Modulacja amplitudy - Amplitude modulation


Z Wikipedii, wolnej encyklopedii

Modulacja amplitudy ( AM ) jest modulacja techniki w komunikacji elektronicznej, najczęściej do transmisji informacji za pośrednictwem radiowej fali nośnej . W modulacji amplitudy The amplitudy (moc sygnału) na fali nośnej jest zmienna proporcjonalnie do tego sygnału wiadomość jest transmitowana. Sygnał wiadomość jest, na przykład, funkcja dźwięku mają być reprodukowane przez głośnik lub natężenia światła pikseli na ekranie telewizyjnym. Ta metoda kontrastuje z modulacją częstotliwości , w którym częstotliwości z sygnałem nośnej jest zróżnicowana, i modulacji fazy , w których jego faza zmienia się.

AM była najwcześniejsza metoda modulacji używany do przesyłania głosu przez radio. Został on opracowany w pierwszym kwartale 20 wieku początku z Landell de Moura i Reginald Fessenden „s radiotelefonicznych eksperymentów w 1900 roku pozostaje w użyciu do dziś w wielu formach komunikacji; na przykład jest stosowany w przenośnych radiotelefonów , radia VHF samolotów , radia obywatele band , aw komputerowych modemów w postaci QAM . AM jest często używane w odniesieniu do fale średnie radiofonii AM .

Animacja audio, AM i FM modulowany przewoźników.
Figura 1: sygnał audio (górny) mogą być przenoszone przez sygnał nośnej za pomocą AM lub FM metod.

formularze

W elektronice i telekomunikacji , modulacja oznacza zmianę niektórych aspekt ciągłej fali sygnału nośnego z modulacją fali nośnej, informacje, takie jak sygnał audio, który stanowi lub dźwięku sygnału wizyjnego , który reprezentuje obrazy. W tym sensie, że fala nośna, która ma znacznie większą częstotliwość niż sygnał wiadomości, niesie informację. Na stacji odbiorczej sygnał komunikatu są wydzielane z modulowanej nośnej przez demodulację .

W modulacji amplitudy The amplitudy lub siły oscylacji nośnych jest zróżnicowana. Na przykład, w Am komunikacji radiowej, A fali ciągłej sygnału o częstotliwości radiowej (a sinusoidalny fali nośnej ) ma amplitudę modulowanego przez kształt fali dźwiękowej przed transmisją. Przebieg dźwięku zmienia amplitudę fali nośnej i określa obwiednię przebiegu. W dziedzinie częstotliwości , modulacja amplitudy wytwarza sygnał o mocy zatężono na częstotliwości nośnej i dwóch sąsiadujących bocznych . Każdy bocznej jest równa przepustowości do tego sygnału modulowanego i jest lustrzanym odbiciem drugiej. Standardowe AM jest więc czasem nazywany „modulacja amplitudy dwukrotnie bocznej” (DSB-AM), aby odróżnić ją od bardziej wyrafinowanych metod modulacji również oparte na AM.

Wadą wszystkich technikach modulacji amplitudy (AM nie tylko średnia) jest to, że odbiornik wzmacnia i wykrywa szum oraz zakłócenia elektromagnetyczne w równym stosunku do sygnału. Zwiększenie odebrany stosunek sygnału do szumu , powiedzmy, przez współczynnik wynoszący 10 (10 decybeli poprawy jakości powietrza), co wymagałoby zwiększenia mocy nadajnika o czynnik 10. Jest to w przeciwieństwie do modulacji częstotliwości (FM) oraz radia cyfrowego gdzie efekt takiego hałasu następującym demodulacji jest silnie zredukowana tak długo, jak odbierany sygnał jest znacznie powyżej progu odbioru. Z tego powodu AM broadcast nie jest faworyzowany dla muzyki i wysokiej wierności przekazu, ale raczej dla łączności głosowej i sygnał (sport, wiadomości, rozmów radiowych itp.)

