La modulació és el procés d'augmentar i millorar la freqüència i la força del senyal del missatge. És el procés que superposa el senyal original i el senyal continu d'alta freqüència. En Modulació d'amplitud (AM), l'amplitud de l'ona portadora varia amb el senyal del missatge. El procés d'AM es mostra a la imatge següent:
Per exemple,
Senyal d'àudio
Els senyals d'àudio són els senyals amb alt soroll. No és fàcil transmetre aquests senyals a llargues distàncies. Per tant, la modulació dels senyals d'àudio és necessària per a una transmissió reeixida. La modulació AM és un procés en què un senyal de missatge es superposa a l'ona de ràdio com a senyal portadora. Es combina amb l'ona portadora de ràdio d'alta amplitud, que augmenta la magnitud del senyal d'àudio.
De la mateixa manera, Modulació de freqüència (FM) s'ocupa de la variació de freqüència del senyal portador, i Modulació de fases (PM) s'ocupa de la variació de fase del senyal portador.
Parlem primer de l'analògic i els seus termes relacionats.
Parlem primer de l'analògic i els seus termes relacionats.
Analògic fa referència a la variació contínua amb el temps. Podem definir la comunicació analògica i el senyal analògic com: An comunicació analògica és una comunicació que varia contínuament amb el temps. Es va descobrir abans de la comunicació digital. Requereix menys amplada de banda per a la transmissió amb components de baix cost. An senyal analògic és un senyal que varia contínuament amb el temps. Els exemples de senyal analògic inclouen ones sinusoïdals i ones quadrades.
A continuació es mostra un senyal analògic senzill:
Aquí, parlarem del següent:
Història de la modulació d'amplitud
shreya ghoshal primer marit
Avantatges i desavantatges de la modulació d'amplitud
Aplicacions de la modulació d'amplitud
Què és la modulació?
Quan el senyal del missatge se superposa al senyal portador, es coneix com modulació . El senyal del missatge es superposa a la part superior de l'ona portadora. Aquí, superposat significa col·locar un senyal sobre l'altre senyal. El senyal resultant format ha millorat la freqüència i la força.
La traducció del senyal és necessària a l'extrem del transmissor tant per als senyals analògics com digitals. La traducció es realitza abans que el senyal arribi al canal per transmetre'l al receptor.
Senyal de missatge
El senyal original que conté un missatge que s'ha de transmetre al receptor es coneix com a senyal de missatge.
Senyal portador
Un senyal portador és un senyal amb una freqüència constant, que generalment és alta. Les ones de senyal portadora no requereixen un mitjà per propagar-se.
Senyal de banda base
Un senyal de missatge que representa la banda de freqüències es coneix com a senyal de banda base. El rang de senyals de banda base és des de 0 Hz fins a la freqüència de tall. També s'anomena senyal no modulat o senyal de baixa freqüència.
Un senyal analògic és la sortida d'una ona de llum/so convertida en senyal elèctric.
Senyal de banda de pas
Està centrat a la freqüència superior al component màxim del senyal del missatge.
Exemple
Vegem-ne un exemple senyal de parla . És un tipus de senyal d'àudio.
El senyal de veu té freqüències de banda base més baixes del rang de 0,3 a 3,4 kHz. Si dues persones volen comunicar-se pel mateix canal, les freqüències de banda base interferiran. És perquè les freqüències més baixes no poden permetre dues freqüències de banda base al mateix canal. Per tant, s'utilitza un portador d'alta freqüència de fins a 8k Hz amb el senyal de veu. Augmenta el rang de freqüència del senyal de parla. Permet que dues persones es comuniquin al mateix canal sense cap interferència.
Necessitat de modulació
Un sistema de comunicació envia les dades del transmissor al receptor. Les dades es processen i recorren més de centenars de milles abans d'arribar al receptor. El soroll durant la transmissió pot afectar la forma del senyal de comunicació. A més enganya la informació rebuda reduint la freqüència i la força del senyal. Es requereix un procés que augmenti la freqüència i la força del senyal. El procés en comunicació es coneix com modulació .
formes normals
És fonamental transmetre un senyal d'un lloc a un altre en la comunicació. Aquí, un senyal original es substitueix pel nou, augmentant la seva freqüència de f1 - f2 a f1' - f2'. Està present en la forma recuperable a l'extrem receptor. El requisit de la modulació es basa en els factors següents:
- Multiplexació de freqüència
- Antenes
- Bandes estretes
- Tramitació comuna
Multiplexació de freqüència
La multiplexació fa referència a la traducció de múltiples senyals en el mateix canal. Suposem que tenim tres senyals que s'han de transmetre al llarg d'un sol canal de comunicació sense afectar la qualitat i les dades del senyal. Significa que els senyals han de ser distingibles i recuperables a l'extrem receptor. Es pot fer traduint els tres senyals a diferents freqüències. Evita que els múltiples senyals es creuin.
Sigui el rang de freqüències de tres senyals -f1 a f1, -f2 a f2 i -f3 a f3. Els senyals estan separats per un guarda entre ells, tal com es mostra a continuació:
Si les freqüències seleccionades d'aquests senyals no es superposen, es pot recuperar fàcilment a l'extrem receptor utilitzant filtres de pas de banda adequats.
Antenes
Les antenes transmeten i reben senyals a l'espai lliure. La longitud de l'antena es selecciona segons la longitud d'ona del senyal transmès.
Bandes estretes
El senyal es transmet a l'espai lliure amb l'ajuda d'una antena. Suposem que el rang de freqüència és de 50 a 104Hz. La relació entre la freqüència més alta i la més baixa serà 104/50 o 200. La longitud de l'antena en aquesta proporció serà massa llarga en un extrem i massa curta a l'altre extrem. No és apte per a la transmissió. Per tant, el senyal d'àudio es tradueix al rang (106+50) a (106+ 104). La ràtio ara se situarà al voltant d'1,01. Es coneix com banda estreta .
Així, el procés de traducció es pot canviar a banda estreta o banda ampla segons els requisits.
Tramitació comuna
De vegades, hem de processar el rang de freqüències espectrals de diferents senyals. Si hi ha un gran nombre de senyals, és millor operar en algun rang de freqüències fixes en lloc de processar el rang de freqüències de cada senyal.
Per exemple,
Receptor superheteroi
Aquí, un bloc de processament comú s'ajusta a una freqüència diferent mitjançant un oscil·lador local.
Tipus de modulació d'amplitud
Els tipus de modulació estan designats per AIXÒ (Unió Internacional de Telecomunicacions). Hi ha tres tipus de modulació d'amplitud, que són els següents:
- Modulació de banda lateral única
- Doble modulació de banda lateral
- Modulació vestigial de banda lateral
El nom original de l'AM era DSBAM (Double Side Band Amplitude Modulation) perquè les bandes laterals poden aparèixer a banda i banda de la freqüència portadora.
Modulació de banda lateral única (SSB)
El SSB AM és el mètode estàndard per produir bandes laterals només en un costat de la freqüència portadora. La modulació d'amplitud pot produir bandes laterals a banda i banda de la freqüència portadora. A SSB, utilitza filtres de pas de banda per descartar una banda lateral. El procés de modulació SSB millora la utilització de l'ample de banda i la potència total de transmissió del mitjà de transmissió.
Modulació de portadora suprimida de banda lateral doble (DSB-SCB)
Doble significa dues bandes laterals. Les freqüències produïdes per l'AM en DSB són simètriques respecte a la freqüència portadora. El DSB es classifica a més com a DSB-SC i DSB-C . La modulació DSB-SC (Double Sideband Suppress Carrier) no conté cap banda portadora, per la qual cosa la seva eficiència també és màxima en comparació amb altres tipus de modulació. La part portadora del DSB-SC s'elimina del component de sortida. El DSB-C (Double Sideband with Carrier) consta de l'ona portadora. La sortida produïda pel DSB-C té un portador en combinació amb el missatge i el component portador.
