ²/2)	100%

પાવર સેવિંગ્સ ગણતરી:

DSB-SC માં: 100% કેરિયર દબાવવાથી = (Pc/PT)×100% = 1/(1+μ²/2)×100%
- μ = 1 માટે: સેવિંગ = 2/3×100% = 66.67%
SSB માં: એક સાઇડબેન્ડ + કેરિયર દબાવવાથી = (Pc+PLSB)/PT×100% = (1+μ²/4)/(1+μ²/2)×100%
- μ = 1 માટે: સેવિંગ = 5/6×100% = 83.33%

મેમરી ટ્રીક: "CAPS" - Carrier And Power in Sidebands

Question 2(a) [3 marks]

રેડિયો રીસીવરમાં ઇમેજ ફ્રીક્વન્સીને વ્યાખ્યાયિત કરો અને તેને યોગ્ય ઉદાહરણ સાથે સમજાવો.

Answer: ઇમેજ ફ્રીક્વન્સી એ અનચાહતી આવૃત્તિ છે જે સુપરહેટેરોડાઇન રિસીવરમાં ઇચ્છિત સિગ્નલની જેમ જ IF (ઇન્ટરમીડિયેટ ફ્રીક્વન્સી) ઉત્પન્ન કરી શકે છે.

Table: ઇમેજ ફ્રીક્વન્સી

પેરામીટર	ફોર્મ્યુલા	ઉદાહરણ
ઇચ્છિત સિગ્નલ	fs	100 MHz
લોકલ ઓસિલેટર	fLO	110 MHz
IF	fIF = fLO - fs	10 MHz
ઇમેજ ફ્રીક્વન્સી	fimage = fLO + fIF	120 MHz

ઇમેજ ફ્રીક્વન્સી

જો 100 MHz અને 120 MHz બંને સિગ્નલ મોજૂદ હોય, તો બંને 10 MHz IF ઉત્પન્ન કરશે, જેનાથી દખલ થશે.

મેમરી ટ્રીક: "LIDS" - Local oscillator plus/minus IF gives Desired signal and Signal image

Question 2(b) [4 marks]

એન્વેલપ ડિટેક્ટરનો બ્લોક ડાયાગ્રામ દોરો અને સમજાવો.

Answer: એન્વેલપ ડિટેક્ટર AM વેવમાંથી એન્વેલપને અનુસરીને મોડ્યુલેટિંગ સિગ્નલ કાઢે છે.

એન્વેલપ ડિટેક્ટર

Table: એન્વેલપ ડિટેક્ટર ઘટકો

ઘટક	કાર્ય
ડાયોડ	AM સિગ્નલને રેક્ટિફાય કરે છે (પોઝિટિવ હાફ પસાર કરે છે)
કેપેસિટર	રેક્ટિફાઇડ સિગ્નલની પીક વેલ્યુ સુધી ચાર્જ થાય છે
રેસિસ્ટર	RC ટાઇમ કોન્સ્ટન્ટ સાથે કેપેસિટરને ડિસ્ચાર્જ કરે છે
RC વેલ્યુ	1/ωm < RC < 1/ωc (જ્યાં ωm મેસેજ ફ્રીક્વન્સી છે, ωc કેરિયર છે)

મેમરી ટ્રીક: "DRCT" - Diode Rectifies, Capacitor Tracks

Question 2(c) [7 marks]

AM રેડીયો રિસિવરનો બ્લોક ડાયાગ્રામ દોરો અને દરેક બ્લોકનુ કાર્ય વિગતવાર સમજાવો.

Answer: AM રિસીવર રેડિયો સિગ્નલને ઓડિયો આઉટપુટમાં રૂપાંતરિત કરે છે.

AM રેડિયો રિસીવર

Table: AM રિસીવરના બ્લોક્સ

બ્લોક	કાર્ય
એન્ટેના	હવામાંથી ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક સિગ્નલ પકડે છે
RF એમ્પ્લિફાયર	નબળા RF સિગ્નલને એમ્પ્લિફાય કરે છે, સિલેક્ટિવિટી પ્રદાન કરે છે
લોકલ ઓસિલેટર	ઇનકમિંગ સિગ્નલ સાથે મિક્સ કરવા માટે ફ્રીક્વન્સી ઉત્પન્ન કરે છે
મિક્સર	RF અને ઓસિલેટર સિગ્નલને જોડીને IF ઉત્પન્ન કરે છે
IF એમ્પ્લિફાયર	ફિક્સ્ડ IF સિગ્નલને ઉચ્ચ ગેઇન સાથે એમ્પ્લિફાય કરે છે
ડિટેક્ટર	AM કેરિયરમાંથી ઓડિયો સિગ્નલ કાઢે છે
AF એમ્પ્લિફાયર	સ્પીકર ચલાવવા માટે ઓડિયો સિગ્નલ પાવર વધારે છે
સ્પીકર	ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલને અવાજમાં રૂપાંતરિત કરે છે

મેમરી ટ્રીક: "ARMLIDAS" - Antenna Receives, Mixer Links Input and Detector, Audio to Speaker

Question 2(a) OR [3 marks]

રેડીયો રીસિવર ની કોઈ પણ ચાર લાક્ષણીકતાઓ વ્યાખ્યાયીત કરો.