Inną wadą jest to, że AM jest nieefektywne zużycie energii; co najmniej dwie trzecie mocy zatęża się sygnał nośnej. Sygnał nośny zawiera żaden z oryginalnych informacji przesyłanych (głos, wideo, dane, itp.) Jednak jego obecność zapewnia proste środki demodulacji za pomocą detekcji obwiedni , zapewniając odniesienia częstotliwości i fazy wyodrębnić modulacji z bocznymi. W niektórych układach modulacji na AM, niższą moc nadajnika jest wymagane przez częściowe lub całkowite wyeliminowanie składowej nośnej jednak odbiorniki te sygnały są bardziej skomplikowane i kosztowne. Odbiornik może regenerować kopię częstotliwości nośnej (zazwyczaj przesunięte do częstotliwości pośredniej ) ze znacznie zmniejszoną „pilot” nośnik (w transmisji zmniejszonej nośnika lub DSB-RC) do wykorzystania w procesie demodulacji. Nawet z nośnikiem całkowicie wyeliminowane podwójnej wstęgi bocznej transmisji tłumione nośną , regeneracja nośnik jest możliwe za pomocą pętli fazowej Costasem . Nie działa jednak na jednowstęgową transmisji tłumione nośną (SSB SC), co prowadzi do charakterystycznej „Donald Duck” dźwięku z tych odbiorników, gdy nieznacznie detuned. Niemniej pojedynczej wstęgi bocznej jest szeroko stosowany w krótkofalarstwa i innych komunikatów głosowych zarówno ze względu na jego energooszczędność i wydajność przepustowości (cięcie pasma RF w połowie w porównaniu do standardowych AM). Z drugiej strony, fale średnie i krótkie fale nadawania, średnia AM z pełnego nośnika umożliwia odbioru za pomocą tanich odbiorników. Nadawca pochłania dodatkowe koszty energii znacznie zwiększyć potencjalnych odbiorców.

Dodatkową funkcją dostarczane przez nośnik w standardowej AM, lecz traci się jedno- lub dwukrotnie wstęgi bocznej transmisji tłumione nośną, jest to, że zapewnia odniesienia amplitudy. W odbiorniku, automatyczna regulacja wzmocnienia (AGC) jest odpowiedzią na nośniku tak, że powtórzone poziom dźwięku pozostaje w stałym stosunku do pierwotnego modulacji. Z drugiej strony, z transmisjami tłumione nośnymi istnieje żaden przesyłane zasilania podczas przerw w modulacji, więc AGC musi reagować na szczyty władzy przesyłanego podczas szczytów w modulacji. To zazwyczaj obejmuje tak zwany szybki atak, powolny rozpad obwodzie, który utrzymuje poziom AGC na sekundę lub więcej następujących takich szczytów, pomiędzy sylab lub krótkich przerw w programie. Jest to bardzo do zaakceptowania dla radia komunikacyjnych, gdzie kompresja na zrozumiałość aids dźwięku. Jednak nie jest to absolutnie niepożądany do programowania muzyki lub audycji normalny, gdzie oczekiwany jest wierną reprodukcją oryginalnego programu, w tym jego różnych poziomach modulacji.

Trywialna postać AM, które mogą być wykorzystane do przesyłania danych binarnych jest na jednorazowe wpisanie , najprostszą postać kluczowaniem amplitudy zmiany biegów , przy czym te i zera są reprezentowane przez obecność lub braku nośnika. On-off blokująca jest również wykorzystywane przez amatorów radiowe do przesyłania Morse'a gdzie jest znany jako fali ciągłej (CW) eksploatacji, nawet jeśli transmisja nie jest ściśle „ciągłe”. Bardziej złożona forma AM kwadraturowej modulacji amplitudy jest obecnie powszechnie stosowany w danych cyfrowych, a bardziej efektywnego wykorzystania dostępnej szerokości pasma.

oznaczenia ITU

W 1982 roku Międzynarodowy Związek Telekomunikacyjny (ITU) wyznaczone rodzaje modulacji amplitudy:

Przeznaczenie Opis
A3E double-bocznej w pełnym wymiarze przewoźnik - podstawowy schemat modulacji amplitudy
R3E jednowstęgową zmniejszonej nośnik
H3e jednowstęgową pełnej nośnik
J3E jednowstęgową tłumione nośnych
B8E niezależne-bocznej emisji
C3F szczątkowa-bocznej
Lincompex połączony kompresor ekspanderem (a podtryb któregokolwiek z powyższych trybów ITU emisji)

Historia

Jednym z surowych nadajników rury AM wstępnie próżniowego, Telefunken nadajnik łuku od 1906 Fala nośna jest generowana przez 6 łuków elektrycznych w pionowych rur, połączonych z strojonego obwodu . Modulacja odbywa się przy dużym mikrofonu węgla (w kształcie stożka) w wyniku anteny.
Jednym z pierwszych lampowych nadajników radiowych AM, zbudowany w 1913 roku przez Meissner z wczesnym rury triody Roberta von lieben. Używał go w zabytkowym 36 km (24 mil) transmisja głosu z Berlina do Nauen, Niemcy. Porównaj swój niewielki rozmiar z powyższym nadajnika.

Chociaż AM został wykorzystany w ciągu kilku surowych eksperymentów w multipleksu telegrafu i transmisji telefonicznej w latach 1800, praktyczne opracowanie modulacji amplitudy jest synonimem rozwoju między 1900 i 1920 z „ radiotelefonu ” transmisji, to znaczy, że wysiłek, aby wysłać dźwięk ( audio) za pomocą fal radiowych. Pierwsze nadajniki radiowe, zwane nadajniki iskiernika , przesyłane informacje o telegrafii bezprzewodowej , wykorzystując różne impulsy o długości fali nośnej do przeliterować wiadomości tekstowych w kodzie Morse'a . Nie mogli przesyłać dźwięku, ponieważ nośnik składał się z ciągów tłumionych fal , impulsów fal radiowych, które spadły do zera, który brzmiał jak brzęczenie w odbiornikach. W efekcie zostali już modulacją amplitudy.

fale ciągłe

Pierwsza transmisja AM został wykonany przez kanadyjskiego badacza Reginald Fessenden na 23 grudnia 1900 przy użyciu nadajnik iskrowy ze specjalnie zaprojektowanym wysokiej częstotliwości 10 kHz przerywacz , na dystansie 1 mili (1,6 km) w Cobb Island, Maryland, USA. Jego pierwsze słowa były transmitowane „Witam. Jeden, dwa, trzy, cztery. Pada śnieg, gdzie jesteś, panie Thiessen?”. Słowa były ledwo zrozumiałe powyżej szumu tła iskry.

Fessenden była znacząca postać w rozwoju radia AM. Był jednym z pierwszych badaczy do zrealizowania, z doświadczeń, jak wyżej, że istniejąca technologia wytwarzania fal radiowych, nadajnik zapłonową, nie nadające się do modulacji amplitudy, a nowy rodzaj nadajnika, jednego, które produkowały sinusoidalne ciągłe fale , był potrzebny. To był radykalny pomysł na czasie, ponieważ wierzył, że eksperci impulsywny iskra była konieczna do wytwarzania fal o częstotliwości radiowej, a Fessenden został wyśmiany. Wymyślił i pomógł rozwinąć jeden z pierwszych nadajników fal ciągłych - z alternatora Alexanderson , z którego wykonane, co jest uważane za pierwszą publiczną emisję AM rozrywki w Wigilię, 1906 Odkrył również zasadę, na której opiera AM, heterodynowania i wynalazł jeden z pierwszych detektorów w stanie naprawić i odbierać AM elektrolityczny wykrywacza lub „ciekłego baretter”, w 1902 Pozostałe czujki radiowej wymyślone dla telegrafii bezprzewodowej, takich jak zawór Fleming (1904) oraz detektora kryształu (1906) również okazały w stanie naprawić sygnały AM, więc przeszkoda technologiczny generowania fal AM; ich otrzymania nie było problemem.

