АМПЛИТУДНА МОДУЛАЦИЯ (АМ) - Студиопедия
Качествено, амплитудната модулация (АМ) може да се определи като промяна в амплитудата на носещата, пропорционална на амплитудата на модулиращия сигнал (фиг. 3.1, а). За модулиращ сигнал с висока амплитуда.
Съответната амплитуда на модулирания носител трябва да бъде голяма дори при малки стойности на Am. Тази модулационна схема може да бъде направена чрез умножаване на два сигнала: enem. Както ще се види по-долу, това е специален случай на по-общ модулационен метод. За да опростим следващите математически трансформации, ние модифицираме уравнения (a) и (2a), като пропускаме произволни фази qн и qм:
en \u003d Ancos (wnt) (qn \u003d p / 2) (3.1b)
em \u003d Amcos (wmt) (qm \u003d p / 2) (3.2b)
Продуктът на тези два израза е:
en em \u003d Ancos (wnt) × Amcos (wmt)
Ориз. 3.1. Амплитудна модулация (wm
en em \u003d Ancos (wnt) + Amcos (wnt) cos (wmt)
Този израз описва както непотиснатия носител (първият член от дясната страна на уравнението), така и продукта, т.е. модулацията (вторият член отдясно). Уравнение (6а) може да бъде пренаписано като
en em \u003d [An + Amcos (wmt)] cos (wнt) \u003d Anmcos (wнt)
Последният израз показва как амплитудата на носителя се променя според моментните стойности на модулиращата форма на вълната. Амплитудата на модулирания сигнал Anm се състои от две части: An - амплитудата на немодулирания носител и Amcos (wmt) - моментните стойности на модулиращото трептене:
Anm = An + Amcos (wmt)
Съотношението на Am към An определя степента на модулация. За Am = An стойността на Anm достига нула при cos (wmt) = - 1 (wmt = 180 °) и Anm = 2An при cos (wmt) = 1 (wmt = 0 °).Амплитудата на модулираната вълна се променя от нула до двойната стойност на амплитудата на носещия. Поведение
определя коефициента на модулация. За да се предотврати изкривяване на предаваната информация - модулираният сигнал - стойността на m трябва да бъде в диапазона от нула до едно: 0 £ m £ 1. Това съответства на Am An лири стерлинги. (За m = 0 Am = 0, т.е. няма модулиращ сигнал.) Уравнението може да бъде пренаписано с въвеждането на m:
en em \u003d Ancos (wnt) [1 + m x cos (wmt)]
На фиг. 3.2, а показва формата на модулираните трептения и коефициентът на модулация m се изразява чрез максималните и минималните стойности на неговата амплитуда (пикови и възлови стойности). Ориз. 3.2, b дава представа за спектъра на модулираните трептения, които могат да бъдат изразени чрез трансформиране на уравнението:
носеща горна странична лента долна странична лента
На фиг. 3.2c показва резултата от модулация с фактор m по-голям от 100%: m> 1.
В таблицата на фиг. 3 показва амплитудата и мощността за всеки от трите честотни компонента на модулираната форма на вълната.
| ъглова честота | Амплитуда | Относителна амплитуда | Относителна мощност | |
| Превозвач | wn | Ан | ||
| Горна странична лента | wn + wm | Am / 2 | t / 2 | (M/2) 2 |
| Долна странична лента | wн-wм | Am / 2 | t / 2 | (M/2) 2 |
Ориз. 3. Мощност и амплитуда на АМ трептения.
При 100% модулация (m = 1) и носеща мощност от 1 kW, общата мощност на модулираните трептения е 1 kW + (1 / 2) 2 kW + (1 / 2) 2 kW = 1,5 kW. Обърнете внимание, че при m = 1 мощността, съдържаща се в двете странични ленти, е половината от мощността на носещата. По същия начин, при m = 0,5 мощността в двете странични ленти е 1/8 от носещата мощност.Горното се отнася само за синусоидалната форма AM. Амплитудна модулация може да се използва при предаване на импулсни стойности.
