3- mavzu. Modulyatsiya haqida tushuncha. Amplitudali modulyatsiya

Amplituda modulyatsiya (AM)
Amplitudali modulyatsiya (AM, ing. AM - amplituda modulyatsiya) ma'lumotlar tashuvchisi parametrlarini o'zgartirishning eng oddiy va keng tarqalgan usuli hisoblanadi. Amplitudali modulyatsiya bilan harmonik tebranish (tashuvchi signal) amplitudasi uzatilayotgan axborot signalidagi o'zgarish qonuni bo'yicha o'zgaradi. Radiotexnika sohasida amplituda modulyatsiya radioeshittirishda, akustik joylashuvda va boshqalarda ma'lumotlarni uzatish uchun ishlatiladi. Masalan, radioeshittirishda tovush tebranishlari past chastotali elektr signaliga (modulyatsiya qiluvchi signal) aylanadi, bu esa yuqori (tashuvchi) chastota signalining amplitudasini o'zgartiradi (modulyatsiya qiladi). Olingan modulyatsiya qilingan radio signal signalning kuchiga qarab amplituda o'zgaradi.

Amplitudali modulyatsiyaning asosiy xarakteristikasi amplituda modulyatsiya koeffitsienti yoki modulyatsiya chuqurligi - modulyatsiya qilingan signal amplitudalarining maksimal va minimal qiymatlari orasidagi farqning foizlar bilan ifodalangan ushbu qiymatlar yig'indisiga nisbati.
Quyidagi rasmda tashuvchi va tayanch tarmoqli signallarining vaqt diagrammasi hamda natijada olingan amplituda modulyatsiyalangan signal ko'rsatilgan. Tashuvchi signalning chastotasi 100 KHz, modulyatsiya qiluvchi sinusoidal signalning chastotasi 10 KHz, amplituda modulyatsiya koeffitsienti 100%.

Quyidagi rasmda xuddi shu signallarning vaqt jadvallari 50% AM da ko'rsatilgan.

Amplitudali modulyatsiya nima va u nima uchun. Modulyatsiya nima va modulyatsiyalangan signallarning turlari? Raqamli chastota va fazali modulyatsiya

08.04.2019 Windows 7, XP
Agar signalning amplitudasi U (t) o'zgaruvchan bo'lib chiqsa va qolgan ikkita parametr o'zgarmasa, u holda mavjud amplituda modulyatsiyasi(AM) tashuvchining tebranishi. AM signalini yozish shakli quyidagicha:
Formula (5.2) ga muvofiq, AM signali konvert U (t) va harmonik to'ldirish mahsulotidir. Ko'pgina amaliy holatlarda, konvert vaqt o'tishi bilan yuqori chastotali to'ldirishga qaraganda ancha sekin o'zgaradi.
AM bilan konvert U (t) va modulyatsiya qiluvchi foydali signal S (t) o'rtasidagi munosabat quyidagicha aniqlanadi:
Bu erda modulyatsiya bo'lmaganda tashuvchining tebranish amplitudasiga teng bo'lgan doimiy koeffitsient; M - AM koeffitsienti. M qiymati AM chuqurligini tavsiflaydi.
Sayoz modulyatsiya chuqurligi bilan konvertdagi nisbiy o'zgarish kichik, ya'ni S (t) to'lqin shaklidan qat'i nazar, har doim.
Agar S (t) signali ekstremal qiymatlarga yetgan vaqtda, taxminiy tengliklar mavjud.
keyin ular chuqur AM haqida gapirishadi.
Sayoz modulyatsiya chuqurligiga ega bo'lgan AM signallari transmitter quvvatidan to'liq foydalanilmaganligi sababli amaliy emas. Shu bilan birga, 100% modulyatsiya (M = 1) modulyatsiyalangan xabarning eng yuqori qiymatlarida tebranish amplitudasini ikki baravar oshiradi. Ushbu amplitudaning yanada oshishi, qoida tariqasida, transmitterning chiqish bosqichlarining haddan tashqari yuklanishi tufayli istalmagan buzilishlarga olib keladi.
Haddan tashqari modulyatsiya deb ataladigan juda chuqur AM (M> 1 da) kamroq xavfli emas. Bu erda konvert shakli modulyatsiyalangan signal shaklini takrorlashni to'xtatadi.
Bir tonli AM.
Eng oddiy AM signalini modulyatsiya qiluvchi past chastotali signal chastotali garmonik tebranish bo'lganda olish mumkin.
bitta tonli AM signali deb ataladi. Bunday signal oddiy yig'indi sifatida ifodalanishi mumkin garmonik tebranishlar bilan turli chastotalar... Kosinuslar mahsuloti uchun taniqli trigonometrik formuladan foydalanib, (5.4) ifodadan biz darhol olamiz:
(5.5)
Formula (5.5) bir tonnali AM signalining spektral tarkibini belgilaydi. Quyidagi terminologiya qabul qilingan: - tashuvchi chastotasi, - yuqori tomon chastotasi, pastki yon chastotasi.
Formula (5.5) bo'yicha qurilish spektral diagramma bitta tonli AM signalida siz yuqori va pastki lateral tebranishlar amplitudalarining tengligiga, shuningdek, tashuvchining tebranishiga nisbatan ushbu spektral komponentlarning joylashuvi simmetriyasiga e'tibor berishingiz kerak.

Agar tashuvchining kuchlari va lateral tebranishlar nisbati masalasini ko'rib chiqsak, oddiy matematik o'zgarishlar yordamida AM signalining o'rtacha quvvati tashuvchining o'rtacha quvvatlari yig'indisiga teng ekanligiga ishonch hosil qilish mumkin. lateral tebranishlar.

Bundan kelib chiqadi:

(5.7)
Hatto 100% modulyatsiya (M = 1) bo'lsa ham, ikkala lateral tebranishning quvvat ulushi modulyatsiyalanmagan tashuvchi to'lqin kuchining atigi 50% ni tashkil qiladi.
Va xabar haqidagi ma'lumotlar lateral tebranishlar ichiga kiritilganligi sababli, AM signalini uzatishda quvvat samarali ishlatilmaydi degan xulosaga kelish mumkin.
Murakkab modulyatsiya qiluvchi signalga ega AM
Amalda, bir tonnali AM signallari kamdan-kam qo'llaniladi. Modulyatsiya qiluvchi past chastotali signal murakkab spektral tarkibga ega bo'lsa, haqiqatan ham haqiqatdir. Matematik model bunday signal, masalan, trigonometrik yig'indi bo'lishi mumkin.
(5.8)
Bu yerda chastotalar tartiblangan ortib boruvchi ketma-ketlikni hosil qiladi  , Amplitudalar esa va boshlang'ich bosqichlari ixtiyoriydir.
(5.8) formulani (5.3) ga almashtirsak, biz quyidagilarni olamiz:
Biz qisman (qisman) modulyatsiya koeffitsientlari to'plamini kiritamiz: va yozing analitik ifoda ifodani umumlashtiruvchi shakldagi murakkab modulyatsiyalangan signal (ko'p tonli) AM signali (5.4)
Spektral parchalanish bir tonnali AM signali bilan bir xil tarzda amalga oshiriladi:
(5.12)
a) shaklda (5.8) formulaga muvofiq qurilgan modulyatsiya qiluvchi signal S (t) ning spektral diagrammasi ko'rsatilgan. Shakl b) ko'p tonli AM signalining diagrammasini aks ettiradi, bu erda tashuvchining tebranishidan tashqari, yuqori va pastki lateral tebranishlar guruhlari mavjud. Oddiylik uchun faqat fizik spektrlar ko'rsatilgan.
Yuqori yon tebranishlar spektri modulyatsiyalangan signal spektrining miqyosdagi nusxasi bo'lib, yuqori chastotali hududga bir miqdorga o'tkaziladi. Pastki lateral tebranishlar spektri S (t) signalining spektral diagrammasini ham takrorlaydi, lekin tashuvchining chastotasiga nisbatan oyna tasviridir. Bundan muhim xulosa kelib chiqadi: AM signali spektrining kengligi ikki baravar qiymatga teng. eng yuqori chastota modulyatsiya qiluvchi past chastotali signal spektrida.
Amplitudali siljishli kalitli signallar.
Ko'p tonli AM signallarining muhim klassi kalitli signallar deb ataladi. Eng oddiy holatda, bu bir-biridan pauzalar bilan ajratilgan radio impulslarining ketma-ketligi. Bunday signallar aloqa texnologiyasida keng qo'llaniladi. Agar S (t) funksiya vaqtning har bir daqiqasida 0 yoki 1 qiymatini oladigan bo'lsa, u holda amplitudali siljishli kalitli signal quyidagi ko'rinishda ifodalanadi:
Masalan, S (t) funksiyasi xaritaga tushsin davriy ketma-ketlik video impulslar. Ushbu impulslarning amplitudasi A = 1 deb faraz qilsak, (5.14) ga asoslanib, bizda
Bu erda q - ketma-ketlikning ish aylanishi (, - bitta impulsning davomiyligi).
Balanslangan AM.
Avvalgisidan ko'rinib turibdiki, AM signali kuchining muhim qismi tashuvchi to'lqinda to'plangan. Ko'proq ma'lumot uchun samarali foydalanish transmitterning quvvatiga ko'ra, muvozanatli AM (BM) deb ataladigan tashuvchining tebranishini bostiruvchi AM - signallarni shakllantirish mumkin. Formula (5.4) asosida BM dan bir tonnali AM signalining ko'rinishi quyidagicha:
(5.16)
Ikkita signalning ko'payishi mavjud - modulyatsiya qiluvchi va tashuvchi. (5.16) shaklidagi tebranishlar bilan jismoniy nuqta ko'rish ikkining urishidir garmonik signallar yuqori va pastki yon chastotalarga teng bo'lgan bir xil amplitudalar va chastotalar bilan.
Ko'p tonli BM bilan signalning analitik ifodasi quyidagi shaklni oladi:

BM signalining spektral va vaqt diagrammasini ko'rib chiqing.
An'anaviy AMda bo'lgani kabi, BM spektri yuqori va pastki lateral tebranishlarning ikkita simmetrik guruhini o'z ichiga oladi.
Agar zarbalarning vaqt diagrammasini ko'rib chiqsak, nima uchun bu signalning spektrida tashuvchi chastotasi yo'qligi noaniq bo'lib tuyulishi mumkin, garchi yuqori chastotali to'ldirish mavjud bo'lsa-da, bu ayni chastotada vaqt o'tishi bilan o'zgaradi.
Gap shundaki, zarba konverti noldan o'tganda, yuqori chastotali to'ldirish fazasi keskin ravishda 180 darajaga o'zgaradi, chunki funktsiya turli belgilar noldan chap va o'ng. Agar bunday signal chastotaga sozlangan yuqori Q tebranish tizimiga (masalan, LC sxemasi) qo'llanilsa, u holda chiqish effekti juda kichik bo'lib, Q-omil ortishi bilan nolga intiladi. Tizimdagi tebranishlar, bir marta urish davri bilan qo'zg'alib, keyingi davrga qadar o'chiriladi.
Yagona yon tarmoqli amplitudali modulyatsiya.
An'anaviy AM uchun yanada qiziqarli yaxshilanish - bu bostirilgan yuqori yoki pastki yon tarmoqli (SSB) signalini ta'minlash.
Bitta yon tarmoqli (SSB - bir tomonlama tarmoqli) yoqilgan signallar tashqi xususiyatlar an'anaviy AM signallariga o'xshaydi. Masalan, pastki yon chastotasi bosilgan bir tonnali SSB signali quyidagicha yoziladi:
Trigonometrik o'zgarishlarni amalga oshirib, biz quyidagilarni olamiz:
Oxirgi ikki atama ikkita funktsiyaning hosilasi bo'lib, ulardan biri vaqt o'tishi bilan sekin, ikkinchisi esa tez o'zgaradi.
SSB signallarining asosiy afzalligi ishg'ol qilingan chastota diapazonining ikki baravar qisqarishi bo'lib, bu aloqa kanallarining chastota bo'linishi uchun zarur bo'lib chiqadi.

SSB tizimlarini yanada takomillashtirish tashuvchi to'lqinni qisman yoki to'liq bostirishdir. Bunday holda, transmitterning kuchi yanada samarali ishlatiladi.
Amplitudali modulyatsiya - tashuvchi signalning o'zgaruvchan parametri uning amplitudasi bo'lgan modulyatsiya turi.
Amplitudali modulyatsiya usuli yordamida nutq va musiqani radio orqali uzatishning birinchi tajribasi 1906 yilda amerikalik muhandis R. Fessenden tomonidan yaratilgan. Radio uzatgichning 50 kHz tashuvchi chastotasi mashina generatori (alternator) tomonidan yaratilgan; uni modulyatsiya qilish uchun generator va antenna o'rtasida uglerod mikrofoni yoqilgan, bu zanjirdagi signalning zaiflashishini o'zgartirgan. 1920 yildan boshlab alternatorlar o'rniga generatorlar qo'llanila boshlandi. elektron quvurlar... 1930-yillarning ikkinchi yarmida, deb ultra qisqa to'lqinlar, amplituda modulyatsiyasi asta-sekin VHF da eshittirish va radioaloqadan siqib chiqarila boshlandi. chastotali modulyatsiya... 20-asrning o'rtalaridan boshlab barcha chastotalarda xizmat ko'rsatish va havaskor radioaloqalarda yagona yon tarmoqli modulyatsiyasi (SSB) joriy etildi, bu bir qator xususiyatlarga ega. muhim afzalliklari ertalabdan oldin. SSB va radioeshittirishga o'tkazish masalasi ko'tarildi, ammo buning uchun barcha eshittirish qabul qiluvchilarni murakkabroq va qimmatroqlariga almashtirish kerak edi, shuning uchun u amalga oshirilmadi. 20-asrning oxirida, ga o'tish raqamli eshittirish dan signallar yordamida amplitudani o'zgartirish tugmasi.