Modulația este procesul de creștere și îmbunătățire a frecvenței și a intensității semnalului mesajului. Este procesul care suprapune semnalul original și semnalul continuu de înaltă frecvență. În Modulație de amplitudine (AM), amplitudinea undei purtătoare este variată cu semnalul mesajului. Procesul AM este prezentat în imaginea de mai jos:

De exemplu,

Semnal audio

Semnalele audio sunt semnalele cu zgomot ridicat. Nu este ușor să transmiteți astfel de semnale pe distanțe lungi. Prin urmare, modularea semnalelor audio este necesară pentru o transmisie de succes. Modulația AM este un proces în care un semnal de mesaj este suprapus pe unda radio ca semnal purtător. Este combinat cu unda purtătoare radio de amplitudine mare, ceea ce mărește magnitudinea semnalului audio.

În mod similar, Modulația de frecvență (FM) se ocupă de variația de frecvență a semnalului purtător și Modularea de fază (PM) se ocupă de variația de fază a semnalului purtător.

Să discutăm mai întâi analogul și termenii aferenti acestuia.

Să discutăm mai întâi analogul și termenii aferenti acestuia.

Analogic se referă la variaţia continuă în timp. Putem defini comunicarea analogică și semnalul analogic ca: An comunicare analogică este o comunicare care variază continuu în timp. A fost descoperit înainte de comunicarea digitală. Este nevoie de mai puțină lățime de bandă pentru transmisia cu componente cu costuri reduse. Un semnal analog este un semnal care variază continuu în timp. Exemplele de semnal analogic includ undele sinusoidale și undele pătrate.

Un semnal analogic simplu este prezentat mai jos:

Aici, vom discuta despre următoarele:

Ce este modularea?

Tipuri de modulație de amplitudine

Istoria modulației de amplitudine

Nevoia de modulare

Traducere de frecvență a AM

Indicele de modulație

Eficiența AM

Avantajele și dezavantajele modulării de amplitudine

Aplicații ale modulației de amplitudine

Exemple numerice

Ce este modularea?

Când semnalul de mesaj este suprapus pe semnalul purtător, acesta este cunoscut ca modulare . Semnalul mesajului este suprapus pe partea superioară a undei purtătoare. Aici, suprapus înseamnă plasarea unui semnal pe celălalt semnal. Semnalul rezultat format are o frecvență și o putere îmbunătățite.

Translația semnalului este necesară la capătul transmițătorului atât pentru semnalele analogice, cât și pentru cele digitale. Traducerea este efectuată înainte ca semnalul să fie adus pe canal pentru transmitere către receptor.

Semnal de mesaj

Semnalul original care conține un mesaj care urmează să fie transmis către receptor este cunoscut sub numele de semnal de mesaj.

Semnal purtător

Un semnal purtător este un semnal cu o frecvență constantă, care este în general ridicată. Undele de semnal purtătoare nu necesită un mediu pentru a se propaga.

convertiți șirul în interger

Semnal în bandă de bază

Un semnal de mesaj care reprezintă banda de frecvențe este cunoscut ca semnal în bandă de bază. Gama de semnale în bandă de bază este de la 0 Hz până la frecvența de tăiere. Se mai numește și semnal nemodulat sau semnal de joasă frecvență.

Un semnal analogic este ieșirea unei unde de lumină/sunet convertită într-un semnal electric.

Semnal de bandă de trecere

Este centrat la o frecvență mai mare decât componenta maximă a semnalului mesajului.

Exemplu

Să luăm în considerare un exemplu de semnal de vorbire . Este un tip de semnal audio.

Semnalul de vorbire are frecvențe mai mici în bandă de bază, în intervalul 0,3 până la 3,4 k Hz. Dacă două persoane doresc să comunice pe același canal, frecvențele de bandă de bază vor interfera. Se datorează faptului că frecvențele inferioare nu pot permite două frecvențe în bandă de bază pe același canal. Prin urmare, o purtătoare de înaltă frecvență de până la 8k Hz este utilizată cu semnalul de vorbire. Mărește gama de frecvență a semnalului de vorbire. Permite a două persoane să comunice pe același canal fără interferențe.

