První AM signál byl vysílán v roce 1901 technikem Reginald Fessenden . Je Kanaďan a vzal si nonstop jiskřivý přenos a také umístit mikrofon na bázi uhlíku do vedení antény. Zvukové vlny ovlivňují mikrofon změnou jeho odporu a intenzity přenosu. I když to bylo velmi jednoduché, signály byly snadno slyšitelné na několik stovek metrů vzdálenosti, i když s jiskrou došlo k drsnému zvuku. Na začátku signálů nonstop sinusových vln se vysílání značně zlepšilo a amplitudová modulace se stane běžnou pro hlasové přenosy. V současné době se amplituda používá při vysílání zvuku na krátkovlnných, dlouhých středních pásmech, jakož i pro obousměrnou rádiovou komunikaci na VHF používaných v letadlech.
Co je amplitudová modulace?
The definice amplitudové modulace To znamená, že amplituda nosného signálu je úměrná (v souladu s) amplitudě vstupního modulačního signálu. V AM je modulační signál. Toto se také nazývá vstupní signál nebo signál v základním pásmu (například řeč). Toto je nízkofrekvenční signál, jak jsme viděli dříve. Existuje další vysokofrekvenční signál, který se nazývá nosič. Účelem AM je převést signál nízkofrekvenčního základního pásma na signál vyšší frekvence pomocí nosné . Jak již bylo zmíněno dříve, vysokofrekvenční signály mohou být šířeny na delší vzdálenosti než nízkofrekvenční signály. The deriváty amplitudové modulace zahrnout následující.
Amplitudové modulační křivky
Modulační signál (vstupní signál) Vm = Vm sin ωmt
Kde Vm je okamžitá hodnota a Vm je maximální hodnota modulačního (vstupního) signálu.
fm je frekvence modulačního (vstupního) signálu a ωm = 2π fm
Signál nosiče Vc = Vc bez ωct
Kde Vc je okamžitá hodnota a Vc je maximální hodnota nosného signálu, fc je frekvence nosného signálu a ωc = 2π fc.
Analýza křivky AM
The rovnice amplitudové modulace 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, kde m je dáno m = Vm / Vc
Modulační index
Modulační index je definován jako poměr amplitudy modulačního signálu a amplitudy nosného signálu. Označuje se „m“
Modulační index m = Vm / Vc
Modulační index je také známý jako modulační faktor, modulační koeficient nebo stupeň modulace
„M“ má hodnotu mezi 0 a 1.
„M“, vyjádřeno v procentech, se nazývá% modulace.
Vm = Vmax-Vmin / 2
Vc = Vmax-Vm
Vc = Vmax- (Vmax-Vmin / 2) = Vmax + Vmin / 2
Proto, Vm / Vc = (Vmax-Vmin / Vmax + Vmin)
Kritická modulace
Stává se to, když indexace modulace (m) = 1. Během kritické modulace Vmin = 0
Kritická modulace
M = Vm / Vc = (Vmax-Vmin / Vmax + Vmin) = (Vmax / Vmax) = 1
Náhrada V m = 0 Proto při kritické modulaci m = Vm / Vc
Náhradník m = 1. Proto při kritické modulaci Vm = Vc
Co je přes modulace a postranní pásma AM?
K tomu může dojít, když m> 1
To je (Vm / Vc)> 1 . Proto Vm> Vc . Jinými slovy, modulační signál je větší než nosný signál.
Signál AM bude generovat nové signály zvané postranní pásma, na jiných frekvencích než fc nebo fm.
Víme, že PROTIDOPOLEDNE= (Vc + m Vm sin ωmt) sin ωct
Také to víme m = Vm / Vc . Proto Vm = m.Vc
Postranní pásma AM
Proto,
Případ 1: Vstupní i nosný signál jsou sinusové vlny.
PROTIDOPOLEDNE= (Vc + m Vc sin ωmt) sin ωct
= Vc sin ωct + m Vc sin ωmt. Sin ωct
Odvolání SinA SinB = 1/2 [cos (A-B) - cos (A + B)]
Proto VAM = Vc sin ωct + [mVc / 2 cos (ωc - wm) t] ─ [mVc / 2 cos (ωc + wm) t]
Kde Vc sin ωct je přepravce
mVc / 2 cos (ωc - wm) t je spodní boční pás
mVc / 2 cos (ωc + wm) t I večeře postranní pásmo
Proto má AM signál tři frekvenční složky, Carrier, Upper Sideband a Lower Side Band.
Případ 2: Vstupní i nosný signál jsou cos vlny.
VAM = (Vc + m Vc cos ωmt) cos ωct
= Vc cos ωct + mVc cos ωmt. cos ωct
Odvolání Cos A Cos B = 1/2 [cos (A ─B) + cos (A + B)]
Proto VAM = Vc cos ωct + [mVc / 2 cos (ωc - wm) t] + [mVc / 2 cos (ωc + wm) t]
Kde Vc cos ωct
mVc / 2 cos (ωc - wm) t je spodní postranní pásmo
mVc / 2 cos (ωc + wm) t večeře postranní pásmo
Proto má AM signál tři frekvenční složky, Carrier, Upper Sideband a Lower Side Band
Šířka pásma AM
Šířka pásma komplexního signálu, jako je AM, je rozdíl mezi jeho nejvyšší a nejnižší frekvenční složkou a je vyjádřena v Hertzích (Hz). Šířka pásma se zabývá pouze frekvencemi.
