Modulācija ir ziņojuma signāla frekvences un stipruma palielināšanas un uzlabošanas process. Tas ir process, kas pārklāj sākotnējo signālu un nepārtraukto augstfrekvences signālu. In Amplitūdas modulācija (AM), nesējviļņa amplitūda tiek mainīta atkarībā no ziņojuma signāla. AM process ir parādīts zemāk esošajā attēlā:

Piemēram,

Audio signāls

Audio signāli ir signāli ar augstu trokšņa līmeni. Nav viegli pārraidīt šādus signālus lielos attālumos. Tādējādi veiksmīgai pārraidei ir nepieciešama audio signālu modulācija. AM modulācija ir process, kurā ziņojuma signāls tiek uzlikts radioviļņam kā nesēja signāls. Tas ir apvienots ar augstas amplitūdas radio nesēja vilni, kas palielina audio signāla lielumu.

Līdzīgi, Frekvences modulācija (FM) nodarbojas ar nesējsignāla frekvences izmaiņām un Fāzes modulācija (PM) nodarbojas ar nesēja signāla fāzes izmaiņām.

Vispirms apspriedīsim analogo un ar to saistītos terminus.

Vispirms apspriedīsim analogo un ar to saistītos terminus.

Analogs attiecas uz nepārtrauktām izmaiņām laikā. Mēs varam definēt analogo komunikāciju un analogo signālu kā: An analogā komunikācija ir komunikācija, kas laika gaitā nepārtraukti mainās. Tas tika atklāts pirms digitālās komunikācijas. Tas prasa mazāku joslas platumu pārraidei ar zemu izmaksu komponentiem. An analogais signāls ir signāls, kas laika gaitā nepārtraukti mainās. Analogā signāla piemēri ir sinusoidālie viļņi un kvadrātveida viļņi.

Vienkāršs analogais signāls ir parādīts zemāk:

Šeit mēs apspriedīsim sekojošo:

iphone emocijzīmes operētājsistēmā Android

Kas ir modulācija?

Amplitūdas modulācijas veidi

Amplitūdas modulācijas vēsture

Nepieciešamība pēc modulācijas

AM frekvences tulkojums

Modulācijas indekss

AM efektivitāte

Amplitūdas modulācijas priekšrocības un trūkumi

Amplitūdas modulācijas pielietojumi

Skaitliskie piemēri

Kas ir modulācija?

Kad ziņojuma signāls tiek uzklāts uz nesēja signāla, to sauc par modulācija . Ziņojuma signāls tiek uzlikts nesēja viļņa augšpusē. Šeit uzlikts nozīmē signāla novietošanu uz otru signālu. Izveidotajam signālam ir uzlabota frekvence un stiprums.

Signāla translācija ir nepieciešama raidītāja galā gan analogajiem, gan digitālajiem signāliem. Tulkošana tiek veikta, pirms signāls tiek nodots kanālā pārraidīšanai uz uztvērēju.

Ziņojuma signāls

Sākotnējo signālu, kas satur ziņojumu, kas jānosūta uztvērējam, sauc par ziņojuma signālu.

Pārvadātāja signāls

Nesējsignāls ir signāls ar nemainīgu frekvenci, kas parasti ir augsta. Nesēja signāla viļņiem nav nepieciešama vide, lai izplatītos.

Pamatjoslas signāls

Ziņojuma signālu, kas attēlo frekvenču joslu, sauc par pamatjoslas signālu. Pamatjoslas signālu diapazons ir no 0 Hz līdz izslēgšanas frekvencei. To sauc arī par nemodulētu signālu vai zemas frekvences signālu.

Analogais signāls ir gaismas/skaņas viļņa izvade, kas pārveidota par elektrisko signālu.

Caurlaides signāls

Tas ir centrēts frekvencē, kas ir augstāka par ziņojuma signāla maksimālo komponentu.

Piemērs

Apskatīsim piemēru runas signāls . Tas ir audio signāla veids.

Runas signālam ir zemākas pamatjoslas frekvences diapazonā no 0,3 līdz 3,4 kHz. Ja divas personas vēlas sazināties vienā kanālā, pamatjoslas frekvences traucēs. Tas ir tāpēc, ka zemākās frekvences nevar atļaut divas pamatjoslas frekvences vienā kanālā. Tādējādi ar runas signālu tiek izmantots augstas frekvences nesējs līdz 8k Hz. Tas palielina runas signāla frekvenču diapazonu. Tas ļauj divām personām sazināties vienā kanālā bez jebkādiem traucējumiem.

Nepieciešamība pēc modulācijas

Sakaru sistēma nosūta datus no raidītāja uz uztvērēju. Dati tiek apstrādāti un ceļo vairāk nekā simtiem jūdžu, pirms tie sasniedz uztvērēju. Troksnis pārraides laikā var ietekmēt saziņas signāla formu. Tas vēl vairāk maldina saņemto informāciju, samazinot signāla frekvenci un stiprumu. Nepieciešams process, kas palielina signāla frekvenci un stiprumu. Komunikācijas process ir pazīstams kā modulācija .

Saziņas laikā ir svarīgi pārraidīt signālu no vienas vietas uz otru. Šeit oriģināls signāls tiek aizstāts ar jaunu, palielinot tā frekvenci no f1 - f2 uz f1' - f2'. Atgūstamā formā tas atrodas uztvērēja galā. Modulācijas prasība ir balstīta uz šādiem faktoriem:

1. Frekvenču multipleksēšana
2. Antenas
3. Šaura josla
4. Kopīga apstrāde

Frekvenču multipleksēšana

Multipleksēšana attiecas uz vairāku signālu tulkošanu vienā kanālā. Pieņemsim, ka mums ir trīs signāli, kas jāpārraida pa vienu sakaru kanālu, neietekmējot signāla kvalitāti un datus. Tas nozīmē, ka signāliem jābūt atšķiramiem un atgūstamiem uztveršanas galā. To var izdarīt, pārveidojot trīs signālus dažādās frekvencēs. Tas neļauj vairākiem signāliem krustoties.

Ļaujiet trīs signālu frekvenču diapazonam būt -f1 līdz f1, -f2 līdz f2 un -f3 līdz f3. Signāli ir atdalīti ar aizsargu starp tiem, kā parādīts zemāk:

Ja šo signālu izvēlētās frekvences nepārklājas, to var viegli atgūt uztvērējā, izmantojot atbilstošus frekvenču joslas filtrus.

Antenas

Antenas pārraida un uztver signālus brīvajā vietā. Antenas garums tiek izvēlēts atbilstoši pārraidītā signāla viļņa garumam.

Šaurjoslas

Signāls tiek pārraidīts brīvā telpā ar antenas palīdzību. Pieņemsim, ka frekvenču diapazons ir no 50 līdz 10⁴Hz. Augstākās un zemākās frekvences attiecība būs 10⁴/50 vai 200. Antenas garums šādā proporcijā kļūs pārāk garš vienā galā un pārāk īss otrā galā. Tas nav piemērots pārraidei. Tādējādi audio signāls tiek pārtulkots diapazonā (10⁶+50) līdz (10⁶+ 10⁴). Tagad attiecība būs aptuveni 1,01. Tas ir pazīstams kā šaurjoslas .

Tādējādi tulkošanas procesu var mainīt uz šaurjoslas vai platjoslas atkarībā no prasībām.

Kopīga apstrāde

Dažreiz mums ir jāapstrādā dažādu signālu spektrālo frekvenču diapazons. Ja ir liels signālu skaits, labāk ir darboties kādā fiksētā frekvenču diapazonā, nevis apstrādāt katra signāla frekvenču diapazonu.

Piemēram,

Superheteroyne uztvērējs

Šeit kopīgs apstrādes bloks tiek noregulēts uz citu frekvenci, izmantojot vietējo oscilatoru.

Amplitūdas modulācijas veidi

Modulācijas veidus nosaka TAS (Starptautiskā telekomunikāciju savienība). Ir trīs amplitūdas modulācijas veidi, kas ir šādi:

• Vienas sānjoslas modulācija
• Divkāršā sānjoslas modulācija
• Vestigiālā sānjoslas modulācija

Sākotnējais AM nosaukums bija DSBAM (Double Side Band Amplitude Modulation), jo sānu joslas var parādīties abās nesējfrekvences pusēs.

Vienas sānjoslas modulācija (SSB)

SSB AM ir standarta metode sānjoslu ražošanai tikai vienā nesējfrekvences pusē. Amplitūdas modulācija var radīt sānjoslas abās nesējfrekvences pusēs. SSB gadījumā tas izmanto joslas caurlaides filtrus, lai izmestu vienu sānjoslu. SSB modulācijas process uzlabo pārraides vides joslas platuma izmantošanu un kopējo pārraides jaudu.

Divkāršā sānjoslas nomāktā nesēja modulācija (DSB-SCB)

Double nozīmē divas sānjoslas. Frekvences, ko rada AM DSB, ir simetriski attiecībā pret nesējfrekvenci. DSB tālāk tiek klasificēts kā DSB-SC un DSB-C . DSB-SC (Double Sideband Suppress Carrier) modulācija nesatur nesējjoslu, tāpēc tās efektivitāte ir arī maksimāla salīdzinājumā ar citiem modulācijas veidiem. Nesēja daļa DSB-SC tiek noņemta no izvades komponenta. DSB-C (Double Sideband with Carrier) sastāv no nesēja viļņa. DSB-C radītajai izvadei ir nesējs kopā ar ziņojumu un nesēja komponentu.

