АМПЛІТУДНА МОДУЛЯЦІЯ (AM) - Студопедія
З якісної сторони амплітудна модуляція (AM) може бути визначена як зміна амплітуди несучої пропорційно до амплітуди модулюючого сигналу (рис. 3.1, а). Для модулюючого сигналу великої амплітуди.
Відповідна амплітуда несучої, що модульується, повинна бути великою і для малих значень Ам. Ця схема модуляції може бути здійснена множенням двох сигналів: енем. Як видно з подальшого, це особливий випадок більш загального методу модуляції. Для спрощення наступних математичних перетворень видозмінимо рівняння (а) і (2а), опустивши довільні фази qн і qм:
ен = Анcos (wнt) (qн = р/2) (3.1б)
ем = Амcos (wмt) (qм = р/2) (3.2б)
Добутком цих двох виразів є:
ен ем = Анcos (wнt) × Амcos (wмt)
Мал. 3.1. Амплітудна модуляція (wм
ен ем = Анcos (wнt) + Амcos (wнt) соз (wмt)
Цей вислів описує як непригнічену несучу (перший член у правій частині рівняння), так і твір, тобто модуляцію (другий член праворуч). Рівняння (6а) можна переписати у вигляді
ен ем = [Ан + Амcos (wмt)] соз (wнt) = Анмcos (wнt)
Останній вираз показує, як амплітуда несучої змінюється відповідно до миттєвих значень модулюючого коливання. Амплітуда модульованого сигналу Анм складається з двох частин: Ан - амплітуди немодульованої несучої та Амcos (wмt) - миттєвих значень модулюючого коливання:
Анм = Ан + Амcos (wмt)
Ставлення Ам до Ан визначає ступінь модуляції. Для Ам = Ан значення Анм досягає нуля при соз (wмt) = - 1 (wмt = 180 °) і Анм = 2Ан при соз (wмt) = 1 (wмt = 0 °). Амплітуда модульованої хвилі змінюється від нуля до подвоєного значення амплітуди несучою. Ставлення
визначає коефіцієнт модуляції. Для запобігання спотворень інформації - модульованого сигналу - значення м повинно бути в межах від нуля до одиниці: 0 £ т £ 1. Це відповідає Ам Ан фунтів стерлінгів. (Для т = 0 Ам = 0, тобто немає модулюючого сигналу. ) Рівняння може бути переписано з введенням м:
ен ем = Анcos (wнt) [1 + т х соз (wмt)]
На рис. 3.2 а показана форма модульованих коливань і коефіцієнт модуляції м виражений через максимальне і мінімальне значення її амплітуди (пікового і вузлового значень). Мал. 3.2 б дає уявлення про спектр модульованих коливань, який може бути виражений перетворенням рівняння:
верхня бічна смуга, що несе, нижня бічна смуга
На рис. 3.2 показаний результат модуляції з коефіцієнтом м, що перевищує 100%: т> 1.
У таблиці на рис. 3 наведено амплітуда та потужність для кожної з трьох частотних компонент модульованого коливання.
| Кутова частота | Амплітуда | Відносна амплітуда | Відносна потужність | |
| Несуча | wн | Ан | ||
| Верхня бічна смуга | wн + wм | Ам/2 | т/2 | (М/2) 2 |
| Нижня бічна смуга | wн-wм | Ам/2 | т/2 | (М/2) 2 |
Мал. 3. Потужність та амплітуда АМ-коливань.
Для 100%-ної модуляції (т = 1) і потужності несучої 1 кВт повна потужність модульованих коливань становить 1 кВт + (1/2) 2 кВт + (1/2) 2 кВт = 1,5 кВт. Зазначимо, що з т = 1 потужність, укладена обох бічних смугах, становить половину потужності несучої. Аналогічно при т = 0,5 потужність в обох бічних смугах становить 1/8 потужності несучої.Вказане вище має місце лише для синусоїдальної форми AM. Амплітудна модуляція може бути використана у передачі імпульсних значень.
При звичайній модуляції з двома бічними смугами, яка використовується в радіомовленні, інформація передається виключно в бічними смугами. Для того щоб отримати, наприклад, хорошу якість звуку, необхідно працювати в смузі частот 2М шириною, де М - ширина смуги високоякісного відтворення звуку (20-20 000 Гц). Це означає, що стандартне АМ-радіомовлення, наприклад, із частотами до 20 кГц повинно мати ширину смуги ± 20 кГц (всього 40 кГц), враховуючи верхню та нижню бічні смуги. Однак на практиці ширина смуги частот за правилами ФКС обмежується величиною 10 кГц (± 5 кГц), яка передбачає для радіопередачі звуку ширину смуги лише 5 кГц, що далеко від умов високоякісного відтворення. Радіомовлення з частотною модуляцією, як це буде показано нижче, має ширшу смугу частот.
