MODULÁLT AMPLITÚDÓ: JELLEMZŐK ÉS MŰKÖDÉSE - FIZIKAI - 2026

A amplitúdó modulált AM (amplitúdó moduláció) egy jelátviteli technika, amely egy elektromágneses hullám szinuszos vivőfrekvencia f _c, felelős egy üzenet átvitelének f frekvencia _s << f _c változik (azaz, modulálja) a amplitúdó a jel amplitúdója szerint.

Mindkét jel egyként halad, egy teljes jel (AM jel), amely ötvözi mind a vivőhullámot (vivőjel), mind a hullámot (információs jel), amely az üzenetet tartalmazza, a következő ábra szerint:

1. ábra. Amplitúdó moduláció. Forrás: Wikimedia Commons.

Meg kell jegyezni, hogy az információk abban az alakban vannak, amely körülveszi az AM jelet, amelyet borítéknak hívnak.

Ezen a technikán keresztül egy jelet nagy távolságra lehet továbbítani, ezért az ilyen típusú modulációt széles körben használják a kereskedelmi rádió és a polgári sáv, bár az eljárás bármilyen típusú jelrel végrehajtható.

Az információ megszerzéséhez egy vevőre van szükség, amelyben a demodulációnak nevezett folyamatot borítékdetektor segítségével hajtják végre.

A borítékdetektor nem más, mint egy nagyon egyszerű áramkör, amelyet egyenirányítónak hívnak. Az eljárás egyszerű és olcsó, de az energiaátvitel mindig az átviteli folyamat során jelentkezik.

Hogyan működik a modulált amplitúdó?

Az üzenet és a vivőjel együttes továbbításához nem elegendő a két jel egyszerű hozzáadása.

Nemlineáris folyamat, amelyben az átvitelt a fent leírt módon úgy érjük el, hogy megszorozzuk az üzenetjelet a vivőjelekkel, mindkettő koszinus. És ehhez adja hozzá a vivőjelet.

Az ezen eljárás eredményeként kapott matematikai forma az E (t) időben változó jel, amelynek formája:

Ahol az E _c amplitúdó a vivő amplitúdója, m pedig a modulációs index, amelyet az alábbiak adnak meg:

Így: E _s = mE _c

Az üzenet amplitúdója kicsi a vivő amplitúdójával összehasonlítva, ezért:

Ellenkező esetben az AM jel borítéka nem lenne pontos az átadandó üzenet formáján. Az m egyenlet kifejezhető a moduláció százalékában:

Tudjuk, hogy a szinuszos és koszinus jeleket egy bizonyos frekvencia és hullámhossz jellemzi.

Amikor egy jelet modulálunk, akkor annak frekvenciaeloszlása ​​(spektruma) lefordul, amely egy bizonyos, az szélességnek nevezett, az f _c vivőjel frekvencia körüli tartományt foglal el (amelyet a modulációs folyamat során egyáltalán nem változtatnak meg). Zenekar.

Mivel ezek elektromágneses hullámok, a vákuumban levő sebességük a fény sebessége, amelyet a hullámhossz és frekvencia függ össze:

Ily módon a rádióállomásról továbbítandó információ nagyon gyorsan eljut a vevőkhöz.

Rádióadás

A rádióállomásnak a szavakat és a zenét, amelyek mindegyike hangjelek, azonos frekvenciájú elektromos jellé kell alakítani, például mikrofonok segítségével.

Ezt az elektromos jelet FA hallófrekvencia-jelnek hívják, mert 20 és 20 000 Hz közötti tartományban van, amely a hallható spektrum (az ember által hallott frekvencia).

2. ábra. Sok rádióállomás sugároz AM-ben. Forrás: Pixabay.

Ezt a jelet elektronikusan erősíteni kell. A rádió kezdeti napjaiban vákuumcsövekkel készült, amelyeket később sokkal hatékonyabb tranzisztorok váltottak fel.

Az erősített jelet ezután az AM modulátoráramkörök kombinálják az FR rádiófrekvencia-jelzéssel, hogy minden rádióállomás számára meghatározott frekvenciát kapjunk. Ez a fent említett f _c vivőfrekvencia.

Az AM rádióállomások vivőfrekvenciája 530 Hz és 1600 Hz között van, de a modulált frekvenciát vagy FM-t használó állomások magasabb frekvenciájú hordozókkal rendelkeznek: 88-108 MHz.

A következő lépés az, hogy a kombinált jelet újra erősítsük, és továbbítsuk az antennához, hogy rádióhullámként bocsáthassuk ki. Ilyen módon elterjedhet az űrben, amíg el nem éri a vevőket.

Jel vétel

A rádióvevőnek van egy antenna, amely felveszi az állomástól érkező elektromágneses hullámokat.

Az antenna vezetőképes anyagból áll, amelyben szabad elektronok vannak. Az elektromágneses mező erőt gyakorol ezekre az elektronokra, amelyek azonnal a vibrációval azonos frekvencián rezegnek, és ezzel áramot generálnak.

Egy másik lehetőség az, hogy a vevőantenna huzaltekercset tartalmaz, és a rádióhullámok elektromágneses tere elektromos áramot indukál benne. Mindkét esetben ez a patak tartalmazza az összes rögzített rádióállomás információit.

A következőkből következik, hogy a rádióvevő képes megkülönböztetni az egyes rádióállomásokat, vagyis beállítani az előnyben részesített rádiót.

Hangoljon be a rádióba, és hallgassa meg a zenét

A különféle jelek közötti választást rezonáns LC áramkör vagy LC oszcillátor valósítja meg. Ez egy nagyon egyszerű áramkör, amely sorozatba helyezett L változó induktorral és C kondenzátorral rendelkezik.

A rádióállomás hangolása érdekében az L és C értékeket úgy kell beállítani, hogy az áramkör rezonanciafrekvenciája egybeesjen a hangolandó jel frekvenciájával, amely nem más, mint a rádióállomás vivőfrekvenciája: f _c.

Az állomás behangolása után az elején említett demodulátoráramkör működésbe lép. Ő felel a rádióállomás által közvetített üzenet megfejtésének, tehát úgymond. Ezt úgy hajtja végre, hogy elválasztja a vivőjelet és az üzenetjelet egy dióda segítségével, és egy RC áramkört, úgynevezett aluláteresztő szűrőt.

3. ábra. A bal oldali LC oszcillátor áramkör. Jobb oldalon demodulátor áramkör. Forrás: F. Zapata.

A már elkülönített jel ismét egy erősítési folyamaton megy keresztül, és onnan a hangszórókhoz vagy a fejhallgatóhoz jut, hogy halljuk.

A folyamatot itt vázoljuk, mivel valójában több szakasz van, és sokkal összetettebb. De jó képet ad nekünk arról, hogy hogyan történik az amplitúdó moduláció, és hogyan érinti el a vevő fülét.

Működő példa

A vivőhullám amplitúdóval rendelkezik E _c = 2 V (RMS) és f frekvenciájú _c = 1,5 MHz. Ezt modulálja az fs = 500 Hz frekvencia és az E _s = 1 V (RMS) amplitúdójú jel. Mi az AM jel egyenlete?

Megoldás

Helyezze a megfelelő értékeket a modulált jel egyenletére:

Fontos azonban megjegyezni, hogy az egyenlet tartalmazza a csúcs amplitúdókat, amelyek ebben az esetben feszültségek. Ezért az RMS feszültségét át kell adni a csúcsérték szorzásával √2-vel:

1. Analphabetics. Modulációs rendszerek. Helyreállítva: analfatecnicos.net.
2. Giancoli, D. 2006. Fizika: alapelvek alkalmazásokkal. 6 ^-én. Ed Prentice Hall.
3. Quesada, F. Kommunikációs Laboratórium. Amplitúdó moduláció. Helyreállítva: ocw.bib.upct.es.
4. Santa Cruz, O. Amplitúdó modulációs átvitel. Helyreállítva: professors.frc.utn.edu.ar.
5. Serway, R., Jewett, J. (2008). Fizika a tudomány és a technika számára. 2. kötet 7 ^ma. Ed. Cengage Learning.
6. Carrier Wave. Helyreállítva: es.wikipedia.org.