Answer:

Table: રેડિયો રિસીવરની લાક્ષણિકતાઓ

લાક્ષણિકતા	વ્યાખ્યા
સેન્સિટિવિટી	માનક આઉટપુટ ઉત્પન્ન કરતી ન્યૂનતમ સિગ્નલ સ્ટ્રેન્થ
સિલેક્ટિવિટી	ઇચ્છિત સિગ્નલને અડજાસન્ટ ચેનલોથી અલગ કરવાની ક્ષમતા
ફિડેલિટી	મૂળ મોડ્યુલેટિંગ સિગ્નલને ચોકસાઈથી પુનઃઉત્પાદિત કરવાની ક્ષમતા
ઇમેજ રિજેક્શન	ઇમેજ ફ્રીક્વન્સી સિગ્નલને નકારવાની ક્ષમતા
સિગ્નલ-ટુ-નોઇઝ રેશિયો	ઇચ્છિત સિગ્નલ પાવરનો નોઇઝ પાવર સાથેનો ગુણોત્તર

મેમરી ટ્રીક: "SSFIS" - Super Sensitive Fidelity with Image Suppression

Question 2(b) OR [4 marks]

FM ડીટેક્શન માટેની રેશિયો ડીટેક્ટર સર્કિટ સમજાવો.

Answer: રેશિયો ડિટેક્ટર FM સિગ્નલમાંથી એમ્પ્લિટ્યુડ વેરિએશન્સને અવગણીને ઓડિયો કાઢે છે.

રેશિયો ડિટેક્ટર

Table: રેશિયો ડિટેક્ટર ઘટકો

ઘટક	કાર્ય
ટ્રાન્સફોર્મર	ફ્રીક્વન્સી ડેવિએશનના પ્રમાણમાં ફેઝ શિફ્ટ ઉત્પન્ન કરે છે
ડાયોડ્સ	વોલ્ટેજ રેશિયો ઉત્પન્ન કરવા માટે વિરુદ્ધ ધ્રુવતા સાથે ગોઠવાયેલા છે
સ્ટેબિલાઇઝિંગ કેપેસિટર	AM વેરિએશન્સને દબાવવા માટે મોટી વેલ્યુ (10μF)
RC નેટવર્ક	વોલ્ટેજના રેશિયોમાંથી ઓડિયો સિગ્નલ કાઢે છે

મેમરી ટ્રીક: "RADS" - Ratio detector Avoids Disturbance from Strength variations

Question 2(c) OR [7 marks]

સુપર હેટરોડાઈન રીસિવર નો બ્લોક ડાયાગ્રામ દોરો અને વિગતવાર સમજુતિ આપો.

Answer: સુપરહેટરોડાઇન રિસીવર બધા ઇનકમિંગ RF સિગ્નલને બેટર એમ્પ્લિફિકેશન માટે ફિક્સ્ડ IF માં રૂપાંતરિત કરે છે.

Table: સુપરહેટરોડાઇન રિસીવર ઘટકો

બ્લોક	કાર્ય
એન્ટેના	RF સિગ્નલ પકડે છે
RF એમ્પ્લિફાયર	ઇચ્છિત ફ્રીક્વન્સી બેન્ડને એમ્પ્લિફાય અને પસંદ કરે છે
લોકલ ઓસિલેટર	IF વેલ્યુ દ્વારા સિગ્નલની ઉપર/નીચે ફ્રીક્વન્સી ઉત્પન્ન કરે છે
મિક્સર	IF ઉત્પન્ન કરવા માટે સિગ્નલ અને ઓસિલેટરને હેટરોડાઇન કરે છે
IF એમ્પ્લિફાયર	ફિક્સ્ડ ફ્રીક્વન્સી પર મોટાભાગનો ગેઇન અને સિલેક્ટિવિટી પ્રદાન કરે છે
ડિટેક્ટર	મૂળ મોડ્યુલેટિંગ સિગ્નલ પુનઃપ્રાપ્ત કરે છે
AGC	ઓટોમેટિક ગેઇન કંટ્રોલ - સ્થિર આઉટપુટ લેવલ જાળવે છે
AF એમ્પ્લિફાયર	સ્પીકર ચલાવવા માટે ઓડિયો એમ્પ્લિફાય કરે છે
સ્પીકર	ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલને અવાજમાં રૂપાંતરિત કરે છે

મેમરી ટ્રીક: "ARMLIADS" - Antenna Receives, Mixer Links, Intermediate Amplifies, Detector Separates

Question 3(a) [3 marks]

નિચે આપેલા સિગ્નલનુ ટાઈમ અને ફ્રીક્વંસી ડોમેઈનમાં દોરો ૧.એનાલોગ સિગ્નલ (સાઈન) ૨.ડિજિટલ સિગ્નલ (સ્ક્વેર)

Answer:

Table: સિગ્નલ રેપ્રેઝન્ટેશન

સિગ્નલ ટાઇપ	ટાઇમ ડોમેઇન	ફ્રીક્વન્સી ડોમેઇન
સાઇન વેવ	સાઇન્યુસોઇડલ કર્વ	ફ્રીક્વન્સી f પર સિંગલ સ્પાઇક
સ્ક્વેર વેવ	અલ્ટરનેટિંગ લેવલ્સ	ફંડામેન્ટલ અને ઓડ હાર્મોનિક્સ (1/n પેટર્ન)

Diagram: સિગ્નલ રેપ્રેઝન્ટેશન

સિગ્નલ રેપ્રેઝન્ટેશન

મેમરી ટ્રીક: "SOFT" - Sine has One Frequency, square has Timeless harmonics

Question 3(b) [4 marks]

સેમ્પલિંગ થિયોરમ સમજાવો.

Answer: સેમ્પલિંગ થિયરમ સેમ્પલમાંથી અચૂક સિગ્નલ પુનઃનિર્માણ માટેની શરતો જણાવે છે.

Table: સેમ્પલિંગ થિયોરમ

પાસું	વર્ણન
સ્ટેટમેન્ટ	સિગ્નલને સંપૂર્ણપણે પુનઃનિર્માણ કરવા માટે, સેમ્પલિંગ ફ્રીક્વન્સી સિગ્નલમાં સૌથી ઉંચી ફ્રીક્વન્સીની ઓછામાં ઓછી બે ગણી હોવી જોઈએ
નાઇક્વિસ્ટ રેટ	fs ≥ 2fmax (ન્યૂનતમ સેમ્પલિંગ ફ્રીક્વન્સી)
અલાયસિંગ	વિકૃતિ જે નાઇક્વિસ્ટ રેટથી નીચે સેમ્પલિંગ કરવાથી થાય છે
ઉદાહરણ	અવાજ (300-3400 Hz) માટે, fs ≥ 6.8 kHz (સામાન્ય રીતે 8 kHz)

Diagram: અલાયસિંગ ઇફેક્ટ

અલાયસિંગ ઇફેક્ટ

મેમરી ટ્રીક: "SNAP" - Sample at Nyquist And Prevent aliasing

Question 3(c) [7 marks]

PAM, PPM અને PWM સમજાવો.

Answer: આ પલ્સ મોડ્યુલેશન ટેકનિક્સ છે જ્યાં પલ્સના પેરામિટરને બદલવામાં આવે છે.

Table: પલ્સ મોડ્યુલેશન પ્રકારો

પ્રકાર	ફુલ ફોર્મ	બદલાયેલ પેરામિટર	લાક્ષણિકતાઓ
PAM	પલ્સ એમ્પ્લિટ્યુડ મોડ્યુલેશન	એમ્પ્લિટ્યુડ	એનાલોગ સિગ્નલનું સીધું સેમ્પલિંગ
PPM	પલ્સ પોઝિશન મોડ્યુલેશન	પોઝિશન/ટાઇમ	PAM કરતાં બેટર નોઇઝ ઇમ્યુનિટી
PWM	પલ્સ વિડ્થ મોડ્યુલેશન	વિડ્થ/અવધિ	શ્રેષ્ઠ નોઇઝ ઇમ્યુનિટી, કંટ્રોલ સિસ્ટમ્સમાં વ્યાપકપણે વપરાય છે

Diagram: પલ્સ મોડ્યુલેશન ટેકનિક્સ

પલ્સ મોડ્યુલેશન

મેમરી ટ્રીક: "AAA-PPW" - Amplitude, Position, Width are modulated in PAM, PPM, PWM

Question 3(a) OR [3 marks]

નાઈક્વિસ્ટ રેટની વ્યાખ્યા આપી સમજાવો.

Answer: નાઇક્વિસ્ટ રેટ એ અચૂક સિગ્નલ પુનઃનિર્માણ માટે જરૂરી ન્યૂનતમ સેમ્પલિંગ ફ્રીક્વન્સી છે.

Table: નાઇક્વિસ્ટ રેટ

પાસું	વર્ણન
વ્યાખ્યા	અલાયસિંગ ટાળવા માટે જરૂરી ન્યૂનતમ સેમ્પલિંગ ફ્રીક્વન્સી (fs = 2fmax)
અસરો	નાઇક્વિસ્ટ રેટથી નીચે સેમ્પલિંગ કરવાથી અપરિવર્તનીય વિકૃતિ થાય છે
ફોર્મ્યુલા	fs ≥ 2fmax જ્યાં fmax સિગ્નલમાં સૌથી ઉંચી ફ્રીક્વન્સી છે
એપ્લિકેશન	CD ઓડિયો: 20 kHz ઓડિયો માટે 44.1 kHz સેમ્પલિંગ

મેમરી ટ્રીક: "TANS" - Twice As Needed for Sampling

Question 3(b) OR [4 marks]

ક્વોન્ટાઈઝેશન પ્રોસેસ વિગતવાર સમજાવો.

Answer: ક્વોન્ટાઇઝેશન એનાલોગ-ટુ-ડિજિટલ કન્વર્ઝનમાં સેમ્પલ કરેલા મૂલ્યોને ડિસ્ક્રીટ એમ્પ્લિટ્યુડ લેવલ્સ આપે છે.

Table: ક્વોન્ટાઇઝેશન પ્રોસેસ

સ્ટેપ	વર્ણન
સેમ્પલિંગ	કન્ટિન્યુઅસ સિગ્નલમાંથી ડિસ્ક્રીટ-ટાઇમ સેમ્પલ લેવાય છે
લેવલ એસાઇનમેન્ટ	દરેક સેમ્પલને નજીકના ક્વોન્ટાઇઝેશન લેવલમાં એસાઇન કરવામાં આવે છે
ક્વોન્ટાઇઝેશન એરર	વાસ્તવિક અને ક્વોન્ટાઇઝ કરેલા મૂલ્ય વચ્ચેનો તફાવત
ક્વોન્ટાઇઝેશન નોઇઝ	સિગ્નલમાં ત્રુટિઓની આંકડાકીય અસર
રિઝોલ્યુશન	બિટ્સની સંખ્યા દ્વારા નક્કી થાય છે (n બિટ્સ માટે 2ⁿ લેવલ્સ)

Diagram: ક્વોન્ટાઇઝેશન પ્રોસેસ

ક્વોન્ટાઇઝેશન પ્રોસેસ

મેમરી ટ્રીક: "SLERN" - Sample, Level assign, Error occurs, Resolution determines Noise

Question 3(c) OR [7 marks]

આઈડિયલ, નેચરલ અને ફ્લેટ ટોપ સેમ્પલિંગ સમજાવો.

Answer: આ સેમ્પલિંગ પ્રક્રિયાના વિવિધ વ્યવહારિક અમલીકરણો છે.

Table: સેમ્પલિંગ પ્રકારોની તુલના

પ્રકાર	વર્ણન	લાક્ષણિકતાઓ	ગાણિતિક રજૂઆત
આઇડિયલ	શૂન્ય વિડ્થ પર તત્કાલિક સેમ્પલ્સ	સૈદ્ધાંતિક કન્સેપ્ટ, ભૌતિક રીતે વાસ્તવિક નથી	s(t) = m(t) × ∑δ(t-nTs)
નેચરલ	સેમ્પલ્સ પલ્સ ટ્રેનને મોડ્યુલેટ કરે છે	એનાલોગ સ્વિચનો ઉપયોગ કરીને વ્યવહારિક અમલીકરણ	s(t) = m(t) × p(t)
ફ્લેટ-ટોપ	આગલા સેમ્પલ સુધી સેમ્પલનું મૂલ્ય જાળવે છે	અમલીકરણ માટે સૌથી સરળ, સેમ્પલ-એન્ડ-હોલ્ડ સર્કિટ	s(t) = ∑m(nTs)[u(t-nTs)-u(t-(n+1)Ts)]

Diagram: સેમ્પલિંગ પ્રકારો

સેમ્પલિંગ પ્રકારો

મેમરી ટ્રીક: "INF" - Ideal is theoretical, Natural is practical, Flat-top holds values

Question 4(a) [3 marks]

PCMનાં ફાયદાઓ અને ગેરફાયદફાઓ લખો.

Answer:

Table: PCM ફાયદા અને ગેરફાયદા

ફાયદા	ગેરફાયદા
ઉચ્ચ નોઇઝ ઇમ્યુનિટી	વધારે બેન્ડવિડ્થની જરૂર પડે છે
બેટર સિગ્નલ ક્વોલિટી	જટિલ સર્કિટરી
ડિજિટલ સિસ્ટમ્સ સાથે સુસંગત	ક્વોન્ટાઇઝેશન નોઇઝ
સુરક્ષિત કોમ્યુનિકેશન શક્ય	ઉચ્ચ પાવર વપરાશ
ડિગ્રેડેશન વિના રીજનરેટ થઈ શકે છે	સિન્ક્રોનાઇઝેશનની જરૂર પડે છે

Diagram: PCM ફાયદા અને ગેરફાયદા

PCM ફાયદા અને ગેરફાયદા

મેમરી ટ્રીક: "NICHE" vs "BCQPS" - Noise immunity, Integration, Complex circuitry, Higher bandwidth, Error correction vs Bandwidth, Cost, Quantization, Power, Synchronization

Question 4(b) [4 marks]

ડેલ્ટા મોડ્યુલેશનનો બ્લોક ડાયાગ્રામ દોરો અને સમજાવો.

Answer: ડેલ્ટા મોડ્યુલેશન 1-બિટ ક્વોન્ટાઇઝેશનનો ઉપયોગ કરીને માત્ર સિગ્નલ લેવલમાં ફેરફારને ટ્રાન્સમિટ કરે છે.

ડેલ્ટા મોડ્યુલેશન

Table: ડેલ્ટા મોડ્યુલેશન ઘટકો

બ્લોક	કાર્ય
કમ્પેરેટર	ઇનપુટને પ્રેડિક્ટેડ વેલ્યુ સાથે સરખાવે છે
1-બિટ ક્વોન્ટાઇઝર	જો તફાવત પોઝિટિવ હોય તો 1, નેગેટિવ હોય તો 0 આઉટપુટ કરે છે
ઇન્ટિગ્રેટર	ઇનપુટને ટ્રેક કરવા માટે સ્ટેપ વેલ્યુઓને એકત્રિત કરે છે
ડિલે	તુલના માટે અગાઉનો આઉટપુટ પ્રદાન કરે છે

મેમરી ટ્રીક: "CQID" - Compare, Quantize with 1-bit, Integrate, Delay

Question 4(c) [7 marks]

PCM, DM અને DPCM ને સરખાવો.

Answer:

Table: ડિજિટલ મોડ્યુલેશન ટેકનિક્સની તુલના

પેરામિટર	PCM	DM	DPCM
સેમ્પલ દીઠ બિટ્સ	8-16 બિટ્સ	1 બિટ	4-6 બિટ્સ
બેન્ડવિડ્થ	સૌથી વધુ	સૌથી ઓછી	મધ્યમ
સિગ્નલ-ટુ-નોઇઝ રેશિયો	સૌથી વધુ	સૌથી ઓછો	મધ્યમ
સર્કિટ જટિલતા	ઉચ્ચ	સરળ	મધ્યમ
સેમ્પલિંગ રેટ	નાઇક્વિસ્ટ	નાઇક્વિસ્ટનો ગુણક	નાઇક્વિસ્ટ
એરર ટાઇપ્સ	ક્વોન્ટાઇઝેશન એરર	સ્લોપ ઓવરલોડ, ગ્રેન્યુલર નોઇઝ	પ્રેડિક્શન એરર
એપ્લિકેશન્સ	CD ઓડિયો, ડિજિટલ ટેલિફોની	ઓછી-ક્વોલિટી વૉઇસ	સ્પીચ, વિડિયો કોડિંગ

મેમરી ટ્રીક: "PCM-DM-DPCM: More Bits Better Quality, More Complexity Needed"

Question 4(a) OR [3 marks]

DPCM સમજાવો.

Answer: ડિફરેન્શિયલ પલ્સ કોડ મોડ્યુલેશન વાસ્તવિક અને પ્રિડિક્ટેડ સેમ્પલ વચ્ચેના તફાવતને એન્કોડ કરે છે.

Table: DPCM લાક્ષણિકતાઓ

પાસું	વર્ણન
મૂળભૂત સિદ્ધાંત	વાસ્તવિક અને પ્રિડિક્ટેડ મૂલ્ય વચ્ચેના તફાવતને એન્કોડ કરે છે
પ્રિડિક્ટર	વર્તમાન મૂલ્યની આગાહી કરવા માટે અગાઉના સેમ્પલ્સનો ઉપયોગ કરે છે
ફાયદો	PCM કરતાં ઓછા બિટ્સની જરૂર પડે છે (કોરિલેશનનો ઉપયોગ કરે છે)
બિટ રેટ ઘટાડો	PCM ની તુલનામાં સામાન્ય રીતે 25-50%
એપ્લિકેશન્સ	સ્પીચ કોડિંગ, ઇમેજ કમ્પ્રેશન

DPCM સિસ્ટમ

મેમરી ટ્રીક: "DPCM: Difference Predicted, Correlation Matters"

Question 4(b) OR [4 marks]

ડેલ્ટા મોડ્યુલેશનનાં ફાયદાઓ અને ગેરફાયદાઓ લખો.

Answer:

Table: ડેલ્ટા મોડ્યુલેશન - ફાયદા અને ગેરફાયદા

ફાયદા	ગેરફાયદા
સરળ અમલીકરણ	સ્લોપ ઓવરલોડ ડિસ્ટોર્શન
નીચો બિટ રેટ	ઓછી એમ્પ્લિટ્યુડ પર ગ્રેન્યુલર નોઇઝ
સિંગલ બિટ ટ્રાન્સમિશન	મર્યાદિત ડાયનેમિક રેન્જ
ચેનલ એરર સામે મજબૂત	ઉચ્ચ સેમ્પલિંગ રેટની જરૂર પડે છે
ઓછી જટિલતા વાળું હાર્ડવેર	PCM કરતાં નીચો SNR

મેમરી ટ્રીક: "SLSRL" vs "SGLSH" - Simple, Low bit-rate, Single bit, Robust, Low cost vs Slope overload, Granular noise, Limited range, Sampling high, SNR low

Question 4(c) OR [7 marks]

બેઝિક PCM-TDM સિસ્ટમનો બ્લોક ડાયાગ્રામ સમજાવો.

Answer: PCM-TDM મલ્ટિપલ ડિજિટાઇઝ્ડ સિગ્નલ્સને એક સિંગલ હાઇ-સ્પીડ ચેનલમાં જોડે છે.

PCM-TDM સિસ્ટમ

Table: PCM-TDM સિસ્ટમ ઘટકો

બ્લોક	કાર્ય
PCM એન્કોડર	એનાલોગ સિગ્નલને ડિજિટલમાં રૂપાંતરિત કરે છે (સેમ્પલિંગ, ક્વોન્ટાઇઝેશન, કોડિંગ)
TDM મલ્ટિપ્લેક્સર	મલ્ટિપલ PCM સ્ટ્રીમ્સને સિંગલ હાઇ-સ્પીડ સ્ટ્રીમમાં જોડે છે
ટ્રાન્સમિશન ચેનલ	સિગ્નલ ટ્રાન્સમિશન માટેનું માધ્યમ
TDM ડીમલ્ટિપ્લેક્સર	ટાઇમ-મલ્ટિપ્લેક્સ્ડ સ્ટ્રીમને પાછા વ્યક્તિગત ચેનલ્સમાં અલગ કરે છે
PCM ડિકોડર	ડિજિટલને પાછું એનાલોગમાં રૂપાંતરિત કરે છે (ડિકોડિંગ, ફિલ્ટરિંગ)
સિન્ક્રોનાઇઝેશન	ક્લોક અને ફ્રેમ સિન્ક સિગ્નલ્સ યોગ્ય ડીમલ્ટિપ્લેક્સિંગ સુનિશ્ચિત કરે છે
ફ્રેમ સ્ટ્રક્ચર	બધા ચેનલ્સના સેમ્પલ્સ અને સિન્ક બિટ્સ ધરાવે છે

મેમરી ટ્રીક: "PETDSF" - PCM Encodes, TDM combines, Digital transmits, Separation occurs, Frames synchronize

Question 5(a) [3 marks]

અડેપ્ટિવ ડેલ્ટા મોડ્યુલેશન સમજાવો.

Answer: અડેપ્ટિવ ડેલ્ટા મોડ્યુલેશન સિગ્નલની લાક્ષણિકતાઓના આધારે સ્ટેપ સાઇઝને એડજસ્ટ કરે છે.

Table: અડેપ્ટિવ ડેલ્ટા મોડ્યુલેશન

ફીચર	વર્ણન
મૂળભૂત સિદ્ધાંત	સિગ્નલના સ્લોપ અનુસાર સ્ટેપ સાઇઝ બદલે છે
સ્ટેપ સાઇઝ કંટ્રોલ	જ્યારે સમાન બિટ પેટર્ન રિપીટ થાય (સિગ્નલ ઝડપથી બદલાઈ રહ્યો હોય) ત્યારે વધારો કરે છે
ફાયદા	ઘટાડેલ સ્લોપ ઓવરલોડ અને ગ્રેન્યુલર નોઇઝ
અમલીકરણ	બિટ પેટર્ન શોધવા માટે શિફ્ટ રજિસ્ટરનો ઉપયોગ કરે છે
પરફોર્મન્સ	સ્ટાન્ડર્ડ DM કરતાં બેટર SNR

Diagram: સ્ટેપ સાઇઝ એડેપ્ટેશન

અડેપ્ટિવ ડેલ્ટા મોડ્યુલેશન

મેમરી ટ્રીક: "ASSG" - Adaptive Step Size Gives better performance

Question 5(b) [4 marks]

ટર્મ વ્યાખ્યાયિત કરો ૧.રેડિએશન પેટર્ન ૨.એન્ટેના ગેઈન

Answer:

Table: એન્ટેના ટર્મ્સ

ટર્મ	વ્યાખ્યા	લાક્ષણિકતાઓ
રેડિએશન પેટર્ન	સ્પેસમાં એન્ટેનાના રેડિએશન પ્રોપર્ટીઝની ગ્રાફિકલ રજૂઆત	રેડિએટેડ પાવરની દિશાત્મક નિર્ભરતા દર્શાવે છે
એન્ટેના ગેઇન	ચોક્કસ દિશામાં રેડિયો એનર્જીને નિર્દેશિત કરવા અથવા કેન્દ્રિત કરવાની એન્ટેનાની ક્ષમતાનું માપ	dB માં વ્યક્ત, આઇસોટ્રોપિક રેડિએટરની (dBi) સરખામણી

Diagram: રેડિએશન પેટર્ન ટાઇપ્સ

રેડિએશન પેટર્ન

મેમરી ટ્રીક: "RPGD" - Radiation Pattern shows Gain Direction

Question 5(c) [7 marks]

બેઝ સ્ટેશન અને મોબાઈલ સ્ટેશન એન્ટેના સમજાવો.

Answer: વાયરલેસ કોમ્યુનિકેશન સિસ્ટમ્સમાં વિવિધ એન્ટેના ડિઝાઇન વિવિધ હેતુઓ માટે સેવા આપે છે.

Table: બેઝ સ્ટેશન અને મોબાઇલ સ્ટેશન એન્ટેનાની તુલના

પેરામિટર	બેઝ સ્ટેશન એન્ટેના	મોબાઇલ સ્ટેશન એન્ટેના
ઊંચાઈ	15-50 મીટર	2 મીટરથી ઓછી
ગેઇન	ઉચ્ચ (10-20 dBi)	નીચો (0-3 dBi)
પેટર્ન	સેક્ટોરલ (120° સેક્ટર્સ)	ઓમ્નિડાયરેક્શનલ
સાઇઝ	મોટા એરે	કોમ્પેક્ટ, ઇન્ટિગ્રેટેડ
પ્રકારો	પેનલ, યાગી, કોલિનિયર	મોનોપોલ, PIFA, ચિપ
પોલરાઇઝેશન	વર્ટિકલ, ક્રોસ-પોલરાઇઝ્ડ	સામાન્ય રીતે વર્ટિકલ
બીમફોર્મિંગ	વારંવાર વપરાય છે	મૂળભૂત ડિવાઇસમાં ભાગ્યે જ
ડાયવર્સિટી	સ્પેસ/પોલરાઇઝેશન ડાયવર્સિટી	ભાગ્યે જ અમલીકરણ

Diagram: એન્ટેના ટાઇપ્સ

એન્ટેના ટાઇપ્સ

મેમરી ટ્રીક: "BHPSTBD" - Base stations Have Power, Size, Tower mounting, Beamforming, Diversity

Question 5(a) OR [3 marks]

HF, VHF and UHF માટેની ફ્રીક્વન્સી રેન્જ લખો.

Answer:

Table: ફ્રીક્વન્સી બેન્ડ્સ

બેન્ડ	ફ્રીક્વન્સી રેન્જ	વેવલેન્થ	નોંધપાત્ર એપ્લિકેશન્સ
HF	3-30 MHz	100-10 m	શોર્ટવેવ રેડિયો, એમેચ્યોર રેડિયો, એવિએશન
VHF	30-300 MHz	10-1 m	FM રેડિયો, TV ચેનલ્સ 2-13, એર ટ્રાફિક
UHF	300-3000 MHz	1-0.1 m	TV ચેનલ્સ 14-83, મોબાઇલ ફોન્સ, Wi-Fi

Diagram: ફ્રીક્વન્સી બેન્ડ્સ

ફ્રીક્વન્સી બેન્ડ્સ

મેમરી ટ્રીક: "3-30-300-3000" - દરેક બેન્ડ 10 MHz ની પાવરના 3 ગણાથી શરૂ થાય છે

Question 5(b) OR [4 marks]

ટર્મ વ્યાખ્યાયિત કરો ૧.એન્ટેના ડાઈરેક્ટીવીટી ૨.પોલરાઈઝેશન.

Answer:

Table: એન્ટેના પ્રોપર્ટીઝ

ટર્મ	વ્યાખ્યા	લાક્ષણિકતાઓ
ડાયરેક્ટિવિટી	આપેલી દિશામાં રેડિઆશન ઇન્ટેન્સિટીનો સરેરાશ રેડિઆશન ઇન્ટેન્સિટી સાથેનો ગુણોત્તર	dBi માં માપવામાં આવે છે, એન્ટેનાના ફોકસને દર્શાવે છે
પોલરાઇઝેશન	રેડિએટેડ વેવના ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ વેક્ટરનું ઓરિએન્ટેશન	લિનિયર (વર્ટિકલ/હોરિઝોન્ટલ), સર્ક્યુલર, ઇલિપ્ટિકલ

Diagram: એન્ટેના ડાયરેક્ટિવિટી અને પોલરાઇઝેશન

એન્ટેના ડાયરેક્ટિવિટી અને પોલરાઇઝેશન

મેમરી ટ્રીક: "DIVE POLE" - DIrectivity shows Vector Excellence, POLarization shows Electric field

Question 5(c) OR [7 marks]

ગ્રાઉન્ડ વેવ અને સ્કાય વેવ પ્રોપોગેશન વિગતવાર સમજાવો.

Answer: આ નીચલા વાતાવરણમાં રેડિયો વેવ પ્રોપોગેશનના બે પ્રાથમિક મોડ છે.

Table: વેવ પ્રોપોગેશન તુલના

પેરામિટર	ગ્રાઉન્ડ વેવ	સ્પેસ વેવ
ફ્રીક્વન્સી રેન્જ	2 MHz થી નીચે	30 MHz થી ઉપર
ડિસ્ટન્સ કવરેજ	100-300 km	લાઇન-ઓફ-સાઇટ + ડિફ્રેક્શન સુધી મર્યાદિત
પાથ	પૃથ્વીના વક્રતાને અનુસરે છે	ડાયરેક્ટ અને ગ્રાઉન્ડ-રિફ્લેક્ટેડ પાથ
મેકેનિઝમ	પૃથ્વીની સપાટીની આસપાસ ડિફ્રેક્શન	લાઇન-ઓફ-સાઇટ પ્રોપોગેશન વિથ રિફ્લેક્શન
એટેન્યુએશન	ઉચ્ચ (ફ્રીક્વન્સી સાથે વધે છે)	VHF/UHF રેન્જમાં ઓછું
પોલરાઇઝેશન	વર્ટિકલ પોલરાઇઝેશન પસંદગીયુક્ત	વર્ટિકલ અને હોરિઝોન્ટલ બંને વાપરી શકાય
એપ્લિકેશન્સ	AM બ્રોડકાસ્ટિંગ, નેવિગેશન બીકન્સ	TV, FM રેડિયો, માઇક્રોવેવ લિંક્સ
અસર કરતા પરિબળો	ગ્રાઉન્ડ કન્ડક્ટિવિટી, ટેરેન	એન્ટેના ઊંચાઈ, ટેરેન, અવરોધો

Diagram: ગ્રાઉન્ડ વેવ vs સ્પેસ વેવ પ્રોપોગેશન

વેવ પ્રોપોગેશન

ગ્રાઉન્ડ વેવ પ્રોપોગેશન:

પૃથ્વીની સપાટી સાથે પ્રવાસ કરે છે
અંતર સાથે સિગ્નલ સ્ટ્રેન્થ ઘટે છે
જમીન કરતાં સમુદ્ર પર બેટર પ્રોપોગેશન
ગ્રાઉન્ડ કન્ડક્ટિવિટી અને ડાયલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટથી અસર થાય છે
AM બ્રોડકાસ્ટિંગ, મેરિટાઇમ કોમ્યુનિકેશન માટે ઉપયોગ થાય છે

સ્પેસ વેવ પ્રોપોગેશન:

ડાયરેક્ટ વેવ અને ગ્રાઉન્ડ-રિફ્લેક્ટેડ વેવનો સમાવેશ કરે છે
એટ્મોસ્ફેરિક રિફ્રેક્શન દ્વારા રેન્જ વિસ્તારિત થાય છે
રેન્જ ફોર્મ્યુલા: d = √(2Rh) જ્યાં R પૃથ્વીની ત્રિજ્યા છે, h એન્ટેનાની ઊંચાઈ છે
અવરોધો ઉપર ડિફ્રેક્શનથી અસર થાય છે
લાઇન-ઓફ-સાઇટ કોમ્યુનિકેશન જેમ કે TV, FM, માઇક્રોવેવ લિંક્સ માટે ઉપયોગ થાય છે

મેમરી ટ્રીક: "GAFFS" - Ground Adheres to earth, Follows surface, Frequencies low, Short wavelengths