Vestigiālā sānjoslas modulācija (VSB)

Daļa informācijas ir SSB, un DSB var pazust. Tādējādi VSB tiek izmantots, lai novērstu šo divu veidu AM trūkumus. Vestige nozīmē signāla daļu. VSB signāla daļa tiek modulēta.

Mēs detalizēti apspriedīsim trīs AM veidus vēlāk apmācībā.

Amplitūdas modulācijas vēsture

• 1831. gadā angļu zinātnieks Maikls Faradejs atklāja elektromagnētisko
• 1873. gadā matemātiķis un zinātnieks Džeimss Maksvels aprakstīja EM viļņu izplatīšanos.
• 1875. gadā A Grehems Bells atklāja telefonu.
• 1887. gadā vācu fiziķis H Hercs atklāja radioviļņu esamību.
• 1901. gadā kanādiešu inženieris nosauca R Fesendens pārtulkoja pirmo amplitūdas modulēto signālu.
• R Fessenden to atklāja, izmantojot dzirksteļu spraugas raidītāju, kas pārraida signālu ar elektriskās dzirksteles palīdzību.
• AM praktiskā īstenošana sākās no 1900. līdz 1920. gadam, izmantojot radiotelefona pārraidi. Tā bija saziņa, izmantojot audio vai runas signālu.
• Pirmais nepārtrauktais Am raidītājs tika izstrādāts ap 1906. - 1910. gadu.
• 1915. gadā amerikāņu teorētiķis Dž.R.Kārsons uzsāka amplitūdas modulācijas matemātisko analīzi. Viņš parādīja, ka audio signāla pārraidīšanai pietiek ar vienu joslu.
• 1915. gada 1. decembrī Dž. R. Kārsons patentēja SSB (Viena sānjosla) Modulācija.
• Radio AM apraide kļuva populāra pēc vakuuma caurules izgudrošanas ap 1920. gadu.

Amplitūdas modulācijas frekvences tulkošana

Signāls tiek pārraidīts, reizinot to ar sinusoidālu papildu signālu. To piešķir:

Vm(t) = A_mcosω_mt

Vm(t) = A_mcos2πf_mt

kur,

Am ir amplitūdas konstante

c++ pāris

Fm ir modulējošā frekvence

Fm = ω_m/2p

Spektrālais modelis būs divpusējs amplitūdas modelis. Tas sastāv no divām līnijām, katra ar amplitūdu Am/2, kā parādīts zemāk:

Tas atrodas frekvenču diapazonā no f = fm līdz f = -fm.

Lai papildu sinusoidālais signāls ir Vc(t).

Vc(t) = A_Ccosω_Ct

Reizinot dubulto spektrālo modeli ar palīgsignālu, mēs iegūstam:

Vm(t). Vc(t) = A_mcosω_mt x A_Ccosω_Ct

Vm(t). Vc(t) = A_mA_Ccosω_mt cosω_Ct

Tagad ir četri spektrālie komponenti, kā parādīts iepriekš.

Tas nozīmē, ka spektrālajam modelim tagad ir divas sinusoidālās viļņu formas ar frekvenci Fc + Fm un Fc - Fm. Amplitūda pirms reizināšanas bija Am/2. Bet komponenti pēc reizināšanas palielinās no diviem līdz četriem.

Tagad amplitūda būs:

AmAc/4

1 sinusoidālā komponente = 2 spektrālās sastāvdaļas

Tādējādi katras sinusoidālās sastāvdaļas amplitūda būs:

AmAc/2

Spektrālais modelis pēc reizināšanas tiek tulkots gan pozitīvās, gan negatīvās frekvences virzienā. Ja šie četri spektrālie modeļi tiek reizināti, iegūti 6 spektrālie komponenti astoņu sinusoidālu viļņu formu veidā.

Modulācijas indekss

Modulācijas indekss ir definēts kā ziņojuma signāla un nesēja signāla maksimālās vērtības attiecība.

To piešķir:

Modulācijas indekss = M/A

kur,

M ir ziņojuma signāla amplitūda

A ir nesēja signāla amplitūda

Or

Modulācijas indekss = Am/Ac

AM efektivitāte

Amplitūdas modulācijas efektivitāte ir definēta kā sānjoslas jaudas attiecība pret kopējo jaudu.

Efektivitāte = Ps/Pt

Kopējā jauda ir sānjoslas jaudas un nesēja jaudas summa.