Jak ukazuje následující obrázek
Šířka pásma = (fc - fm) - (fc + fm) = 2 fm
Úrovně výkonu v nosiči a postranních pásmech
Úrovně výkonu v nosiči a postranních pásmech
Ve vlně AM jsou tři komponenty. Nemodulovaný nosič, USB a LSB.
Celková síla AM je = síla v
Nemodulovaný nosič + napájení v USB + napájení v LSB
Pokud R je zátěž, pak Power in AM = V2c / R + VLSBdva/ R + VUSB2/2
Nosná síla
Špičkový nosič energie = Vdvac / R.
Špičkové napětí = Vc, tedy RMS napětí = Vc / √2
Síla nosiče RMS = 1 / R [Vc / √2]dva= Vdvac / 2R
RMS výkon v postranních pásmech
PLSB = PUSB = VSB2 / R = 1 / R [mVc / 2 / √2]dva
= mdva(U)dva/ 8R = mdva/ 4 X Vdvac / 2R
RMS výkon v postranních pásmech
Víme, že PROTIdvac / 2R = ks
Proto PLSB= mdva/ 4 x ks
Celkový výkon = vdvac / 2R + m2Vcdva/ 8R + m2Vcdva/ 8R
protidvac / 2R [1 + (m2 / 4) + (m2 / 4)] = Pc [1 + (m2 / 4) + (m2 / 4)]
PCelkový = Pc [1 + mdva/ dva]
Modulační index z hlediska celkového výkonu (PTotal) a nosného výkonu (Pc)
PCelkem = Pc [1 + mdva/dva]
PCelkem / Pc = [1 + mdva/dva]
mdva/ 2 = PCelkový/ Ks - 1
m = √2 (strCelkový/ Ks - 1)
Efektivita přenosu
V AM jsou tři výkonové komponenty Pc, PLSB a PUSB
Z těchto PC je nemodulovaný nosič. Je nehospodárná, protože neobsahuje vůbec žádné informace.
Tyto dvě postranní pásma nesou veškeré užitečné informace, a proto se užitečná energie vynakládá pouze v postranních pásmech
Účinnost (η)
Poměr vysílaného výkonu, který obsahuje užitečné informace (PLSB + PUSB), k celkovému vysílanému výkonu .
Účinnost přenosu = (strLSB+ PUSB) / (PCelkem)
η = Pc [mdva/ 4 + mdva/ 4] / ks [1 = mdva/ 2] = mdva/ 2 + mdva
η% = (mdva/ 2 + mdva) X 100
Amplitudová demodulace
Inverze modulátoru a obnovuje (dekóduje) původní signál (jaký byl modulační signál na konci vysílače) z přijatého AM signálu.
Detektor obálek
AM je jednoduchá vlna a detektor je demodulátor. Obnovuje původní signál (jaký byl modulační signál na konci vysílače) z přijatého signálu AM. The detektor se skládá z jednoduchý půlvlnný usměrňovač který opravuje přijatý AM signál. Poté následuje a dolní propust který odstraní (obejde) vysokofrekvenční nosný průběh přijímaného signálu. Výsledným výstupem dolní propusti bude původní vstupní (modulační) signál.
Detektor obálek
Příchozí signál AM je transformátorem spojený HW usměrňovač, který vede během kladných cyklů AM a přerušuje záporné cykly AM. Filtrační kondenzátor C filtruje (obchází) vysokofrekvenční nosnou (fc) a umožňuje pouze nižší frekvenci (fm). Tím pádem, filtr výstup je původní vstupní (modulační) signál.
Typy amplitudové modulace
Odlišný typy amplitudových modulací zahrnout následující.
1) Modulace dvojité nosné vlny potlačené nosnou (DSB-SC)
- Vysílaná vlna se skládá pouze z horního a spodního postranního pásma
- Požadavek na šířku pásma kanálu je ale stejný jako dříve.
2) Modulace s jedním postranním pásmem (SSB)
- Modulační vlna se skládá pouze z horního postranního pásma nebo spodního postranního pásma.
- Přeložit spektrum modulačního signálu do nového umístění ve frekvenční doméně.
3) Modulace zakrnělého postranního pásma (VSB)
- Jedno postranní pásmo je předáno téměř úplně a je zachována jen stopa druhého postranního pásma.
- Požadovaná šířka pásma kanálu mírně převyšuje šířku pásma zprávy o částku rovnající se šířce zakrnělého postranního pásma.
Výhody a nevýhody amplitudové modulace
The výhody amplitudové modulace zahrnout následující.
- Amplitudová modulace je ekonomická a snadno dosažitelná
- Je to tak jednoduché implementovat a pomocí obvodu s méně komponent může být demodulován.
- Přijímače AM jsou levné, protože nevyžadují žádné speciální komponenty.
The nevýhody amplitudové modulace zahrnout následující.
- Účinnost této modulace je velmi nízká, protože využívá velké množství energie
- Tato modulace několikrát využívá amplitudovou frekvenci k modulaci signálu nosným signálem.
- To snižuje původní kvalitu signálu na přijímacím konci a způsobuje potíže v kvalitě signálu.
- AM systémy jsou citlivé na generování generování šumu.
- The aplikace amplitudové modulace omezení VHF, rádia a použitelná komunikace pouze jedna ku jedné
Jedná se tedy o přehled amplitudová modulace . Hlavní výhodou je, že protože koherentní odkaz není nutné pro demodulaci tak dlouho, jak 0 pulzní amplitudová modulace ?
