Модулација је процес повећања и појачавања фреквенције и јачине сигнала поруке. То је процес који суперпонира оригинални сигнал и континуирани високофреквентни сигнал. Ин Амплитудна модулација (АМ), амплитуда носећег таласа варира са сигналом поруке. Процес АМ је приказан на доњој слици:
На пример,
Аудио Сигнал
Аудио сигнали су сигнали са високим шумом. Није лако преносити такве сигнале на велике удаљености. Дакле, модулација аудио сигнала је неопходна за успешан пренос. АМ модулација је процес у коме се сигнал поруке суперпонује на радио талас као сигнал носиоца. Комбинује се са таласом радио-носача велике амплитуде, што повећава величину аудио сигнала.
Слично, Фреквенција модулација (ФМ) бави се варијацијом фреквенције сигнала носиоца, и Пхасе Модулатион (ПМ) се бави фазном варијацијом сигнала носиоца.
Хајде да прво разговарамо о аналогном и сродним терминима.
Хајде да прво разговарамо о аналогном и сродним терминима.
Аналог односи се на континуирану варијацију са временом. Аналогну комуникацију и аналогни сигнал можемо дефинисати као: Ан аналогна комуникација је комуникација која се непрекидно мења током времена. Откривен је пре дигиталне комуникације. Захтева мање пропусног опсега за пренос са јефтиним компонентама. Ан аналогни сигнал је сигнал који се непрекидно мења током времена. Примери аналогног сигнала укључују синусоидне таласе и квадратне таласе.
Једноставан аналогни сигнал је приказан испод:
Овде ћемо разговарати о следећем:
Историја амплитудне модулације
Предности и мане амплитудне модулације
Шта је модулација?
Када је сигнал поруке суперпонован на сигнал носиоца, познат је као модулација . Сигнал поруке је суперпонован на врх носећег таласа. Овде суперпонирано значи постављање сигнала на други сигнал. Формирани резултујући сигнал има побољшану фреквенцију и јачину.
Транслација сигнала је потребна на крају предајника и за аналогне и за дигиталне сигнале. Превођење се врши пре него што се сигнал доведе на канал за пренос до пријемника.
Сигнал поруке
Оригинални сигнал који садржи поруку коју треба пренети примаоцу је познат као сигнал поруке.
Сигнал носиоца
Носећи сигнал је сигнал са константном фреквенцијом, која је генерално висока. Таласи носећег сигнала не захтевају медијум за ширење.
Басебанд сигнал
Сигнал поруке који представља опсег фреквенција познат је као сигнал основног опсега. Опсег сигнала основног опсега је од 0 Хз до граничне фреквенције. Такође се назива немодулисани сигнал или нискофреквентни сигнал.
Аналогни сигнал је излаз светлосног/звучног таласа претвореног у електрични сигнал.
адверсариал сеарцх
Пассбанд сигнал
Он је центриран на фреквенцији већој од максималне компоненте сигнала поруке.
Пример
Хајде да размотримо пример говорни сигнал . То је врста аудио сигнала.
Говорни сигнал има ниже фреквенције основног опсега од 0,3 до 3,4 кХз. Ако две особе желе да комуницирају на истом каналу, фреквенције основног опсега ће ометати. То је зато што ниже фреквенције не могу дозволити две фреквенције основног опсега на истом каналу. Дакле, са говорним сигналом се користи носилац високе фреквенције до 8кХз. Повећава фреквенцијски опсег говорног сигнала. Омогућава две особе да комуницирају на истом каналу без икаквих сметњи.
Потреба за модулацијом
Комуникациони систем шаље податке од предајника до пријемника. Подаци се обрађују и путују више од стотина миља пре него што стигну до пријемника. Шум током преноса може утицати на облик комуникационог сигнала. Он даље обмањује примљене информације смањујући фреквенцију и снагу сигнала. Потребан је процес који повећава фреквенцију и јачину сигнала. Процес у комуникацији је познат као модулација .
Неопходно је пренети сигнал са једног места на друго у комуникацији. Овде се оригинални сигнал замењује новим, повећавајући његову фреквенцију са ф1 - ф2 на ф1' - ф2'. Присутан је у облику који се може повратити на крају пријемника. Захтев за модулацију је заснован на следећим факторима:
- Мултиплексирање фреквенције
- Антене
- Уске траке
- Уобичајена обрада
Мултиплексирање фреквенције
Мултиплексирање се односи на превођење више сигнала на истом каналу. Претпоставимо да имамо три сигнала за пренос дуж једног комуникационог канала без утицаја на квалитет сигнала и податке. То значи да сигнали треба да буду препознатљиви и повратни на пријемном крају. То се може урадити превођењем три сигнала на различитим фреквенцијама. Спречава укрштање вишеструких сигнала.
Нека опсег фреквенција три сигнала буде -ф1 до ф1, -ф2 до ф2 и -ф3 до ф3. Сигнали су раздвојени заштитником између њих, као што је приказано у наставку:
Ако се изабране фреквенције ових сигнала не преклапају, може се лако повратити на крају пријема коришћењем одговарајућих пропусних филтера.
Антене
Антене емитују и примају сигнале у слободном простору. Дужина антене се бира према таласној дужини емитованог сигнала.
Ускопојасно
Сигнал се преноси у слободном простору уз помоћ антене. Претпоставимо да је опсег фреквенција од 50 до 104Хз. Однос највише и најниже фреквенције биће 104/50 или 200. Дужина антене у овом односу ће постати предуга на једном крају и прекратка на другом крају. Није погодан за пренос. Дакле, аудио сигнал се преводи у опсег (106+ 50) до (106+ 104). Однос ће сада бити око 1,01. Познато је као ускопојасност .
Тако се процес превођења може променити у ускопојасни или широкопојасни у зависности од захтева.
Уобичајена обрада
Понекад је потребно да обрадимо спектрални фреквенцијски опсег различитих сигнала. Ако постоји велики број сигнала, боље је радити у неком фиксном фреквентном опсегу него да обрађује фреквентни опсег сваког сигнала.
На пример,
Суперхетероине пријемник
Овде је заједнички блок за обраду подешен на другу фреквенцију коришћењем локалног осцилатора.
Врсте амплитудске модулације
Типови модулације су означени ТО (Међународна унија за телекомуникације). Постоје три типа амплитудске модулације, а то су:
- Једнострука бочна модулација
- Двострука бочна модулација
- Преостала бочна модулација
Оригинални назив АМ био је ДСБАМ (Доубле Сиде Банд Амплитуде Модулатион) јер се бочни опсег може појавити са обе стране фреквенције носиоца.
Једнопојасна модулација (ССБ)
ССБ АМ је стандардни метод за производњу бочних опсега само на једној страни фреквенције носиоца. Амплитудна модулација може произвести бочне траке са обе стране фреквенције носиоца. У ССБ-у, користи пропусне филтере да одбаци један бочни појас. Процес ССБ модулације побољшава искоришћеност пропусног опсега и укупну снагу преноса медијума за пренос.
Двострука бочнопојасна супримирана модулација носиоца (ДСБ-СЦБ)
Двоструко значи две бочне траке. Фреквенције које производи АМ у ДСБ-у су симетричне у односу на фреквенцију носиоца. ДСБ је даље категорисан као ДСБ-СЦ и ДСБ-Ц . ДСБ-СЦ (Доубле Сидебанд Суппресс Царриер) модулација не садржи никакав носећи опсег, због чега је и њена ефикасност максимална у поређењу са другим типовима модулације. Носећи део у ДСБ-СЦ је уклоњен из излазне компоненте. ДСБ-Ц (Доубле Сидебанд витх Царриер) се састоји од носећег таласа. Излаз који производи ДСБ-Ц има носилац у комбинацији са поруком и компонентом носиоца.
Преостала бочна модулација (ВСБ)
Неке од информација су ССБ, а ДСБ се може изгубити. Дакле, ВСБ се користи за превазилажење недостатака ова два типа АМ. Остатак означава део сигнала. У ВСБ-у, део сигнала је модулисан.
О три типа АМ-а ћемо детаљно разговарати касније у туторијалу.
Историја амплитудне модулације
- Године 1831, енглески научник Мајкл Фарадеј открио је електромагнетику
- Године 1873. математичар и научник Џејмс Максвел описао је ширење ЕМ таласа.
- Године 1875, А Грахам Белл је открио телефон.
- Године 1887, немачки физичар Х Херц открио је постојање радио таласа.
- Године 1901. канадски инжењер по имену Р Фессенден превео први амплитудно модулисани сигнал.
- Р Фесенден га је открио помоћу предајника са варничним размаком, који преноси сигнал уз помоћ електричне варнице.
- Практична примена АМ је почела између 1900. и 1920. путем радиотелефонског преноса. То је била комуникација помоћу аудио или говорног сигнала.
- Први континуирани Ам предајник развијен је око 1906 - 1910.
- 1915. амерички теоретичар Ј Р Царсон покренуо математичку анализу амплитудне модулације. Показао је да је један опсег довољан за пренос аудио сигнала.
- 1. децембра 1915, ЈР Царсон је патентирао ССБ (Сингле Сидебанд) Модулација.
- Радио АМ емитовање постало је популарно након проналаска вакумске цеви око 1920.
Фреквентна транслација амплитудне модулације
Сигнал се преноси множењем са помоћним синусоидним сигналом. Даје га:
Вм(т) = Амцосωмт
Вм(т) = Амцос2πфмт
Где,
Ам је константа амплитуде
Фм је модулирајућа фреквенција
Фм = ωм/2п
Спектрални образац ће бити двострани амплитуда. Састоји се од две линије свака амплитуде Ам/2, као што је приказано у наставку:
Налази се у опсегу фреквенција од ф = фм до ф = -фм.
Нека је помоћни синусоидни сигнал Вц(т).
Вц(т) = АЦцосωЦт
наредба екцел са великим словима
Множењем двоструког спектралног узорка са помоћним сигналом, добијамо:
Вм(т). Вц(т) = Амцосωмт к АЦцосωЦт
Вм(т). Вц(т) = АмАЦцосωмт цосωЦт
Сада постоје четири спектралне компоненте, као што је приказано изнад.
То значи да спектрални образац сада има два синусна таласна облика фреквенције Фц + Фм и Фц - Фм. Амплитуда пре множења била је Ам/2. Али, компоненте након множења се повећавају са два на четири.
Сада ће амплитуда бити:
АмАц/4
1 синусоидна компонента = 2 спектралне компоненте
Дакле, амплитуда сваке синусоидалне компоненте ће бити:
АмАц/2
Спектрални образац након множења се преводи у позитивном и негативном фреквенцијском правцу. Ако се ова четири спектрална обрасца помноже, резултанта ће бити 6 спектралних компоненти у облику осам синусних таласних облика.
Индекс модулације
Индекс модулације је дефинисан као однос максималне вредности сигнала поруке и сигнала носиоца.
Даје га:
Индекс модулације = М/А
Где,
М је амплитуда сигнала поруке
А је амплитуда сигнала носиоца
Ор
Индекс модулације = Ам/Ац
Ефикасност АМ
Ефикасност амплитудне модулације се дефинише као однос снаге бочног појаса и укупне снаге.
Ефикасност = Пс/Пт
Укупна снага је збир снаге бочног појаса и снаге носиоца.
Пт = Пс + Пц
Дакле, ефикасност можемо дефинисати и као:
Ефикасност = Пс/ Пс + Пц
Ам сигнал у фреквентном домену може се представити као:
С(т) = АЦ[1 + км(т)] цосωЦт
Где,
м(т) је сигнал основног опсега
к је амплитудна осетљивост
с(т) чува сигнал основног опсега И своју коверту
подешавања веб претраживача
с(т) = АЦцосωЦт + АЦкм(т)цосωЦт
Први термин је термин носиоца, а други термин је термин бочне траке.
Моћ се може представити као:
За термин носиоца, снага =АЦ2/2
За термин бочне траке, снага =АЦ2к2/2 к пм
Пм је просечна снага сигнала поруке присутног у термину бочног појаса.
Ефикасност = АЦ2к2Пм/2 /( АЦ2к2Пм/2 + АЦ2/2)
Ефикасност= к2Пм/1 + к2После подне
То је уобичајени израз који се користи за проналажење енергетске ефикасности амплитудне модулације.
Пошто нема носиоца у модулацији двоструког бочног појаса за сузбијање носиоца, његова ефикасност је 50%. Ефикасност једнотонског модулисаног сигнала у случају синусоидног таласног облика је око 33%. Максимална ефикасност од 100% може се постићи коришћењем ССБСЦ (Сингле Сиде Модулатион Суппресс Царриер).
Предности
Предности амплитудне модулације су следеће:
- Амплитудна модулација помаже сигналу да путује на велике удаљености тако што мења амплитуду сигнала поруке.
- Компоненте које се користе у АМ пријемницима и предајницима имају ниску цену.
- АМ сигнале је лако модулирати и демодулирати.
- Модулирани сигнал има нижу фреквенцију од сигнала носилаца.
- Процес имплементације амплитудне модулације је једноставан.
- Комуникациони канал који се користи за пренос може бити жичани или бежични канал. Повезује предајник са пријемником. Такође преноси информације од предајника до пријемника.
Недостаци
АМ је широко коришћена модулација упркос разним недостацима. Недостаци амплитудне модулације су следећи:
- Подложнији је буци због присуства АМ детектора. То утиче на квалитет сигнала који стиже до пријемника.
- Има бочне траке са обе стране носеће фреквенције. Снага у двоструким бочним тракама није искоришћена 100%. Снага коју носе АМ таласи је око 33%. То значи да се више од половине снаге у двострукој страни губи.
- АМ захтева висок пропусни опсег, односно двоструко већи од аудио фреквенције.
Примене амплитудне модулације
Примене амплитудне модулације су следеће:
Амплитудна модулација повећава фреквенцију сигнала поруке због присуства високофреквентног сигнала носиоца. Због тога се широко користи у радиодифузији због ове предности.
Амплитудна модулација се користи у преносивим двосмерним радијима и радио уређајима за ефикасну комуникацију.
Нумерички примери
Хајде да размотримо пример заснован на амплитудној модулацији.
Пример: Пронађите укупну снагу амплитудно модулисаног сигнала са снагом носиоца 400В и индексом модулације од 0,8.
Решење : Формула за израчунавање укупне снаге амплитудно модулисаног сигнала је дата са:
Пт = Пц (1 + м2/2)
Где,
Реха филмска глумица
Пт је укупна снага
ПЦ је носилац снаге
М је модулисани сигнал
Пт = 400 (1 + (0,8)2/2)
Пт = 400 (1 + 0,64/2)
Пт = 400 (1 + 0,32)
Пт = 400 (1,32)
Пт = 528 вати
Дакле, укупна снага амплитудно модулисаног сигнала износи 528 вати.
Пример 2: Која је максимална ефикасност једнотонског модулационог сигнала?
Решење : Максимална ефикасност једнотонског модулационог сигнала је 33%.
Ефикасност је дата формулом:
Ефикасност = у2/(2 + у2)
При максималној ефикасности, у = 1
Ефикасност = 12/(2 + 12)
Ефикасност = 1/3
Ефикасност % = 1/3 к 100
Ефикасност % = 100/3
Ефикасност % = 33,33