Što je amplitudna modulacija, izvedenice, vrste i primjene

Što je amplitudna modulacija, izvedenice, vrste i primjene

Najraniji AM signal emitirao je 1901. godine inženjer Reginald Fessenden . On je Kanađanin i uzeo je nonstop prijenos svjetlucanja kao i smješten mikrofon na bazi ugljika unutar kabela antene. Zvučni valovi utječu na mikrofon mijenjajući njegov otpor i intenzitet prijenosa. Iako su vrlo jednostavni, signali su se lako čuli na nekoliko stotina metara udaljenosti, iako je zaiskrilo da će se dogoditi oštar zvuk. Do početka neprekinutog signala sinusnog vala, emitiranje se uvelike poboljšalo, a amplitudska modulacija postat će uobičajena za prijenos govora. Trenutno se amplituda koristi za emitiranje zvuka na kratkovalnim, dugim srednjim opsezima, kao i za dvosmjernu radio komunikaciju na UKV-u koja se koristi za zrakoplove.



Što je amplitudna modulacija?

The definicija amplitudne modulacije je, amplituda nosećeg signala proporcionalna (u skladu s) amplitudom ulaznog modulirajućeg signala. U AM postoji modulirajući signal. To se također naziva ulazni signal ili osnovni opseg signala (na primjer, govor). Ovo je signal niske frekvencije kao što smo vidjeli ranije. Postoji još jedan visokofrekventni signal koji se naziva nosilac. Svrha AM je prevesti signal niskofrekventnog osnovnog pojasa u viši frekvencijski signal pomoću nosača . Kao što je ranije spomenuto, visokofrekventni signali mogu se širiti na veće udaljenosti od nižefrekventnih signala. The derivati ​​amplitudne modulacije uključuju sljedeće.


Oblici vala amplitudne modulacije

Valni oblici amplitudne modulacije





Modulirajući signal (ulazni signal) Vm = Vm sin ωmt

Gdje je Vm trenutna vrijednost, a Vm maksimalna vrijednost modulacijskog (ulaznog) signala.



fm je frekvencija modulacijskog (ulaznog) signala i ωm = 2π fm

Signal prijevoznika Vc = Vc bez ωct


Gdje je Vc trenutna vrijednost, a Vc maksimalna vrijednost nosača, fc je frekvencija nosača i ωc = 2π fc.

Analiza valnog oblika AM

Analiza valnog oblika AM

The jednadžba amplitudne modulacije je,

VAM = Vc + Vm = Vc + Vm sin ωmt
vAM = VAM sin θ = VAM bez ωct
= (Vc + Vm sin ωmt) sin ωct
= Vc (1 + m sin ωmt) sin ωct gdje je m dato s m = Vm / Vc

Indeks modulacije

Indeks modulacije definiran je kao omjer amplitude modulacijskog signala i amplitude nosećeg signala. Označava se s „m“

Indeks modulacije m = Vm / Vc

Indeks modulacije poznat je i kao faktor modulacije, koeficijent modulacije ili stupanj modulacije

'M' će imati vrijednost između 0 i 1.

'M' kada se izrazi u postotku naziva se% modulacija.

Vm = Vmax-Vmin / 2

Vc = Vmax-Vm

Vc = Vmax- (Vmax-Vmin / 2) = Vmax + Vmin / 2

Stoga, Vm / Vc = (Vmax-Vmin / Vmax + Vmin)

Kritična modulacija

To se događa kada je indeks modulacije (m) = 1. Napomena, tijekom kritične modulacije Vmin = 0

Kritična modulacija

Kritična modulacija

M = Vm / Vc = (Vmax-Vmin / Vmax + Vmin) = (Vmax / Vmax) = 1

Zamjena V m = 0 Stoga je kod kritične modulacije m = Vm / Vc

Zamjena m = 1. Stoga je kod kritične modulacije Vm = Vc

Što je prekomjerna modulacija i bočne trake AM?

To se može dogoditi kada m> 1

To je (Vm / Vc)> 1 . Stoga Vm> Vc . Drugim riječima, modulirajući signal je veći od signala nosača.

AM signal generirat će nove signale koji se nazivaju bočni opsezi, na frekvencijama koje nisu fc ili fm.

Mi to znamo VAM= (Vc + m Vm sin ωmt) sin ωct

To također znamo m = Vm / Vc . Stoga Vm = m.Vc

Bočni pojasevi AM

Bočne trake AM

Stoga,

Slučaj 1: I ulazni signal i signal nosača sinusni su valovi.

VAM= (Vc + m Vc sin ωmt) sin ωct

= Vc sin ωct + m Vc sin ωmt. Sin ωct

Podsjetiti SinA SinB = 1/2 [cos (A-B) - cos (A + B)]

Stoga VAM = Vc sin ωct + [mVc / 2 cos (ωc - wm) t] ─ [mVc / 2 cos (ωc + wm) t]

Gdje Vc sin ωct je prijevoznik

mVc / 2 cos (ωc - wm) t je donja bočna traka

mVc / 2 cos (ωc + wm) t I bočna traka za večeru

Stoga AM signal ima tri frekvencijske komponente, nosač, gornji bočni pojas i donji bočni pojas.

Slučaj 2: I ulazni signal i signal nosača su cos valovi.

VAM = (Vc + m Vc cos ωmt) cos ωct

= Vc cos ωct + mVc cos ωmt. cos ωct

Podsjetiti Cos A Cos B = 1/2 [cos (A ─B) + cos (A + B)]

Stoga VAM = Vc cos ωct + [mVc / 2 cos (ωc - wm) t] + [mVc / 2 cos (ωc + wm) t]

Gdje Vc cos ωct

mVc / 2 cos (ωc - wm) t je donja bočna traka

mVc / 2 cos (ωc + wm) t bočna traka za večeru

Stoga AM signal ima tri frekvencijske komponente, nosač, gornji bočni pojas i donji bočni pojas

Propusnost AM

Pojasna širina složenog signala poput AM razlika je između njegovih komponenata najviše i najniže frekvencije i izražava se u hercima (Hz). Propusnost se bavi samo frekvencijama.

Kao što je prikazano na sljedećoj slici

Širina pojasa = (fc - fm) - (fc + fm) = 2 fm

Razine snage u nosaču i bočnim trakama

Razine snage u nosačima i bočnim opsezima

Razine snage u nosaču i bočnim trakama

Postoje tri komponente u AM valu. Nemodulirani nosač, USB i LSB.

Ukupna snaga AM je = Snaga u

Nemodulirani nosač + snaga u USB-u + snaga u LSB-u

Ako je R opterećenje, uključite AM = V2c / R + VLSBdva/ R + VUSB2/2

Snaga nosača

Vršna snaga Snaga = Vdvac / R

Vršni napon = Vc, dakle efektivni napon = Vc / √2

RMS snaga nosača = 1 / R [Vc / √2]dva= Vdvac / 2R

RMS snaga u bočnim opsezima

PLSB = PUSB = VSB2 / R = 1 / R [mVc / 2 / √2]dva

= mdva(U)dva/ 8R = mdva/ 4 X Vdvac / 2R

RMS snaga u bočnim opsezima

RMS snaga u bočnim opsezima

Mi to znamo Vdvac / 2R = kom

Stoga StrLSB= mdva/ 4 x kom

Ukupna snaga = vdvac / 2R + m2Vcdva/ 8R + m2Vcdva/ 8R

vdvac / 2R [1 + (m2 / 4) + (m2 / 4)] = Pc [1 + (m2 / 4) + (m2 / 4)]

StrUkupno = Pc [1 + mdva/ dva]

Indeks modulacije u smislu ukupne snage (PTotal) i snage nosača (PC)

PTotal = Pc [1 + mdva/dva]

PTotal / Pc = [1 + mdva/dva]

mdva/ 2 = PUkupno/ Kom - 1

m = √2 (StrUkupno/ Kom - 1)

Učinkovitost prijenosa

U AM-u postoje tri komponente napajanja Pc, PLSB i PUSB

Od njih je PC nemodulirani nosač. Rastrošno je jer uopće ne sadrži informacije.

Dvije bočne trake nose sve korisne informacije i stoga korisnu snagu troše se samo u bočnim trakama

Učinkovitost (η)

Omjer prenesene snage koji sadrži korisne informacije (PLSB + PUSB) i ukupne prenesene snage .

Učinkovitost prijenosa = (strLSB+ PUSB) / (PTukupno)

η = Pc [mdva/ 4 + mdva/ 4] / kom [1 = mdva/ 2] = mdva/ 2 + mdva

η% = (mdva/ 2 + mdva) X 100

Demodulacija amplitude

Inverzna strana modulatora i on oporavlja (dekodira) izvorni signal (kakav je bio modulacijski signal na kraju odašiljača) iz primljenog AM signala.

Detektor omotača

AM je jednostavan val, i detektor je demodulator. Oporavlja izvorni signal (kakav je bio modulacijski signal na kraju odašiljača) iz primljenog AM signala. The detektor se sastoji od jednostavan poluvalni ispravljač koji ispravlja primljeni AM signal. Nakon toga slijedi a niskopropusni filtar koji uklanja (zaobilazi) visokofrekventni oblik nosača primljenog signala. Rezultirajući izlaz niskopropusnog filtra bit će izvorni ulazni (modulirajući) signal.

Detektor omotača

Detektor omotača

Dolazni AM signal je transformatorski spojeni HW ispravljač koji provodi tijekom pozitivnih ciklusa AM i prekida negativne cikluse AM. Kondenzatorski filtrira C filtrira (zaobilazi) visokofrekventni nosač (fc) i dopušta samo nižu frekvenciju (fm). Tako, filtar izlaz je izvorni ulazni (modulirajući) signal.

Vrste amplitudne modulacije

Različita vrste amplitudskih modulacija uključuju sljedeće.

1) Dvostruka modulacija potisnutog nosača (DSB-SC)

  • Odabrani val sastoji se samo od gornje i donje bočne trake
  • Ali zahtjev za propusnošću kanala je isti kao i prije.

2) Jednostranska (SSB) modulacija

  • Modulacijski val sastoji se samo od gornjeg bočnog pojasa ili donjeg bočnog pojasa.
  • Za prevođenje spektra modulirajućeg signala na novo mjesto u frekvencijskoj domeni.

3) Modulacija bočnog pojasa (VSB)

  • Jedna bočna traka prolazi gotovo u potpunosti i zadržava se samo trag druge bočne trake.
  • Potrebna propusnost kanala malo je veća od propusnosti poruke za iznos jednak širini ruševnog bočnog pojasa.

Prednosti i nedostaci amplitudne modulacije

The prednosti amplitudske modulacije uključuju sljedeće.

  • Amplitudna modulacija je ekonomična i lako dostupna
  • To je tako jednostavno implementirati i pomoću sklopa s manje komponenata može se demodulirati.
  • Prijemnici AM nisu skupi jer ne zahtijevaju nikakve specijalizirane komponente.

The nedostaci amplitudne modulacije uključuju sljedeće.

  • Učinkovitost ove modulacije vrlo je niska jer koristi puno energije
  • Ova modulacija koristi amplitudnu frekvenciju nekoliko puta za modulaciju signala putem nosača.
  • To smanjuje izvornu kvalitetu signala na prijemnom kraju i uzrokuje probleme u kvaliteti signala.
  • AM sustavi su podložni stvaranju buke.
  • The primjene amplitudske modulacije ograničenja na VHF, radio stanice i primjenjiv samo na jednu komunikaciju

Dakle, ovdje se radi o pregledu amplitudna modulacija . Glavna prednost je u tome što budući da koherentna referenca nije potreban za demodulaciju sve dok je 0 modulacija amplitude impulsa ?