A legkorábbi AM jelet 1901-ben sugározta egy mérnök Reginald Fessenden . Kanadai, és a szünetmentes szikrázás valamint egy szénalapú mikrofont elhelyezett az antenna vezetékén belül. A hanghullámok az ellenállás és az átviteli intenzitás megváltoztatásával befolyásolják a mikrofont. Annak ellenére, hogy nagyon egyszerűek, néhány száz méteres távolságon belül a jelek könnyen hallhatók voltak, bár kemény hang hallatszott a csillogással. A szünetmentes szinuszjelek kezdetére a műsorszórás nagymértékben javult, és az amplitúdó-moduláció általános lesz a hangátvitelnél. Jelenleg az amplitúdót használják a hang rövid hullámú, hosszú közepes sávokon történő sugárzására, valamint a repülőgépekhez használt VHF kétirányú rádiós kommunikációjára.
Mi az amplitúdó-moduláció?
A amplitúdó moduláció meghatározása azaz a vivőjel amplitúdója arányos (összhangban) a bemenő moduláló jel amplitúdójával. AM-ban van egy moduláló jel. Ezt nevezzük bemeneti jelnek vagy alapsávú jelnek (például Beszéd). Ez egy alacsony frekvenciájú jel, amint azt korábban láthattuk. Van még egy nagyfrekvenciás jel, az úgynevezett vivő. Az AM célja az alacsony frekvenciájú alapsávú jel lefordítása magasabb frekvenciájú jellé a vivő segítségével . Mint korábban tárgyaltuk, a nagyfrekvenciás jelek nagyobb távolságokra terjedhetnek, mint az alacsonyabb frekvenciájú jelek. A az amplitúdó-moduláció származékai a következőket tartalmazzák.
Amplitúdó modulációs hullámformák
A moduláló jel (bemeneti jel) Vm = Vm sin ωmt
Ahol Vm a pillanatnyi érték és Vm a moduláló (bemeneti) jel maximális értéke.
fm a moduláló (bemenő) jel frekvenciája és ωm = 2π fm
A hordozó jel Vc = Vc ωct nélkül
Ahol Vc a pillanatnyi érték és Vc a vivőjel legnagyobb értéke, fc a vivőjel frekvenciája és ωc = 2π fc.
AM hullámforma elemzés
A amplitúdó-modulációs egyenlet az,
VAM = Vc + Vm = Vc + Vm sin ωmt
vAM = VAM bűn θ = VAM ωct nélkül
= (Vc + Vm sin ωmt) sin ωct
= Vc (1 + m sin ωmt) sin ωct ahol m értéke m = Vm / Vc
Modulációs index
A modulációs index a moduláló jel és a vivőjel amplitúdójának aránya. „M” -nel jelölve
Modulációs index m = Vm / Vc
A modulációs index más néven modulációs tényező, modulációs együttható vagy moduláció mértéke
Az „m” értéke 0 és 1 között van.
Az „m” -et százalékban kifejezve% modulációnak nevezzük.
Vm = Vmax-Vmin / 2
Vc = Vmax-Vm
Vc = Vmax- (Vmax-Vmin / 2) = Vmax + Vmin / 2
Ezért, Vm / Vc = (Vmax-Vmin / Vmax + Vmin)
Kritikus moduláció
Akkor történik, amikor a modulációs index (m) = 1. Megjegyzés: a kritikus moduláció során Vmin = 0
Kritikus moduláció
M = Vm / Vc = (Vmax-Vmin / Vmax + Vmin) = (Vmax / Vmax) = 1
Helyettesítse V m = 0 Ezért kritikus moduláció esetén m = Vm / Vc
Helyettesítse az m = 1 értéket. Ezért a kritikus modulációnál Vm = Vc
Mi az AM túlmodulációja és oldalsávjai?
Ez akkor fordulhat elő, amikor m> 1
Vagyis (Vm / Vc)> 1 . Ezért Vm> Vc . Más szavakkal, a moduláló jel nagyobb, mint a vivőjel.
Az AM jel új sávokat hív, úgynevezett oldalsávokat, az fc vagy az fm kivételével.
Tudjuk VAM= (Vc + m Vm sin ωmt) sin ωct
Ezt mi is tudjuk m = Vm / Vc . Ezért Vm = m.Vc
Az AM oldalsávjai
Ezért,
1. eset: Mind a bemeneti, mind a vivőjel szinusz hullám.
VAM= (Vc + m Vc sin ωmt) sin ωct
= Vc sin ωct + m Vc sin ωmt. Sin ωct
Visszahívás SinA SinB = 1/2 [cos (A-B) - cos (A + B)]
Ezért VAM = Vc sin ωct + [mVc / 2 cos (ωc - wm) t] ─ [mVc / 2 cos (ωc + wm) t]
Hol Vc sin ωct hordozó
mVc / 2 cos (ωc - wm) t alsó oldalsó sáv
mVc / 2 cos (ωc + wm) t I vacsora oldalsáv
Ezért az AM jelnek három frekvenciakomponense van, a hordozó, a felső oldalsáv és az alsó oldalsáv.
2. eset: Mind a bemeneti, mind a vivőjel cos hullám.
VAM = (Vc + m Vc cos ωmt) cos ωct
= Vc cos ωct + mVc cos ωmt. cos ωct
Visszahívás Cos A Cos B = 1/2 [cos (A ─B) + cos (A + B)]
Ezért VAM = Vc cos ωct + [mVc / 2 cos (ωc - wm) t] + [mVc / 2 cos (ωc + wm) t]
Hol Vc cos ωct
mVc / 2 cos (ωc - wm) t alsó oldalsáv
mVc / 2 cos (ωc + wm) t vacsora oldalsáv
Ezért az AM jelnek három frekvenciakomponense van, a hordozó, a felső oldalsáv és az alsó oldalsáv
AM sávszélessége
Az AM-hez hasonló komplex jel sávszélessége a legmagasabb és a legalacsonyabb frekvenciakomponensek közötti különbség, és Hertz-ben (Hz) van kifejezve. A sávszélesség csak a frekvenciákkal foglalkozik.
Amint azt a következő ábra mutatja
Sávszélesség = (fc - fm) - (fc + fm) = 2 fm
A hordozó és az oldalsávok teljesítményszintjei
Teljesítményszintek a hordozó és az oldalsávokban
Három komponens van az AM hullámban. Nem modulált hordozó, USB és LSB.
Az AM teljes teljesítménye = teljesítmény a
Nem modulált hordozó + Tápellátás USB-ben + Tápellátás LSB-ben
Ha R a terhelés, akkor áramellátás AM = V2c / R + VLSBkét/ R + VUSB2/2
Hordozóerő
Csúcstartó teljesítmény = Vkétc / R
Csúcsfeszültség = Vc, ezért RMS feszültség = Vc / √2
RMS vivő teljesítmény = 1 / R [Vc / √2]két= Vkétc / 2R
RMS teljesítmény oldalsávokban
PLSB = PUSB = VSB2 / R = 1 / R [mVc / 2 / √2]két
= mkét(U)két/ 8R = mkét/ 4 X Vkétc / 2R
RMS teljesítmény az oldalsávokban
Tudjuk Vkétc / 2R = Pc
Ezért PLSB= mkét/ 4 x db
Teljhatalom = vkétc / 2R + m2Vckét/ 8R + m2Vckét/ 8R
vkétc / 2R [1 + (m2 / 4) + (m2 / 4)] = Pc [1 + (m2 / 4) + (m2 / 4)]
PTeljes = Pc [1 + mkét/két ]
Modulációs index a teljes teljesítmény (PTotal) és a hordozóteljesítmény (Pc) tekintetében
PTotal = Pc [1 + mkét/két]
PTotal / Pc = [1 + mkét/két]
mkét/ 2 = PTeljes/ Pc - 1
m = √2 (PTeljes/ Db - 1)
Átviteli hatékonyság
Az AM-ben három tápkomponens van: Pc, PLSB és PUSB
Ezek közül a Pc modulálatlan hordozó. Pazarló, mivel semmilyen információt nem hordoz.
A két oldalsáv magában hordozza az összes hasznos információt, ezért a hasznos erőt csak az oldalsávokban töltik el
Hatékonyság (η)
A hasznos információt (PLSB + PUSB) tartalmazó átvitt teljesítmény és a teljes átvitt teljesítmény aránya .
Átviteli hatékonyság = (PLSB+ PUSB) / (PTösszesen)
η = Pc [mkét/ 4 + mkét/ 4] / Pc [1 = mkét/ 2] = mkét/ 2 + mkét
η% = (mkét/ 2 + mkét) X 100
Amplitúdó demoduláció
A modulátor inverze, és visszanyeri (dekódolja) az eredeti jelet (mi volt az adó végén lévő moduláló jel) a vett AM jelből.
Borítékdetektor
Az AM egy egyszerű hullám, és a detektor demodulátor. Visszanyeri az eredeti jelet (mi volt az adó végén lévő moduláló jel) a vett AM jelből. A detektor áll egy egyszerű félhullámú egyenirányító amely kijavítja a vett AM jelet. Ezt követi a aluláteresztő szűrő amely eltávolítja (megkerüli) a nagyfrekvenciás vivő hullámformáját a vett jelet. Az aluláteresztő szűrő eredő kimenete az eredeti bemeneti (moduláló) jel lesz.
Borítékdetektor
A bejövő AM jel transzformátorral kapcsolt HW egyenirányító az AM pozitív ciklusai alatt vezet, és levágja az AM negatív ciklusait. A C szűrő kondenzátor szűri (megkerüli) a nagyfrekvenciás vivőt (fc), és csak az alacsonyabb frekvenciát (fm) engedi meg. És így, a szűrő kimenet az eredeti bemeneti (moduláló) jel.
Az amplitúdó-moduláció típusai
A más amplitúdó-modulációk típusai a következőket tartalmazzák.
1) Kettős oldalsáv-elnyomott vivő (DSB-SC) moduláció
- Az átvitt hullám csak a felső és az alsó oldalsávból áll
- De a csatorna sávszélességre vonatkozó követelménye megegyezik az előzőekkel.
2) Single sideband (SSB) moduláció
- A modulációs hullám csak a felső vagy az alsó oldalsávból áll.
- A moduláló jel spektrumának új helyre történő lefordítása a frekvenciatartományban.
3) Vestigial sideband (VSB) moduláció
- Az egyik oldalsávot szinte teljesen átengedik, és csak a másik oldalsáv marad meg.
- A szükséges csatorna sávszélesség kissé meghaladja az üzenet sávszélességét a vestigiális oldalsáv szélességével megegyező összeggel.
Az amplitúdó-moduláció előnyei és hátrányai
A az amplitúdó-moduláció előnyei a következőket tartalmazzák.
- Az amplitúdó-moduláció gazdaságos és könnyen elérhető
- Olyan egyszerű megvalósítani, és egy áramkört használni kevesebb alkatrész demodulálható.
- Az AM vevői olcsók, mert nem igényelnek speciális alkatrészeket.
A az amplitúdó-moduláció hátrányai a következőket tartalmazzák.
- Ennek a modulációnak a hatékonysága nagyon alacsony, mert sok energiát használ fel
- Ez a moduláció többször használja az amplitúdó frekvenciát a jel vivőjel általi modulálására.
- Ez rontja a vevő végének eredeti jelminőségét és problémákat okoz a jel minőségében.
- Az AM rendszerek hajlamosak a zajkeltésre.
- A amplitúdó-moduláció alkalmazásai korlátozza a VHF-t, a rádiókat és csak egy kommunikációra alkalmazható
Így itt csak a amplitúdó moduláció . A fő előny az, hogy mivel egy koherens hivatkozás nem szükséges a demodulációhoz amíg 0 impulzus amplitúdó moduláció ?