Nevoia de modulare

Un sistem de comunicație trimite datele de la transmițător la receptor. Datele sunt procesate și parcurg mai mult de sute de mile înainte de a ajunge la receptor. Zgomotul din timpul transmisiei poate afecta forma semnalului de comunicare. În plus, induce în eroare informațiile primite prin reducerea frecvenței și intensității semnalului. Este necesar un proces care crește frecvența și puterea semnalului. Procesul în comunicare este cunoscut ca modulare .

Este esențial să transmiteți un semnal dintr-un loc în altul în comunicare. Aici, un semnal original este înlocuit cu cel nou, crescându-i frecvența de la f1 - f2 la f1' - f2'. Este prezent în formă recuperabilă la capătul receptorului. Cerința de modulare se bazează pe următorii factori:

1. Multiplexarea în frecvență
2. Antene
3. Bandă îngustă
4. Prelucrare comună

Multiplexarea în frecvență

Multiplexarea se referă la traducerea mai multor semnale pe același canal. Să presupunem că avem trei semnale care trebuie transmise de-a lungul unui singur canal de comunicație fără a afecta calitatea semnalului și datele. Înseamnă că semnalele ar trebui să fie distinse și recuperabile la capătul de recepție. Se poate face prin traducerea celor trei semnale la frecvențe diferite. Împiedică intersectarea semnalelor multiple.

Fie ca intervalul de frecvență a trei semnale să fie de la -f1 la f1, de la -f2 la f2 și de la -f3 la f3. Semnalele sunt separate printr-o gardă între ele, după cum se arată mai jos:

Dacă frecvențele selectate ale acestor semnale nu se suprapun, acestea pot fi recuperate cu ușurință la capătul de recepție folosind filtre de trecere de bandă adecvate.

Antene

Antenele transmit și primesc semnale în spațiul liber. Lungimea antenei este selectată în funcție de lungimea de undă a semnalului transmis.

Bandă îngustă

Semnalul este transmis în spațiul liber cu ajutorul unei antene. Să presupunem că intervalul de frecvență este de la 50 la 10⁴Hz. Raportul dintre cea mai mare și cea mai joasă frecvență va fi 10⁴/50 sau 200. Lungimea antenei la acest raport va deveni prea mare la un capăt și prea scurtă la celălalt capăt. Nu este potrivit pentru transmisie. Prin urmare, semnalul audio este tradus în intervalul (10⁶+ 50) până la (10⁶+ 10⁴). Raportul va fi acum în jur de 1,01. Este cunoscut ca bandă îngustă .

Astfel, procesul de translație poate fi schimbat în bandă îngustă sau bandă largă în funcție de cerințe.

Prelucrare comună

Uneori, trebuie să procesăm gama de frecvență spectrală a diferitelor semnale. Dacă există un număr mare de semnale, este mai bine să operați într-un interval de frecvență fix, mai degrabă decât să procesați intervalul de frecvență al fiecărui semnal.

De exemplu,

Receptor superheteroin

Aici, un bloc de procesare comun este reglat la o frecvență diferită folosind un oscilator local.

Tipuri de modulație de amplitudine

Tipurile de modulație sunt desemnate de ACEA (Uniunea Internațională a Telecomunicațiilor). Există trei tipuri de modulație de amplitudine, care sunt după cum urmează:

Descărcați videoclipuri de pe youtube vlc

• Modulare în bandă laterală unică
• Modulare dublă în bandă laterală
• Modularea vestigială a benzii laterale

Numele inițial al AM a fost DSBAM (Double Side Band Amplitude Modulation) deoarece benzile laterale pot apărea de ambele părți ale frecvenței purtătoare.

Modulație în bandă laterală unică (SSB)

SSB AM este metoda standard de a produce benzi laterale doar pe o parte a frecvenței purtătoare. Modulația de amplitudine poate produce benzi laterale pe ambele părți ale frecvenței purtătoare. În SSB, folosește filtre trece-bandă pentru a elimina o bandă laterală. Procesul de modulare SSB îmbunătățește utilizarea lățimii de bandă și puterea totală de transmisie a mediului de transmisie.

Modulație de purtător suprimată în bandă laterală dublă (DSB-SCB)

Dublu înseamnă două benzi laterale. Frecvențele produse de AM în DSB sunt simetrice față de frecvența purtătoare. DSB este în continuare clasificat ca DSB-SC și DSB-C . Modulația DSB-SC (Double Sideband Suppress Carrier) nu conține nicio bandă purtătoare, datorită căreia eficiența sa este, de asemenea, maximă în comparație cu alte tipuri de modulație. Partea purtătoare din DSB-SC este îndepărtată din componenta de ieșire. DSB-C (bandă laterală dublă cu purtător) constă din unda purtătoare. Ieșirea produsă de DSB-C are un purtător în combinație cu mesajul și componenta purtătoare.

Modulație vestigială în bandă laterală (VSB)

Unele dintre informații sunt SSB, iar DSB se poate pierde. Prin urmare, VSB este folosit pentru a depăși dezavantajele acestor două tipuri de AM. Vestige înseamnă o secțiune a semnalului. În VSB, o secțiune a semnalului este modulată.

Vom discuta despre cele trei tipuri de AM în detaliu mai târziu în tutorial.

Istoria modulației de amplitudine

• În 1831, un om de știință englez Michael Faraday a descoperit electromagneticul
• În 1873, un matematician și om de știință James C Maxwell a descris propagarea undelor EM.
• În 1875, A Graham Bell a descoperit telefonul.
• În 1887, un fizician german H Hertz a descoperit existența undelor radio.
• În 1901, un inginer canadian a numit R Fessenden a tradus primul semnal modulat în amplitudine.
• R Fessenden a descoperit-o folosind transmițătorul cu eclator, care transmite semnalul cu ajutorul unei scântei electrice.
• Implementarea practică a AM a început între 1900 și 1920 prin transmisie radiotelefonică. A fost comunicare folosind semnalul audio sau vorbire.
• Primul emițător continuu Am a fost dezvoltat în jurul anilor 1906 - 1910.
• În 1915, un teoretician american JR Carson a iniţiat analiza matematică a Modulaţiei de Amplitudine. El a arătat că o singură bandă este suficientă pentru transmiterea semnalului audio.
• La 1 decembrie 1915, JR Carson a brevetat SSB Modulație (bandă laterală unică).
• Radiodifuziunea AM a devenit populară după inventarea tubului vidat în jurul anului 1920.

Translația de frecvență a modulației de amplitudine

Un semnal este transmis prin înmulțirea lui cu un semnal sinusoidal auxiliar. Este dat de:

Vm(t) = A_mcosω_mt

Vm(t) = A_mcos2πf_mt

Unde,

Am este constanta de amplitudine

Fm este frecvența de modulare

Fm = ω_m/2p

Modelul spectral va fi un model de amplitudine cu două fețe. Este format din două linii fiecare cu amplitudinea Am/2, după cum se arată mai jos:

Este situat în domeniul de frecvență de la f = fm la f = -fm.

Fie semnalul sinusoidal auxiliar Vc(t).

Vc(t) = A_Ccosω_Ct

Înmulțind modelul spectral dublu cu semnalul auxiliar, obținem:

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

Vm(t). Vc(t) = A_mA_Ccosω_mt cosω_Ct

Acum există patru componente spectrale, așa cum se arată mai sus.

Înseamnă că modelul spectral are acum două forme de undă sinusoidale de frecvență Fc + Fm și Fc - Fm. Amplitudinea înainte de multiplicare a fost Am/2. Dar, componentele după înmulțire au creșteri de la două la patru.

Amplitudinea acum va fi:

AmAc/4

caseta de listă java

1 componentă sinusoidală = 2 componente spectrale

Astfel, amplitudinea fiecărei componente sinusoidale va fi:

AmAc/2

Modelul spectral după înmulțire este tradus atât în ​​direcția de frecvență pozitivă, cât și în cea negativă. Dacă aceste patru modele spectrale sunt multiplicate, rezultatul va fi 6 componente spectrale sub forma a opt forme de undă sinusoidale.

Indicele de modulație

Indicele de modulație este definit ca raportul dintre valoarea maximă a semnalului de mesaj și semnalul purtător.

Este dat de:

Indicele de modulație = M/A

Unde,

M este amplitudinea semnalului mesajului

A este amplitudinea semnalului purtător

Sau

Indicele de modulație = Am/Ac

Eficiența AM

Eficiența modulației de amplitudine este definită ca raportul dintre puterea benzii laterale și puterea totală.

Eficiență = Ps/Pt

Puterea totală este suma puterii benzii laterale și a puterii purtătorului.

Pt = Ps + Pc

Astfel, putem defini și eficiența ca:

Eficiență = Ps/ Ps + buc

Semnalul Am în domeniul frecvenței poate fi reprezentat ca:

S(t) = A_C[1 + km(t)] cosω_Ct

Unde,

m(t) este semnalul în bandă de bază

k este sensibilitatea la amplitudine

s(t) păstrează semnalul de bandă de bază I anvelopa sa

s(t) = A_Ccosω_Ct + A_Ckm(t)cosω_Ct

Primul termen este termenul purtător, iar al doilea termen este termenul bandă laterală.

Puterea poate fi reprezentată ca:

Java regex $

Pentru termenul purtător, Putere =A_C²/2

Pentru termenul de bandă laterală, Putere =A_C²k²/2 x Pm

Pm este puterea medie a semnalului de mesaj prezent în termenul de bandă laterală.

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

Eficiență= k²Pm/1 + k²P.m

Este expresia comună folosită pentru a găsi eficiența energetică a modulației de amplitudine.

Deoarece nu există niciun purtător în modularea purtătoarei de suprimare în bandă laterală dublă, eficiența acestuia este de 50%. Eficiența unui semnal modulat cu un singur ton în cazul formei de undă sinusoidală este de aproximativ 33%. Eficiența maximă de 100% poate fi atinsă folosind SSBSC (Single Side Modulation Suppress Carrier).

Avantaje

Avantajele modulării de amplitudine sunt următoarele:

• Modulația de amplitudine ajută semnalul să parcurgă distanțe lungi, variind amplitudinea semnalului mesajului.
• Componentele utilizate în receptoarele și transmițătoarele AM ​​au costuri reduse.
• Semnalele AM ​​sunt ușor de modulat și demodulat.
• Semnalul modulat are o frecvență mai mică decât semnalul purtătorilor.
• Procesul de implementare a modulării amplitudinii este simplu.
• Canalul de comunicație utilizat pentru transmisie poate fi un canal cu fir sau un canal fără fir. Acesta conectează transmițătorul la receptor. De asemenea, transportă informații de la emițător la receptor.

Dezavantaje

AM este o modulație utilizată pe scară largă în ciuda diverselor sale dezavantaje. Dezavantajele modulării de amplitudine sunt următoarele:

• Este mai susceptibil la zgomot datorită prezenței detectorilor AM. Afectează calitatea semnalului care ajunge la receptor.
• Are benzi laterale pe ambele părți ale frecvenței purtătoare. Puterea din benzile laterale duble nu este utilizată 100%. Puterea transportată de undele AM ​​este de aproximativ 33%. Înseamnă că mai mult de jumătate din puterea din partea dublă este irosită.
• AM necesită lățime de bandă mare, adică de două ori mai mare decât frecvența audio.

Aplicații ale modulației de amplitudine

Aplicațiile modulării de amplitudine sunt următoarele:

Difuzare
Modulația de amplitudine crește frecvența semnalului mesajului datorită prezenței semnalului purtător de înaltă frecvență. Prin urmare, este utilizat pe scară largă în radiodifuziune datorită acestui avantaj.Radiouri cu bandă
Modulația de amplitudine este utilizată în radiourile portabile cu două sensuri și radiourile cu bandă pentru o comunicare eficientă.

Exemple numerice

Să discutăm un exemplu bazat pe modulația de amplitudine.

Exemplu: Găsiți puterea totală a semnalului modulat în amplitudine cu o putere purtătoare de 400 W și indice de modulație de 0,8.

Soluţie : Formula de calcul a puterii totale a semnalului modulat în amplitudine este dată de:

Pt = Pc (1 + m²/2)

Unde,

Pt este puterea totală

Pc este puterea purtătoarei

M este semnalul modulat

Pt = 400 (1 + (0,8)²/2)

Pt = 400 (1 + 0,64/2)

Pt = 400 (1 + 0,32)

Pt = 400 (1,32)

Pt = 528 wați

Prin urmare, puterea totală a semnalului modulat în amplitudine este de 528 wați.

Exemplul 2: Care este eficiența maximă a semnalului de modulație cu un singur ton?

Soluţie : Eficiența maximă a semnalului de modulație cu un singur ton este de 33%.

Eficiența este dată de formula:
Eficiență = u²/(2 + u²)

La randament maxim, u = 1

Eficiență = 1²/(2 + 1²)

Eficiență = 1/3

Eficiență % = 1/3 x 100

Eficiență % = 100/3

Eficiență % = 33,33

cm în picioare și inci