При конвенционалната модулация с двойна странична лента, използвана в радиоразпръскването, информацията се предава изключително в страничните ленти. За да се получи например добро качество на звука, е необходимо да се работи в честотна лента от 2M, където M е честотната лента за висококачествено възпроизвеждане на звук (20-20 000 Hz). Това означава, че стандартните AM излъчвания до 20 kHz, например, трябва да имат честотна лента от ± 20 kHz (общо 40 kHz), включително горната и долната странична лента. На практика обаче честотната лента е ограничена от правилата на FCC до 10 kHz (± 5 kHz), което позволява радиопредаване на звук да има честотна лента от само 5 kHz, което е далеч от условията на високо качество на възпроизвеждане. FM излъчването, както ще бъде показано по-долу, има по-широка честотна лента.
FCC също така определя толеранси на честотите за всички разпределения на честоти в САЩ. Всички AM излъчвания (535-1605 kHz) имат допустими отклонения от 20 Hz, или около 0,002%. Тази точност и стабилност на честотата могат да бъдат постигнати чрез използване на кристални осцилатори.
Откриването или демодулирането на AM трептения изисква коригиране на модулирания сигнал, последвано от отстраняване на носещата честота чрез подходящо филтриране. Тези два етапа на възпроизвеждане на модулиращия сигнал могат да бъдат демонстрирани с помощта на примера на формата на вълната, показана на фиг. 3.2, а. След изправяне остава само половината от трептенето, а след филтриране е налице само неговата обвивка, която е възпроизвежданият сигнал.
На фиг. 3.4 са показани функционалните схеми на предавателните иприемни системи с амплитудна модулация.
Ориз. 3.4. AM система.
а-функционална схема на предавателя; b-функционална схема на приемника.
Предавателят съдържа два източника: модулационен сигнал - от микрофон, плеър и др. и носител - от кварцово стабилизиран осцилатор. Модулиращият сигнал и носителят се подават в модулатор, който произвежда модулиран сигнал, който след това се предава през антена. Повечето предаватели с висока мощност модулират в последния етап на системата, за да избегнат необходимостта от усилване на модулирания сигнал. Усилването на носещия и модулиращия сигнал става отделно. Степента на модулация се контролира чрез промяна на амплитудата на модулация и поддържане на постоянна амплитуда на носителя. Тъй като предавателната мощност е ограничена от FCC, повечето излъчващи станции имат автоматичен контрол на мощността и контрол, както е показано от пунктираните линии на фиг. 3.4, а.
Приемникът (фиг. 3.4, b) съдържа високочестотен усилвател, който усилва сигнала, получен от антената. RF усилвателят е настроен, неговата честота на настройка може да се промени (в обхвата на излъчване за AM приемници), за да изберете желаната станция. Терминът "селективност", приложен към приемник, се отнася до способността на приемника да избира отделна станция (честота), без да получава сигнали от съседни станции. Например, ако приемникът има слаба селективност, тогава, когато е настроен на WQXP (1560 kHz) станция, друга съседна WWRL (1600 kHz) станция също може да бъде приета. Ясно е, че приемник с толкова лоша селективност е неизползваем. Трябва също да се помни, че RF усилвателят трябва да има честотна лента от 5 kHz за аудио сигнали (две странични ленти изискватчестотна лента ± 5 kHz около носещата честота). По този начин се изисква честотна лента от 10 kHz, заедно с висока селективност, което означава много стръмни спадове в честотната характеристика на регулируемата верига, осигурявайки значително затихване на сигналите около избраната честота, но извън честотната лента от ±5 kHz.
Приемникът, показан на фиг. 3.4, b, е или приемник с директно усилване (плътни линии), или хетеродинен тип (пунктирани линии). В последния, полученият радиочестотен сигнал wn се смесва с трептения от локалния локален осцилатор wg. В резултат се появяват два сигнала - с честоти wg-wn и wg + wn. Сигналът с разлика в честотата wg-wn се усилва от междинен честотен усилвател (IFA) и след това се подава към детектора. На фиг. 3.4, b, прекъснати линии вместо плътни линии между RF усилвателя и детектора представляват функционалната диаграма на хетеродинния приемник. Този метод на приемане ви позволява да настроите всяка станция, докато междинната честота остава 455 kHz и лесно се усилва от усилватели с фиксирана честота. Имайте предвид, че за да настроите станция, трябва да промените wg и wn едновременно и по този начин разликата wg-wn остава непроменена. Приемникът от хетеродинен тип има по-добра селективност и много по-голяма чувствителност. Минималният сигнал, който могат да различат, е 10 μV на антената. Когато казваме "отличимо" имаме предвид над нивото на шума на приемника.
Не намерихте това, което търсихте? Използвайте търсачката: