Il primo segnale AM è stato trasmesso nel 1901 da un ingegnere Reginald Fessenden . È canadese e ha preso un trasmissione scintillante senza interruzioni oltre a collocare un microfono a base di carbonio all'interno del cavo di un'antenna. Le onde sonore influenzano il microfono modificandone la resistenza e l'intensità di trasmissione. Anche se molto semplici, i segnali erano facili da sentire a poche centinaia di metri di distanza, anche se con lo scintillio si verificherà un suono aspro. Con l'inizio dei segnali sinusoidali ininterrotti, la trasmissione è notevolmente migliorata e la modulazione di ampiezza diventerà comune per le trasmissioni vocali. Attualmente, l'ampiezza viene utilizzata per la trasmissione dell'audio sulle bande onde corte, medie lunghe, nonché per la comunicazione radio bidirezionale su VHF utilizzata per gli aerei.
Cos'è la modulazione di ampiezza?
Il definizione di modulazione di ampiezza ovvero, un'ampiezza del segnale portante è proporzionale (in accordo con) all'ampiezza del segnale modulante in ingresso. In AM, c'è un segnale modulante. Questo è anche chiamato segnale di ingresso o segnale in banda base (parlato ad esempio). Questo è un segnale a bassa frequenza come abbiamo visto in precedenza. C'è un altro segnale ad alta frequenza chiamato portante. Lo scopo di AM è tradurre il segnale in banda base a bassa frequenza in un segnale a frequenza più alta utilizzando la portante . Come discusso in precedenza, i segnali ad alta frequenza possono essere propagati su distanze maggiori rispetto ai segnali a frequenza inferiore. Il derivate della modulazione di ampiezza include il seguente.
Forme d'onda di modulazione di ampiezza
Il segnale modulante (segnale di ingresso) Vm = Vm sin ωmt
Dove Vm è il valore istantaneo e Vm è il valore massimo del segnale modulante (ingresso).
fm è la frequenza del segnale modulante (ingresso) e ωm = 2π fm
Il segnale portante Vc = Vc senza ωct
Dove Vc è il valore istantaneo e Vc è il valore massimo del segnale portante, fc è la frequenza del segnale portante e ωc = 2π fc.
Analisi della forma d'onda AM
Il equazione di modulazione di ampiezza è,
VAM = Vc + Vm = Vc + Vm sin ωmt
vAM = VAM sin θ = VAM senza ωct
= (Vc + Vm sin ωmt) sin ωct
= Vc (1 + m sin ωmt) sin ωct dove m è dato da m = Vm / Vc
Indice di modulazione
L'indice di modulazione è definito come il rapporto tra l'ampiezza del segnale modulante e l'ampiezza del segnale portante. È indicato con 'm'
Indice di modulazione m = Vm / Vc
L'indice di modulazione è anche noto come fattore di modulazione, coefficiente di modulazione o grado di modulazione
'M' deve avere un valore compreso tra 0 e 1.
“M” quando espresso come percentuale è chiamato modulazione%.
Vm = Vmax-Vmin / 2
Vc = Vmax-Vm
Vc = Vmax- (Vmax-Vmin / 2) = Vmax + Vmin / 2
Perciò, Vm / Vc = (Vmax-Vmin / Vmax + Vmin)
Modulazione critica
Succede quando Indice di modulazione (m) = 1. Nota, durante la modulazione critica Vmin = 0
Modulazione critica
M = Vm / Vc = (Vmax-Vmin / Vmax + Vmin) = (Vmax / Vmax) = 1
Sostituire V m = 0 Quindi alla modulazione critica m = Vm / Vc
Sostituire m = 1. Quindi a modulazione critica Vm = Vc
Cosa sono la sovramodulazione e le bande laterali dell'AM?
Questo può accadere quando m> 1
Questo è (Vm / Vc)> 1 . Perciò Vm> Vc . In altre parole, il segnale modulante è maggiore del segnale portante.
Il segnale AM genererà nuovi segnali chiamati bande laterali, a frequenze diverse da fc o fm.
Lo sappiamo VAM= (Vc + m Vm sin ωmt) sin ωct
Lo sappiamo anche m = Vm / Vc . Perciò Vm = m.Vc
Bande laterali di AM
Perciò,
Caso 1: sia il segnale di ingresso che il segnale portante sono onde sinusoidali.
VAM= (Vc + m Vc sin ωmt) sin ωct
= Vc sin ωct + m Vc sin ωmt. Sin ωct
Richiamare SinA SinB = 1/2 [cos (A-B) - cos (A + B)]
Perciò VAM = Vc sin ωct + [mVc / 2 cos (ωc - wm) t] ─ [mVc / 2 cos (ωc + wm) t]
Dove Vc sin ωct è portante
mVc / 2 cos (ωc - wm) t è la banda laterale inferiore
mVc / 2 cos (ωc + wm) t I banda laterale per la cena
Pertanto il segnale AM ha tre componenti di frequenza, portante, banda laterale superiore e banda laterale inferiore.
Caso 2: sia il segnale di ingresso che il segnale portante sono onde cos.
VAM = (Vc + m Vc cos ωmt) cos ωct
= Vc cos ωct + mVc cos ωmt. cos ωct
Richiamare Cos A Cos B = 1/2 [cos (A ─B) + cos (A + B)]
Perciò VAM = Vc cos ωct + [mVc / 2 cos (ωc - wm) t] + [mVc / 2 cos (ωc + wm) t]
Dove Vc cos ωct
mVc / 2 cos (ωc - wm) t è la banda laterale inferiore
mVc / 2 cos (ωc + wm) t banda laterale per la cena
Pertanto il segnale AM ha tre componenti di frequenza, portante, banda laterale superiore e banda laterale inferiore
Larghezza di banda di AM
La larghezza di banda di un segnale complesso come AM è la differenza tra i suoi componenti di frequenza più alta e più bassa ed è espressa in Hertz (Hz). La larghezza di banda si occupa solo delle frequenze.
Come mostrato nella figura seguente
Larghezza di banda = (fc - fm) - (fc + fm) = 2 fm
I livelli di potenza nel vettore e nelle bande laterali
Livelli di potenza nel portante e nelle bande laterali
Ci sono tre componenti nell'onda AM. Vettore non modulato, USB e LSB.
La potenza totale di AM è = Potenza in
Portante non modulato + Alimentazione in USB + Alimentazione in LSB
Se R è il carico, allora Power in AM = V2c / R + VLSBDue/ R + VUSB2/2
Potenza portante
Potenza portante di picco = VDuec / R
Peak Voltage = Vc, quindi tensione RMS = Vc / √2
Potenza portante RMS = 1 / R [Vc / √2]Due= VDuec / 2R
Potenza RMS nelle bande laterali
PLSB = PUSB = VSB2 / R = 1 / R [mVc / 2 / √2]Due
= mDue(U)Due/ 8R = mDue/ 4 X VDuec / 2R
Potenza RMS nelle bande laterali
Lo sappiamo VDuec / 2R = Pc
Perciò PLSB= mDue/ 4 x Pz
Potere totale = vDuec / 2R + m2VcDue/ 8R + m2VcDue/ 8R
vDuec / 2R [1 + (m2 / 4) + (m2 / 4)] = Pc [1 + (m2 / 4) + (m2 / 4)]
PTotale = Pc [1 + mDue/Due ]
Indice di modulazione in termini di potenza totale (PTotale) e potenza portante (Pc)
PTotale = Pc [1 + mDue/Due]
PTotale / Pc = [1 + mDue/Due]
mDue/ 2 = PTotale/ Pz - 1
m = √2 (PTotale/ Pz - 1)
Efficienza di trasmissione
In AM ci sono tre componenti di potenza Pc, PLSB e PUSB
Di questi Pc è un vettore non modulato. È uno spreco in quanto non trasporta alcuna informazione.
Le due bande laterali portano, tutte le informazioni utili e quindi il potere utile viene speso solo nelle bande laterali
Efficienza (η)
Un rapporto tra la potenza trasmessa che contiene le informazioni utili (PLSB + PUSB) rispetto alla potenza totale trasmessa .
Efficienza di trasmissione = (PLSB+ PUSB) / (PTotale)
η = Pc [mDue/ 4 + mDue/ 4] / Pc [1 = mDue/ 2] = mDue/ 2 + mDue
η% = (mDue/ 2 + mDue) X 100
Demodulazione di ampiezza
L'inverso del modulatore e recupera (decodifica) il segnale originale (qual era il segnale modulante all'estremità del trasmettitore) dal segnale AM ricevuto.
Rilevatore di inviluppo
AM è un'onda semplice e il rilevatore è un demodulatore. Recupera il segnale originale (qual era il segnale modulante all'estremità del trasmettitore) dal segnale AM ricevuto. Il rilevatore è costituito da un semplice raddrizzatore a semionda che rettifica il segnale AM ricevuto. Questo è seguito da a filtro passa basso che rimuove (bypassa) la forma d'onda portante ad alta frequenza il segnale ricevuto. L'uscita risultante del filtro passa basso sarà il segnale di ingresso (modulante) originale.
Rilevatore di inviluppo
Il segnale AM in ingresso è un raddrizzatore HW accoppiato a trasformatore che conduce durante i cicli positivi di AM e interrompe i cicli negativi di AM. Il condensatore di filtro C filtra (bypassa) la portante ad alta frequenza (fc) e consente solo la frequenza più bassa (fm). Quindi, il filtro l'uscita è il segnale di ingresso (modulante) originale.
Tipi di modulazione di ampiezza
Il diverso tipi di modulazioni di ampiezza include il seguente.
1) Modulazione doppia portante con soppressione della banda laterale (DSB-SC)
- L'onda trasmessa è costituita solo dalle bande laterali superiore e inferiore
- Ma il requisito di larghezza di banda del canale è lo stesso di prima.
2) Modulazione a banda laterale singola (SSB)
- L'onda di modulazione è costituita solo dalla banda laterale superiore o dalla banda laterale inferiore.
- Per tradurre lo spettro del segnale modulante in una nuova posizione nel dominio della frequenza.
3) Modulazione della banda laterale vestigiale (VSB)
- Una banda laterale viene superata quasi completamente e viene conservata solo una traccia dell'altra banda laterale.
- La larghezza di banda del canale richiesta è leggermente superiore alla larghezza di banda del messaggio di una quantità pari alla larghezza della banda laterale vestigiale.
Vantaggi e svantaggi della modulazione di ampiezza
Il vantaggi della modulazione di ampiezza include il seguente.
- La modulazione di ampiezza è economica oltre che facilmente ottenibile
- È così semplice da implementare e utilizzando un circuito con meno componenti può essere demodulato.
- I ricevitori di AM sono economici perché non richiedono componenti specializzati.
Il svantaggi della modulazione di ampiezza include il seguente.
- L'efficienza di questa modulazione è molto bassa perché utilizza molta potenza
- Questa modulazione utilizza più volte la frequenza di ampiezza per modulare il segnale da un segnale portante.
- Ciò diminuisce la qualità del segnale originale sul lato ricevente e causa problemi nella qualità del segnale.
- I sistemi AM sono suscettibili alla generazione di generazione di rumore.
- Il applicazioni della modulazione di ampiezza limiti a VHF, radio e comunicazioni uno a uno applicabili
Quindi, si tratta di una panoramica di modulazione d'ampiezza . Il vantaggio principale è che poiché un riferimento coerente non lo è necessario per la demodulazione finché 0 modulazione dell'ampiezza dell'impulso ?