wczesne technologie

Wczesne eksperymenty w transmisji radiowej AM, prowadzone przez Fessenden Valdemar Poulsen, Ernst Ruhmer, Quirino Majorana , Charles Harrold i Lee De Forest , były utrudnione przez brak technologii amplifikacji . Pierwsze praktyczne ciągły fal AM przetworniki zostały oparte albo na ogromne, drogi alternator alexandersona opracowany 1906-1910 lub wersje łuku Poulsen nadajnika (przetwornik ArC), wynaleziony w 1903 modyfikacje niezbędne były do transmisji AM niezgrabny i powodowało bardzo niska jakość dźwięku. Modulacja zwykle przy użyciu węgla mikrofonu wkładana bezpośrednio do przewodu antenowego lub podłoża; jego zmianę rezystancji zmienia prąd do anteny. Ograniczona zdolność obciążalność mikrofonu bardzo ograniczone siły pierwszych radiotelefonów; wielu mikrofonów były chłodzone wodą.

Rury próżniowe

Odkrycia w 1912 ich zdolność amplifikującej AUDION rury próżniowej , wynaleziony w 1906 roku przez Lee De Forest , rozwiązanie tych problemów. Rurka zwrotnego oscylator , wynalezione 1912 Edwin Armstrong i Alexander Meissner był tanie źródło ciągłe fale i mogą być łatwo modulowane aby nadajnik AM. Modulacja nie muszą być wykonane na wyjściu, ale może być stosowany do sygnału przed ostatecznym rurki wzmacniacza, więc mikrofon lub inne źródło dźwięku nie musiał obsługiwać dużą moc. Badania wojenne znacznie wyprzedza sztukę modulacji AM, a po wojnie dostępność tanich rurek wywołała wielki wzrost liczby stacji radiowych eksperymentujących z transmisji AM w wiadomości lub muzyki. Rurka jest odpowiedzialny za powstanie w radiofonii AM około 1920, pierwsze elektroniczne rozrywki masy nośnika. Modulacja amplitudy była praktycznie jedynym rodzajem wykorzystywane do transmisji radiowejtransmisja FM rozpoczął się po 2 wojny światowej.

Jednocześnie rozpoczął jako radiowy AM, firmy telekomunikacyjne takie jak AT & T zostały rozwijanie innych dużych aplikacji dla AM: wysyłanie wielu połączeń telefonicznych za pośrednictwem jednego przewodu modulując je na oddzielnych nośnych częstotliwości, zwane podziałem częstotliwości .

Pojedynczej wstęgi bocznej

John Renshaw Carson 1915 nie pierwszy matematycznej analizy z modulacją amplitudy, wskazując, że częstotliwość sygnału i nośnik łączy się w sposób nieliniowy urządzenie będzie tworzyć dwa bocznymi z każdej strony od częstotliwości nośnej i przepuszczenie modulowanego sygnału przez inną nieliniowej urządzenie będzie wyodrębnić Oryginalny sygnał pasma. Jego analiza wykazała również tylko jedna wstęga boczna była konieczna do transmisji sygnału audio i Carson opatentowany jednowstęgową modulację (SSB) w dniu 1 grudnia 1915. To bardziej zaawansowana odmiana modulacji amplitudy został przyjęty przez AT & T dla długofalowym transatlantycka usług telefonicznych rozpoczynających 7 stycznia 1927 . Po WW2 został opracowany przez wojsko do komunikacji samolotu.

Uproszczona analiza standardowej AM

Ilustracja modulacji amplitudy

Rozważmy falę nośną ( sinusoida ) częstotliwości f c i amplitudy dana przez:

,

Niech m ( t ) reprezentuje przebieg modulacji. W tym przykładzie weźmiemy modulacji być po prostu sinusoida o częstotliwości f, m , znacznie niższe częstotliwości (na przykład częstotliwości dźwięku) niż f C :

,

gdzie m jest wrażliwość amplituda, M jest amplituda modulacji. Jeśli m <1, (1 + m (t) / A) jest zawsze dodatni dla undermodulation. Jeśli m > 1 następnie przemodulo- występuje i rekonstrukcja sygnału wiadomości od nadawanego sygnału doprowadziłoby do utraty oryginalnego sygnału. Wyniki amplitudy modulacji, gdy nośnik C (t) jest mnożona przez dodatnia (1 + m (t) / A) :

W tym przypadku, prosty m jest identyczny z indeksem modulacji , omówione poniżej. Przy m = 0,5 amplitudę modulowanego sygnału r ( t ) odpowiada więc górnym wykresie (oznaczono „50% Modulacja”), na figurze 4.

Za pomocą tożsamości prosthaphaeresis , Y ( t mogą) być przedstawione jako suma z trzech przebiegów sinusoidalnych:

Dlatego też, sygnał zmodulowany ma trzy elementy: fali nośnej C (t) , która nie zmienia się, a dwa czyste sinusoidalnych (znany jako bocznych ) o częstotliwości nieco powyżej i poniżej częstotliwości nośnej f C .

Widmo

Schematy sygnału AM, o wzorach
Figura 2: dwustronna widma pasma podstawowego i sygnały AM.

Oczywiście sygnał użyteczny modulacji M (t) na ogół nie mogą składać się z jednego sinusoidy, a traktowane powyżej. Jednakże, zgodnie z zasadą rozkładu Fouriera , M (t) może być wyrażony jako suma liczby przebiegów sinusoidalnych o różnej częstotliwości, amplitudy i fazy. Przeprowadzenie namnażanie 1 + m (t) z c (t), jak wyżej, po czym zwraca wynik składają suma fali sinusoidalnej. Kolejny nośnik C (t) występuje niezmieniona, ale dla każdej składowej częstotliwościowej m co f I istnieją dwie wstęgi boczne, o częstotliwościach f c + f i i f c - f I . Zbiór poprzednich częstotliwości powyżej częstotliwości nośnej jest znany jako górnej wstęgi bocznej, a te stanowią poniżej dolnej wstęgi bocznej. W nieco inny sposób patrzenia na nią, możemy rozważyć modulacji m (t) składa się z równej mieszanką pozytywnych i negatywnych elementów częstotliwości (jak wynika z formalnego transformaty Fouriera o wartościach rzeczywistych ilości), jak pokazano na szczycie z fig. 2. Potem można zobaczyć bocznymi jak to modulacji m (t), które zostały po prostu przesunięty częstotliwościowo f C , jak przedstawiono na dole po prawej stronie na fig. 2 (formalnie zmodulowany sygnał zawiera takie same składniki w częstotliwości ujemnych , pokazany w lewym dolnym rogu fig. 2 dla kompletności).

USG sygnału AM pokazano nośnik i obie wstęgi boczne pionowo
Figura 3: spektrogram o transmisji głosu AM pokazano dwa bocznymi (zielony) po obu stronach elementu nośnego (czerwony) z postępowaniem czasu w kierunku pionowym.

Jeśli tylko spojrzeć widma krótkotrwałego modulacji zmienia, to będzie dla ludzkiego głosu, na przykład, wtedy można wykreślić zawartości częstotliwości (oś pozioma) w funkcji czasu (oś pionowa), jak na fig. 3. może ona być ponownie zauważyć, że gdy zawartość częstotliwość modulacji jest różny, w każdym momencie, istnieje górna wstęga boczna generowane według tych częstotliwości przesunięta powyżej częstotliwości nośnej i tej samej zawartości lustrzanym zobrazowano na dolnej wstęgi bocznej poniżej częstotliwości nośnej. W każdym czasie, sam nośnik pozostaje na stałym poziomie, a z większą mocą niż całkowita moc wstęgi bocznej.

Widmo mocy i sprawność

Szerokość pasma RF nadawania AM (patrz Figury 2, lecz tylko za dodatnie częstotliwości) jest dwukrotnie większa od szerokości pasma do modulacji (lub „ w paśmie ”), sygnał od górnych i dolnych wstęg bocznych wokół częstotliwości nośnej każdy ma pasmo szersza jako najwyższa częstotliwość modulowanego. Mimo, że szerokość pasma sygnału AM jest mniejsza niż za pomocą modulacji częstotliwości (FM), to jest dwa razy szersza jednowstęgową techniki; Tym samym może być postrzegane jako widmowo nieefektywne. W paśmie częstotliwości o połowę wielu transmisji (lub „kanały”) mogą być zatem uwzględnione. Z tego powodu telewizji analogowej zatrudnia wariant pojedynczej wstęgi bocznej (znany jako szczątkowej wstęgi bocznej , trochę kompromisu pod względem przepustowości) w celu zmniejszenia wymaganego odstępu kanałowego.

Kolejnym ulepszeniem w porównaniu do standardowych AM uzyskuje się poprzez zmniejszenie lub zahamowanie składowej nośnej modulowanej częstotliwości. Na figurze 2 jest skok pomiędzy bocznych; nawet przy pełnym (100%) modulacji fali sinusoidalnej, zasilanie w elemencie nośnym jest dwukrotnie większa niż w bocznych, ale nie ma tam żadnych unikalne informacje. Dlatego też istnieje wielka zaleta skuteczności w zmniejszaniu lub całkowitego hamowania nośnika, albo w połączeniu z eliminacją jedną wstęgą boczną ( jednowstęgową transmisji tłumione nośnych ), lub z obu bocznych pozostałości ( dwuwstęgowy tłumioną nośnik ). Chociaż te wygaszone transmisji nośne są skuteczne pod względem mocy nadajnika, wymagają bardziej skomplikowane odbiorniki wykorzystujące synchronicznej detekcji i regenerację częstotliwości nośnej. Z tego powodu, standard AM jest nadal powszechnie stosowane, zwłaszcza w rozsyłania, w celu umożliwienia korzystania z niedrogich odbiorników wykorzystujących wykrywanie koperty . Nawet (analogowy), telewizja, z (głównie) tłumionej dolnej wstęgi bocznej, zawiera wystarczającą siłę nośną dla zastosowania wykrywania koperty. Ale dla systemów komunikacyjnych, gdzie oba nadajniki i odbiorniki mogą być zoptymalizowane, tłumienie zarówno jednej wstęgi bocznej i nośnikiem są korzyści netto i są często stosowane.

Technika używana powszechnie w nadajniki transmisji AM jest aplikacją przewoźnika Hapburg, pierwszy zaproponowany w 1930 roku, ale niepraktyczne z technologią wówczas dostępny. W okresach niskiego modulacji mocy nośnej będzie zmniejszona i powróci do pełnej mocy w okresie wysokiego poziomu modulacji. Ma to wpływ na zmniejszenie ogólnego zapotrzebowania mocy nadajnika i jest najbardziej skuteczny w programach typu mowy. Różne nazwy handlowe są wykorzystywane do jego wdrażania przez producentów nadajnika począwszy od późnych lat 80.

indeks modulacji

Indeks modulacja AM jest środek oparty na współczynniku wycieczki modulacji sygnału RF na poziomie niemodulowanej fali nośnej. Jest w ten sposób określa się jako:

gdzie a jest amplituda modulacji amplitudy i nośnik, odpowiednio; amplituda modulacji pik (dodatnia lub ujemna) zmiana amplitudy RF od wartości niemodulowanego. Indeks modulacji jest zazwyczaj wyrażona w procentach, i mogą być umieszczone na mierniku połączonym z przetwornikiem AM.

Tak więc, jeśli amplituda nośnej różni się o 50% wyżej (poniżej) i jego niemodulowanego poziomie, jak pokazano w pierwszej fali poniżej. W przypadku , zmienia się o 100%, jak przedstawiono na rysunku poniżej. Ze 100% modulacji amplitudy fali czasami dochodzi do zera, a to oznacza pełne modulacji przy użyciu standardowego AM i często cel (w celu uzyskania możliwie najwyższej stosunek sygnału do szumu ), ale nie może zostać przekroczona. Zwiększenie Modulowany sygnał poza tym momencie, zwanym przemodulowania powoduje modulator średnia AM (patrz poniżej), aby nie, jako ujemny wychylenia obwiedni fal nie może stać się mniejszy od zera, powodując zakłócenia ( „obcinania”) odebranego modulacji , Przetworniki zazwyczaj zawierają ogranicznik obwodzie w celu uniknięcia przemodulowania i / lub kompresor obwód (zwłaszcza dla komunikacji głosowej), w celu dalszego zbliżania modulacji 100% maksymalnej zrozumiałości powyżej hałasu. Takie układy są czasami określane jako vogad .

Jednakże możliwe jest, aby mówić o indeksu modulacji powyżej 100%, bez powodowania zakłóceń w przypadku podwójnej wstęgi bocznej transmisji zmniejszonej nośnej . W tym przypadku negatywne wycieczki poza zera oznaczać odwrócenie fazy nośnej, jak pokazano w trzeciej fali poniżej. Nie mogą być wytwarzane przy użyciu wydajnych wysokiego poziomu (stopień wyjściowy) modulację (patrz poniżej), które są szeroko stosowane, zwłaszcza w dużej mocy transmisji nadajnika. Zamiast specjalnego modulatora wytwarza taki przebieg, na niskim poziomie, a następnie przez wzmacniacz liniowy . Co więcej, to standardowy odbiornik AM przy użyciu detektora obwiedni nie jest w stanie prawidłowo demodulacji takiego sygnału. Wymagane jest raczej wykrywanie synchroniczne. Zatem transmisja podwójnej wstęgi bocznej jest zasadniczo nie dalej „AM”, chociaż to generuje identyczny przebieg RF w standardzie AM ile indeks modulacji jest poniżej 100%. Takie systemy częściej próba radykalne zmniejszenie poziomu nośnej w stosunku do bocznych (gdzie użyteczne informacje jest obecny) do punktu podwójnej wstęgi bocznej transmisji tłumione nośną, w której nośnik (idealnie) zmniejsza się do zera. We wszystkich takich przypadkach, określenie „indeks modulacji” traci swoją wartość, odnosi się do stosunku amplitudy modulacji do dość mała (lub zerowej) pozostały amplitudę nośnej.

Wykresy ilustrujące jak zrozumiałość sygnału wzrasta wraz z indeksem modulacji, ale tylko do 100% przy użyciu standardowego jestem.
Rys 4: głębokość modulacji. Na schemacie niemodulowanego nośnik ma amplitudę 1.

metody modulacji

Anodę (płytka) modulacji. Płyta i siatka ekran napięciu Tetrode jest modulowane poprzez transformator audio. Rezystor R1 przedstawia nastawienie sieci; zarówno wejście i wyjście są dostrojone scalone ze sprzężenia indukcyjnego.

rozwiązania obwodu modulacji może być sklasyfikowana jako małym lub dużym poziomie (w zależności od tego, czy modulują one niskiej mocy domeny następnie amplifikacji dla transmitancji lub domenie o dużej mocy transmitowanego sygnału).

generacja niskopoziomowe

W nowoczesnych systemach radiowych, modulowane sygnały są generowane za pośrednictwem cyfrowego przetwarzania sygnałów (DSP). DSP są możliwe programowo wiele rodzajów AM (łącznie z nośnikiem, DSB SSB tłumione nośnych i niezależnego wstęgi bocznej lub ISB). Obliczone próbki cyfrowe są przetwarzane na napięcie z przetwornika cyfrowo-analogowego , typowo przy częstotliwości poniżej żądanej częstotliwości RF wyjściowego. Analogowy sygnał musi być przesuwany częstotliwościowo i liniowo wzmacniany na pożądanym poziomie częstotliwości i mocy (amplifikacji liniowych należy zastosować, aby zapobiec odkształceniu Modulation). Ta metoda niskiego poziomu dla AM jest stosowany w wielu transceiverów krótkofalarstwa.

PM mogą być również wytwarzane na niskim poziomie, przy użyciu metod opisanych analogowych w następnym rozdziale.

Wysoki poziom generacji

AM o dużej mocy nadajników (takich jak te stosowane do AM transmisji ) są oparte na wysokiej wydajności klasy D i klasowej E wzmacniacza mocy etapach, modulowane przez zmianę napięcia zasilania.

Starsze konstrukcje (do transmisji i krótkofalarstwa) również generują AM kontrolując przyrost końcowego wzmacniacza nadajnika (zwykle klasy C, dla skuteczności). Następujące typy przetworników próżniowe (ale dostępne są podobne opcje tranzystory)

modulacja płyta
Modulację płyty napięcie płyta wzmacniacz RF jest modulowana sygnałem audio. Audio zapotrzebowanie mocy 50 procent mocy RF nośnej.
Heising (prądu stałego) Modulacja
RF wzmacniacza napięcia płyty doprowadza się do ssania (o wysokiej wartości indukcyjnej). Rura modulacja AM płyty doprowadza się do tej samej cewki, a więc rura modulatora kieruje prąd ze wzmacniacza RF. Ssanie działa jako źródło prądu stałego w zakresie audio. System ten ma małą sprawność energetyczną.
modulacja siatki kontrola
Odchylenie operacyjny i zysk końcowego wzmacniacza RF mogą być kontrolowane przez zmianę napięcia siatki sterującej. Ta metoda wymaga niewiele energii dźwiękowej, ale należy zachować ostrożność w celu zmniejszenia zniekształceń.
zacisk rurowy (ekran siatki) Modulacja
Odchylenie ekranu siatki mogą być kontrolowane przez zacisk rurowy , który obniża napięcie w zależności od sygnału modulacji. Trudno jest osiągnąć 100-procentowy modulacji utrzymując niski poziom szumów w systemie.
modulacja Doherty
Jedna rura zapewnia zasilanie w warunkach nośnych, a drugi działa tylko dla dodatnich pików modulacji. Ogólna wydajność jest dobra, a zniekształcenie jest niska.
Outphasing modulacja
Dwie rury działają równolegle, a częściowo w fazie względem siebie. Ponieważ są one różnie połączone fazy modulowane ich amplituda jest większa lub mniejsza. Wydajność jest dobra i niskie zniekształcenia przy prawidłowo wyregulowane.
Modulacja szerokości impulsu (PWM) lub modulacji czasu trwania impulsu (PDM)
Wysokowydajny zasilacz wysokiego napięcia nakłada się na płyty kanalikowej. Napięcie wyjściowe tego zaopatrzenia jest zmieniana przy szybkości dźwięku śledzić program. System ten został wprowadzony przez Hilmer Swanson i ma wiele odmian, z których wszystkie osiągnąć wysoką wydajność i jakość dźwięku.

metody demodulacji

Najprostszą formą AM demodulatora składa się z diody, która jest skonfigurowana do działania jako detektor obwiedni . Innym rodzajem demodulatora, z detektorem produktów , może dostarczyć lepszej jakości demodulacji z dodatkowej złożoności drukowanej.

Zobacz też

Referencje

Uwagi
źródła
  • Newkirk, David i Karlquist Rick (2004). Miksery, modulatory i demodulatory. Reed w DG (red.), The Handbook ARRL do radiowej (81st red.), Str. 15.1-15.36. Newington: ARRL. ISBN  0-87259-196-4 .

Linki zewnętrzne