Charakterystyka z modulacją amplitudy i sposób jej działania

Plik modulowana amplituda JESTEM (modulacja amplitudy) to technika transmisji sygnału, w której sinusoidalna fala elektromagnetyczna przenosi częstotliwość f_do, odpowiedzialny za przekazywanie wiadomości o częstotliwości f_s << f_do, zmienia (tj. moduluje) swoją amplitudę zgodnie z amplitudą sygnału.

Oba sygnały są przesyłane jako jeden, całkowity sygnał (Sygnał AM), która łączy obie: falę nośną (sygnał nośny) i falą (sygnał informacyjny), który zawiera wiadomość, jak pokazano na poniższym rysunku:

Należy zauważyć, że informacje podróżują zawarte w formie, która otacza sygnał AM, który jest nazywany otulający.

Dzięki tej technice sygnał może być transmitowany na duże odległości, stąd ten rodzaj modulacji jest szeroko stosowany w radiu komercyjnym i pasmach cywilnych, chociaż procedura może być przeprowadzona z dowolnym typem sygnału..

Aby uzyskać informacje, potrzebny jest odbiornik, w którym wywoływany jest proces demodulacja za pomocą detektora obwiedni.

Detektor obwiedni to nic innego jak bardzo prosty obwód o nazwie prostownik. Procedura jest prosta i niedroga, ale w procesie przesyłu zawsze występują straty mocy.

Indeks artykułów

• 1 Jak modulowana jest amplituda?
  • 1.1 Transmisje radiowe
• 2 Odbiór sygnału
  • 2.1 Włącz radio i słuchaj muzyki
• 3 Przykład praktyczny
  • 3.1 Rozwiązanie
• 4 Odnośniki

Jak modulowana jest amplituda?

Aby przesłać wiadomość wraz z sygnałem nośnej, nie wystarczy po prostu dodać oba sygnały.

Jest to proces nieliniowy, w którym transmisja w opisany powyżej sposób jest osiągana poprzez zwielokrotniać sygnał wiadomości przez sygnał nośnej, zarówno cosinus. I w rezultacie tego Dodaj sygnał nośny.

Forma matematyczna wynikająca z tej procedury to zmienny sygnał w czasie E (t), którego postać to:

E (t) = E_do (1 + m.cos 2πf_s.t). cos 2πf_do.t

Gdzie amplituda E._do jest amplitudą nośnej i m jest indeksem modulacji, określonym wzorem:

m = Amplituda komunikatu / Amplituda nośnej = E_s / E_do

W ten sposób: I_s = m.E_do

Szerokość wiadomości jest niewielka w porównaniu z szerokością nośnika, dlatego:

m <1

W przeciwnym razie obwiednia sygnału AM nie miałaby dokładnego kształtu wiadomości, która ma być przesłana. Równanie dla m można wyrazić jako procent modulacji:

m_% = (E._s / E_do) x 100%

Wiemy, że sygnały sinusoidalne i cosinusowe charakteryzują się określoną częstotliwością i długością fali.

Kiedy sygnał jest modulowany, przenoszony jest jego rozkład częstotliwości (widmo), co zdarza się, że zajmuje pewien obszar wokół częstotliwości sygnału nośnego fa_do (która nie jest w ogóle zmieniana podczas procesu modulacji), tzw pasmo.

Ponieważ są to fale elektromagnetyczne, ich prędkość w próżni jest taka sama, jak prędkość światła, która jest powiązana z długością fali i częstotliwością przez:

c = λ.f

W ten sposób informacje, które mają być przesłane, powiedzmy, ze stacji radiowej, docierają do odbiorników bardzo szybko..

Transmisje radiowe

Stacja radiowa musi przekształcić słowa i muzykę, z których wszystkie są sygnałami dźwiękowymi, na sygnał elektryczny o tej samej częstotliwości, na przykład za pomocą mikrofonów.

Nazywa się ten sygnał elektryczny dźwiękowy sygnał częstotliwości FA, ponieważ mieści się w zakresie od 20 do 20000 Hz, co jest widmem słyszalnym (częstotliwościami, które słyszą ludzie).

Sygnał ten musi zostać wzmocniony elektronicznie. We wczesnych latach radia był wykonany z lamp próżniowych, które później zostały zastąpione tranzystorami, znacznie wydajniejszymi.

Wzmocniony sygnał jest następnie łączony z sygnałem z częstotliwość promieniowa FR przez Obwody modulatora AM, tak, że daje to określoną częstotliwość dla każdej stacji radiowej. To jest częstotliwość nośna f_do wspomniano powyżej.

Częstotliwości nośne stacji radiowych AM mieszczą się w zakresie od 530 Hz do 1600 Hz, ale stacje, które używają modulowanej częstotliwości lub FM, mają wyższe nośne częstotliwości: 88-108 MHz.

Następnym krokiem jest ponowne wzmocnienie połączonego sygnału i przesłanie go do anteny, aby mógł być emitowany jako fala radiowa. W ten sposób może rozprzestrzeniać się w przestrzeni, aż dotrze do odbiorników..

Odbiór sygnału

Odbiornik radiowy posiada antenę wychwytującą fale elektromagnetyczne pochodzące ze stacji.

Antena składa się z przewodzącego materiału, który z kolei zawiera wolne elektrony. Pole elektromagnetyczne wywiera siłę na te elektrony, które natychmiast wibrują z tą samą częstotliwością co fale, wytwarzając prąd elektryczny..

Inną opcją jest to, że antena odbiorcza zawiera cewkę z drutu, a pole elektromagnetyczne fal radiowych indukuje w niej prąd elektryczny. W każdym przypadku ten strumień zawiera informacje pochodzące ze wszystkich przechwyconych stacji radiowych.

Wynika z tego, że odbiornik radiowy jest w stanie rozróżnić każdą stację radiową, to znaczy dostroić się do preferowanej.

Włącz radio i słuchaj muzyki

Wybór między różnymi sygnałami jest realizowany przez rezonansowy obwód LC lub oscylator LC. Jest to bardzo prosty obwód, który zawiera zmienną cewkę indukcyjną L i kondensator C..

Aby dostroić stację radiową, wartości L i C są regulowane tak, aby częstotliwość rezonansowa obwodu odpowiadała częstotliwości strojonego sygnału, która jest niczym innym jak częstotliwością nośną stacji radiowej: fa_do.

Gdy stacja zostanie dostrojona, obwód zaczyna działać demodulator niż wspomniano na początku. To on jest odpowiedzialny za rozszyfrowanie, że tak powiem, wiadomości nadawanej przez stację radiową. Osiąga to poprzez oddzielenie sygnału nośnego i sygnału komunikatu za pomocą diody i obwodu RC o nazwie Filtr dolnoprzepustowy.

Odseparowany już sygnał ponownie przechodzi przez proces wzmacniania i stamtąd trafia do głośników lub słuchawek, abyśmy mogli go usłyszeć.

Proces opisany jest tutaj w szerokim ujęciu, ponieważ w rzeczywistości etapów jest więcej i jest on znacznie bardziej złożony. Ale daje nam dobre wyobrażenie o tym, jak zachodzi modulacja amplitudy i jak dociera do uszu odbiornika..

Przykład praktyczny

Fala nośna ma amplitudę I_do = 2 V. (RMS) i częstotliwość fa_do = 1,5 MHz. Jest modulowany sygnałem częstotliwości fs = 500 Hz i szerokość I_s = 1 V. (RMS). Jakie jest równanie sygnału AM?

Rozwiązanie

Podstaw odpowiednie wartości do równania na sygnał modulowany:

E (t) = E_do (1 + m.cos 2πf_s.t). cos 2πf_do.t

Należy jednak zauważyć, że równanie obejmuje szczytowe amplitudy, które w tym przypadku są napięciami. Dlatego konieczne jest podanie wartości skutecznych napięć do wartości szczytowej pomnożonej przez √2:

I_do = √2 x 2 V = 2,83 V; I_s = √2 x 1 V = 1,41 V.

m = 1,41 / 2,83 = 0,5

E (t) = 2,83 [(1 + 0,5 cos (2π, 500.t)] cos (2π, 1,5 x 10⁶.t) = 2,83 [(1 + 0,5 cos (3,14 x 10³.t)] cos (9,42 x 10⁶.t)

Bibliografia

1. Analphatechnics. Systemy modulacji. Odzyskany z: analfatecnicos.net.
2. Giancoli, D. 2006. Fizyka: Zasady z zastosowaniami. 6^th. Ed prentice hall.
3. Quesada, F. Communications Laboratory. Modulacja amplitudy. Odzyskany z: ocw.bib.upct.es.
4. Santa Cruz, O. Transmisja modulacji amplitudy. Odzyskany z: professors.frc.utn.edu.ar.
5. Serway, R., Jewett, J. (2008). Fizyka dla nauki i inżynierii. Tom 2. 7^mama. Ed. Cengage Learning.
6. Fala nośna. Odzyskane z: es.wikipedia.org.