Федеральна комісія зв'язку також встановлює допуски частоти всіх розподілів частот у США. Все АМ-радіомовлення (535-1605 кГц) має допустимі відхилення 20 Гц, або близько 0,002%. Ця точність та стабільність частоти може бути досягнута шляхом використання кварцових генераторів.
Детектування або демодуляція АМ-коливань вимагає випрямлення модульованого сигналу, що супроводжується винятком частоти, що несе, за допомогою відповідної фільтрації. Ці дві стадії відтворення модулюючого сигналу можуть бути продемонстровані на прикладі коливання, зображеного на рис. 3.2 а. Після випрямлення залишається лише половина коливання, а після фільтрації присутня лише його огинаюча, яка є відтвореним сигналом.
На рис. 3.4 наведено функціональні схеми передавальної таприймальної систем з амплітудною модуляцією
Мал. 3.4. АМ-система.
а-функціональна схема передавача; б-функціональна схема приймача.
Передавач містить два джерела: сигнал модуляції - від мікрофона, програвача і т.д. та несучою - від генератора з кварцовою стабілізацією. Модулюючий сигнал і несуча вводяться в модулятор, який виробляє модульований сигнал, який потім передається через антену. У більшості передавачів великої потужності модуляція здійснюється в останньому каскаді системи для того, щоб уникнути необхідності посилювати модульований сигнал. Посилення несучої та модулюючого сигналу відбувається окремо. Ступінь модуляції контролюється зміною амплітуди модуляції та підтримкою постійної амплітуди несучої. З того часу, як потужність, що передається, стала лімітуватися ФКС, більшість радіомовних станцій має автоматичне управління і контроль потужності, як це показано штриховими лініями на рис. 3.4 а.
Приймач (рис. 3.4 б) містить високочастотний підсилювач, який посилює сигнал, прийнятий антеною. ВЧ-підсилювач налаштовується, його частота налаштування може бути змінена (в діапазоні радіомовлення для приймачів АМ) для вибору потрібної станції. Термін «виборчість», застосований до приймача, відноситься до здатності приймача вибирати окрему станцію (частоту), не приймаючи при цьому сигналів від станцій, що примикають до неї. Наприклад, якщо приймач має погану вибірковість, то при налаштуванні на станцію WQXP (1560 кГц) може бути прийнята інша, суміжна станція WWRL (1600 кГц). Зрозуміло, що приймач із такою поганою вибірковістю є непридатним. Потрібно також пам'ятати, що ВЧ-підсилювач повинен мати ширину смуги 5 кгц для звукових сигналів (дві бічні смуги вимагають ширинусмуги ± 5 кГц навколо частоти несучої). Таким чином, потрібна смуга частот 10 кГц спільно з високою вибірковістю, яка означає дуже круті спади частотної характеристики контуру, що перебудовується, що забезпечують істотне ослаблення сигналів поблизу обраної частоти, але що знаходяться поза смугою частот ± 5 кГц.
Приймач, показаний на рис. 3.4 б, є приймачем або прямого посилення (суцільні лінії), або гетеродинного типу (штрихові лінії). В останньому прийнятий ВЧ-сигнал wн поєднується з коливаннями від місцевого генератора-гетеродина wг. В результаті виникають два сигнали - з частотами wг-wн та wг + wн. Сигнал з різницею частотою wг-wн посилюється підсилювачем проміжної частоти (УПЧ) і потім підводиться до детектора. На рис. 3.4 б штриховими лініями замість суцільних ліній між ВЧ-підсилювачем і детектором представлена функціональна схема гетеродинного приймача. Такий метод прийому дозволяє налаштовуватись на будь-яку станцію, в той час як проміжна частота залишається рівною 455 кГц і легко посилюється підсилювачами з фіксованою частотою налаштування. Зазначимо, що для того, щоб налаштуватись на станцію, потрібно змінювати wг і wн одночасно, і, таким чином, різниця wг-wн залишається незмінною. Приймач гетеродинного типу має кращу вибірковість та набагато більшу чутливість. Мінімально помітний їм сигнал становить 10 мкВ на антені. Коли ми говоримо «розрізняється», то маємо на увазі перевищує рівень шумів приймача.
Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком: