El primer senyal AM va ser emès l'any 1901 per un enginyer Reginald Fessenden . És canadenc i va agafar un transmissió sense parpelleu de l’espurna a més de situar un micròfon a base de carboni dins del cable d’una antena. Les ones sonores afecten el micròfon canviant-ne la resistència i la intensitat de transmissió. Tot i que són molt simples, els senyals eren fàcils d’escoltar a uns pocs centenars de metres de distància, tot i que hi havia un so dur amb l’espurna. Al començament dels senyals d'ona sinusoïdal sense parar, la transmissió va millorar àmpliament i la modulació d'amplitud esdevindrà comuna per a les transmissions de veu. Actualment, l'amplitud s'utilitza en la transmissió d'àudio a les bandes mitjanes d'ona curta i llarga, així com per a la comunicació de ràdio bidireccional en VHF que s'utilitza per a avions.
Què és la modulació d'amplitud?
El definició de modulació d'amplitud és a dir, una amplitud del senyal portador és proporcional a (d'acord amb) l'amplitud del senyal modulador d'entrada. A AM, hi ha un senyal modulador. Això també s’anomena senyal d’entrada o senyal de banda base (Speech per exemple). Es tracta d’un senyal de baixa freqüència com hem vist anteriorment. Hi ha un altre senyal d'alta freqüència anomenat portador. El propòsit de AM és traduir el senyal de banda base de baixa freqüència a un senyal de freq més alta mitjançant la portadora . Com s'ha comentat anteriorment, els senyals d'alta freqüència es poden propagar a distàncies més llargues que els senyals de freqüència inferior. El derivats de la modulació d'amplitud inclou el següent.
Formes d'ona de modulació d'amplitud
El senyal modulador (senyal d'entrada) Vm = Vm sin ωmt
On Vm és el valor instantani i Vm és el valor màxim del senyal modulador (d’entrada).
fm és la freqüència del senyal modulador (d'entrada) i ωm = 2π fm
El senyal del transportista Vc = Vc sense ωct
On Vc és el valor instantani i Vc és el valor màxim del senyal portador, fc és la freqüència del senyal portador i ωc = 2π fc.
Anàlisi de formes d'ona AM
El equació de modulació d'amplitud és,
VAM = Vc + Vm = Vc + Vm sin ωmt
vAM = VAM sin θ = VAM sense ωct
= (Vc + Vm sense ωmt) sense ωct
= Vc (1 + m sin ωmt) sin ωct on m ve donat per m = Vm / Vc
Índex de modulació
L’índex de modulació es defineix com la proporció de l’amplitud del senyal modulador i l’amplitud del senyal portador. Es denota per 'm'
Índex de modulació m = Vm / Vc
L’índex de modulació també es coneix com a factor de modulació, coeficient de modulació o grau de modulació
'M' tindrà un valor entre 0 i 1.
'M' quan s'expressa en percentatge s'anomena% modulació.
Vm = Vmax-Vmin / 2
Vc = Vmax-Vm
Vc = Vmax- (Vmax-Vmin / 2) = Vmax + Vmin / 2
Per tant, Vm / Vc = (Vmax-Vmin / Vmax + Vmin)
Modulació crítica
Succeeix quan l'índex de modulació (m) = 1. Nota, durant la modulació crítica Vmin = 0
Modulació crítica
M = Vm / Vc = (Vmax-Vmin / Vmax + Vmin) = (Vmax / Vmax) = 1
Substituïu V m = 0 Per tant, a modulació crítica m = Vm / Vc
Substitueix m = 1. Per tant, a la modulació crítica Vm = Vc
Què és l'excés de modulació i les bandes laterals d'AM?
Això pot passar quan m> 1
Això és (Vm / Vc)> 1 . Per tant Vm> Vc . En altres paraules, el senyal modulador és més gran que el senyal portador.
El senyal AM generarà nous senyals anomenats bandes laterals, a freqüències diferents de fc o fm.
Ho sabem VAM= (Vc + m Vm sin ωmt) sin ωct
També ho sabem m = Vm / Vc . Per tant Vm = m.Vc
Bandes laterals d'AM
Per tant,
Cas 1: Tant el senyal d'entrada com el senyal portador són ones sinusoïdals.
VAM= (Vc + m Vc sin ωmt) sin ωct
= Vc sin ωct + m Vc sin ωmt. Sin ωct
Recordem Sina SinB = 1/2 [cos (A-B) - cos (A + B)]
Per tant VAM = Vc sin ωct + [mVc / 2 cos (ωc - wm) t] ─ [mVc / 2 cos (ωc + wm) t]
On Vc sense ωct és transportista
mVc / 2 cos (ωc - wm) t és la banda lateral inferior
mVc / 2 cos (ωc + wm) t I banda lateral de sopar
Per tant, el senyal AM té tres components de freqüència: Carrier, banda lateral superior i banda lateral inferior.
Cas 2: Tant el senyal d'entrada com el senyal portador són ones cos.
VAM = (Vc + m Vc cos ωmt) cos ωct
= Vc cos ωct + mVc cos ωmt. cos ωct
Recordem Cos A Cos B = 1/2 [cos (A ─B) + cos (A + B)]
Per tant VAM = Vc cos ωct + [mVc / 2 cos (ωc - wm) t] + [mVc / 2 cos (ωc + wm) t]
On Vc cos ωct
mVc / 2 cos (ωc - wm) t és una banda lateral inferior
mVc / 2 cos (ωc + wm) t banda lateral de sopar
Per tant, el senyal AM té tres components de freqüència: Carrier, banda lateral superior i banda lateral inferior
Amplada de banda AM
L'amplada de banda d'un senyal complex com AM és la diferència entre els components de freqüència més alta i més baixa i s'expressa en Hz (Hz). L'amplada de banda només tracta de freqüències.