Pt = Ps + Pc

Tādējādi efektivitāti varam definēt arī kā:

Efektivitāte = Ps/ Ps + Pc

Am signālu frekvenču domēnā var attēlot kā:

S(t) = A_C[1 + km(t)] cosω_Ct

kur,

m(t) ir pamatjoslas signāls

k ir amplitūdas jutība

s(t) saglabā pamatjoslas signāla I tā apvalku

c# slēdzis

s(t) = A_Ccosω_Ct + A_Ckm(t)cosω_Ct

Pirmais termins ir nesēja termins, bet otrais termins ir sānjoslas termins.

Spēku var attēlot šādi:

Pārvadātāja terminam jauda =A_C²/2

Sānu joslas terminam jauda =A_C²k²/2 x pm

Pm ir sānjoslas terminā esošā ziņojuma signāla vidējā jauda.

Efektivitāte = A_C²k²Pm/2 /( A_C²k²Pm/2 + A_C²/2)

Efektivitāte = k²Pm/1 + k²pm

Tas ir izplatīts izteiciens, ko izmanto, lai noteiktu amplitūdas modulācijas jaudas efektivitāti.

Tā kā Double Sideband Suppress Carrier Modulation nav nesēja, tā efektivitāte ir 50%. Viena toņa modulēta signāla efektivitāte sinusoidālās viļņu formas gadījumā ir aptuveni 33%. Maksimālo efektivitāti 100% var sasniegt, izmantojot SSBSC (Single Side Modulation Suppress Carrier).

Priekšrocības

Amplitūdas modulācijas priekšrocības ir šādas:

• Amplitūdas modulācija palīdz signālam pārvietoties lielos attālumos, mainot ziņojuma signāla amplitūdu.
• AM uztvērējos un raidītājos izmantotajām sastāvdaļām ir zemas izmaksas.
• AM signālus ir viegli modulēt un demodulēt.
• Modulētajam signālam ir zemāka frekvence nekā nesēju signāli.
• Amplitūdas modulācijas ieviešanas process ir vienkāršs.
• Pārraidīšanai izmantotais sakaru kanāls var būt vadu kanāls vai bezvadu kanāls. Tas savieno raidītāju ar uztvērēju. Tas arī pārnēsā informāciju no raidītāja uz uztvērēju.

Trūkumi

AM ir plaši izmantota modulācija, neskatoties uz tās dažādajiem trūkumiem. Amplitūdas modulācijas trūkumi ir šādi:

• AM detektoru klātbūtnes dēļ tas ir jutīgāks pret troksni. Tas ietekmē signāla kvalitāti, kas sasniedz uztvērēju.
• Tam ir sānjoslas abās nesējfrekvences pusēs. Jauda dubultajās sānjoslās netiek izmantota 100%. AM viļņu jauda ir aptuveni 33%. Tas nozīmē, ka vairāk nekā puse no divpusējās jaudas tiek izniekota.
• AM prasa lielu joslas platumu, t.i., divreiz lielāku par audio frekvenci.

Amplitūdas modulācijas pielietojumi

Amplitūdas modulācijas pielietojumi ir šādi:

Apraide
Amplitūdas modulācija palielina ziņojuma signāla frekvenci augstfrekvences nesēja signāla klātbūtnes dēļ. Tāpēc šīs priekšrocības dēļ to plaši izmanto apraides jomā.Joslu radio
Efektīvai saziņai amplitūdas modulāciju izmanto pārnēsājamos divvirzienu radio un joslu radio.

Skaitliski piemēri

Apspriedīsim piemēru, kura pamatā ir amplitūdas modulācija.

Piemērs: Atrodiet amplitūdas modulētā signāla kopējo jaudu ar nesēja jaudu 400W un modulācijas indeksu 0,8.

Risinājums : Formulu amplitūdas modulētā signāla kopējās jaudas aprēķināšanai dod:

Pt = Pc (1 + m²/2)

kur,

Pt ir kopējā jauda

Dators ir nesēja jauda

M ir modulētais signāls

Pt = 400 (1 + (0,8)²/2)

Pt = 400 (1 + 0,64/2)

Pt = 400 (1 + 0,32)

Pt = 400 (1,32)

Pt = 528 vati

Tādējādi amplitūdas modulētā signāla kopējā jauda ir 528 vati.

2. piemērs: Kāda ir viena toņa modulācijas signāla maksimālā efektivitāte?

Risinājums : Viena toņa modulācijas signāla maksimālā efektivitāte ir 33%.

Efektivitāti nosaka pēc formulas:
Efektivitāte = u²/(2 + u²)

Pie maksimālās efektivitātes u = 1

java masīva kārtošana

Efektivitāte = 1²/(2 + 1²)

Efektivitāte = 1/3

Efektivitāte % = 1/3 x 100

Efektivitāte % = 100/3

Efektivitāte % = 33,33