Com es mostra a la següent figura
Amplada de banda = (fc - fm) - (fc + fm) = 2 fm
Els nivells de potència a les bandes portadores i laterals
Nivells de potència en transportistes i bandes laterals
Hi ha tres components a l’ona AM. Operador sense mòdul, USB i LSB.
Potència total d 'AM és = Potència en
Operador sense mòdul + Alimentació en USB + Alimentació en LSB
Si R és la càrrega, introduïu-hi el poder AM = V2c / R + VLSB2/ R + VUSB2/2
Potència del transportista
Potència màxima del portador = V2c / R
Voltatge màxim = Vc, per tant, tensió RMS = Vc / √2
Potència del portador RMS = 1 / R [Vc / √2]2= V2c / 2R
RMS Power en bandes laterals
PLSB = PUSB = VSB2 / R = 1 / R [mVc / 2 / √2]2
= m2(U)2/ 8R = m2/ 4 X V2c / 2R
Potència RMS en bandes laterals
Ho sabem V2c / 2R = PC
Per tant PàgLSB= m2/ 4 x PC
Potència total = v2c / 2R + m2Vc2/ 8R + m2Vc2/ 8R
v2c / 2R [1 + (m2 / 4) + (m2 / 4)] = Pc [1 + (m2 / 4) + (m2 / 4)]
Pàgtotal = Pc [1 + m2/ 2]
Índex de modulació en termes de potència total (PTotal) i potència portadora (PC)
PTotal = Pc [1 + m2/ 2]
PTotal / PC = [1 + m2/ 2]
m2/ 2 = Ptotal/ Pc - 1
m = √2 (Ptotal/ Pc - 1)
Eficiència de transmissió
A AM hi ha tres components de potència Pc, PLSB i PUSB
D’aquests PC hi ha un transportista sense modulació. És malgastador ja que no porta cap informació.
Les dues bandes laterals porten tota la informació útil i, per tant, l'energia útil només es gasta a les bandes laterals
Eficiència (η)
Una relació de potència transmesa que conté la informació útil (PLSB + PUSB) a la potència total transmesa .
Eficiència de transmissió = (PLSB+ PUSB) / (PTotal)
η = Pc [m2/ 4 + m2/ 4] / Pc [1 = m2/ 2] = m2/ 2 + m2
η% = (m2/ 2 + m2) X 100
Demodulació d'amplitud
La inversa del modulador i recupera (descodifica) el senyal original (quin era el senyal modulador a l'extrem del transmissor) a partir del senyal AM rebut.
Detector de sobres
AM és una ona simple i el detector és un desmodulador. Recupera el senyal original (quin era el senyal modulador a l’extrem del transmissor) a partir del senyal AM rebut. El El detector consta de un simple rectificador de mitja ona que rectifica el senyal AM rebut. Després se segueix un filtre de pas baix que elimina (ignora) la forma d'ona de la portadora d'alta freqüència el senyal rebut. La sortida resultant del filtre de pas baix serà el senyal d’entrada (modulant) original.
Detector de sobres
El senyal AM entrant és un rectificador HW acoblat per transformador que condueix durant cicles positius d'AM i talla els cicles negatius d'AM. El condensador de filtre C filtra (ignora) la portadora d'alta freqüència (fc) i només permet la freqüència inferior (fm). Així, el filtre la sortida és el senyal d’entrada (modulant) original.
Tipus de modulació d'amplitud
El diferent tipus de modulacions d'amplitud inclou el següent.
1) Modulació de doble portadora suprimida de banda lateral (DSB-SC)
- L'ona transmesa consisteix només en les bandes laterals superior i inferior
- Però el requisit d’amplada de banda del canal és el mateix que abans.
2) Modulació de banda lateral única (SSB)
- L’ona de modulació consisteix només en la banda lateral superior o la banda lateral inferior.
- Traduir l'espectre del senyal modulador a una nova ubicació en el domini de la freqüència.
3) Modulació de banda lateral vestigial (VSB)
- Una banda lateral es passa gairebé completament i només es conserva un rastre de l’altra banda lateral.
- L'amplada de banda del canal requerida supera lleugerament l'amplada de banda del missatge en una quantitat igual a l'amplada de la banda lateral vestigial.
Avantatges i desavantatges de la modulació d'amplitud
El avantatges de la modulació d'amplitud inclou el següent.
- La modulació d'amplitud és econòmica i fàcilment accessible
- És tan senzill d’implementar i mitjançant un circuit amb menys components es pot desmodular.
- Els receptors d’AM són econòmics perquè no requereixen components especialitzats.
El desavantatges de la modulació d'amplitud inclou el següent.
- L’eficiència d’aquesta modulació és molt baixa perquè consumeix molta energia
- Aquesta modulació utilitza la freqüència d'amplitud diverses vegades per modular el senyal mitjançant un senyal portador.
- Això disminueix la qualitat del senyal original a l'extrem receptor i provoca problemes en la qualitat del senyal.
- Els sistemes AM són susceptibles a la generació de soroll.
- El aplicacions de modulació d'amplitud límits a VHF, ràdios i només aplicables d'una a una comunicació
Per tant, es tracta d’una visió general de modulació d'amplitud . El principal avantatge és que, ja que no hi ha una referència coherent necessari per a la demodulació sempre que 0 modulació d'amplitud de pols ?