Modulació de banda lateral vestigial (VSB)
Part de la informació és SSB, i DSB es pot perdre. Per tant, VSB s'utilitza per superar els inconvenients d'aquests dos tipus d'AM. Vestige significa una secció del senyal. En VSB, es modula una secció del senyal.
Analitzarem els tres tipus d'AM amb detall més endavant al tutorial.
Història de la modulació d'amplitud
- El 1831, un científic anglès Michael Faraday va descobrir l'electromagnètic
- El 1873, un matemàtic i científic James C Maxwell va descriure la propagació de les ones EM.
- El 1875, A Graham Bell va descobrir el telèfon.
- El 1887, un físic alemany H Hertz va descobrir l'existència d'ones de ràdio.
- El 1901, un enginyer canadenc va nomenar R Fessenden va traduir el primer senyal modulat en amplitud.
- R Fessenden el va descobrir utilitzant el transmissor d'espurna, que transmet el senyal amb l'ajuda d'una espurna elèctrica.
- La implantació pràctica de l'AM va començar entre 1900 i 1920 mitjançant la transmissió radiotelefònica. Era la comunicació mitjançant el senyal d'àudio o de veu.
- El primer transmissor continu Am es va desenvolupar al voltant de 1906 - 1910.
- El 1915, un teòric nord-americà JR Carson va iniciar l'anàlisi matemàtica de la modulació d'amplitud. Va demostrar que la banda única és suficient per a la transmissió del senyal d'àudio.
- L'1 de desembre de 1915, JR Carson va patentar el SSB Modulació (banda lateral única).
- La transmissió de ràdio AM es va popularitzar després de la invenció del tub de buit al voltant de 1920.
Traducció de freqüència de modulació d'amplitud
Un senyal es transmet multiplicant-lo per un senyal sinusoïdal auxiliar. Està donada per:
Vm(t) = Amcosωmt
Vm(t) = Amcos2πfmt
On,
Am és la constant d'amplitud
Fm és la freqüència de modulació
Fm = ωm/2p
El patró espectral serà un patró d'amplitud de doble cara. Consta de dues línies cadascuna d'amplitud Am/2, tal com es mostra a continuació:
Es troba en el rang de freqüències de f = fm a f = -fm.
Sigui el senyal sinusoïdal auxiliar Vc(t).
Vc(t) = ACcosωCt
En multiplicar el doble patró espectral amb el senyal auxiliar, obtenim:
Vm(t). Vc(t) = Amcosωmt x ACcosωCt
Vm(t). Vc(t) = AmACcosωmt cosωCt
Ara hi ha quatre components espectrals, com es mostra a dalt.
Significa que el patró espectral ara té dues formes d'ona sinusoïdals de freqüència Fc + Fm i Fc - Fm. L'amplitud abans de la multiplicació era Am/2. Però, els components després de la multiplicació tenen augments de dos a quatre.
L'amplitud ara serà:
AmAc/4
1 component sinusoïdal = 2 components espectrals
Així, l'amplitud de cada component sinusoïdal serà:
AmAc/2
El patró espectral després de la multiplicació es tradueix tant en direccions de freqüència positiva com negativa. Si es multipliquen aquests quatre patrons espectrals, el resultat serà 6 components espectrals en forma de vuit formes d'ona sinusoïdals.
Índex de modulació
L'índex de modulació es defineix com la relació entre el valor màxim del senyal de missatge i el senyal portador.
Està donada per:
Índex de modulació = M/A
On,
M és l'amplitud del senyal del missatge
A és l'amplitud del senyal portador
O
Índex de modulació = Am/Ac
Eficiència de l'AM
L'eficiència de la modulació d'amplitud es defineix com la relació entre la potència de banda lateral i la potència total.
Eficiència = Ps/Pt
La potència total és la suma de la potència de banda lateral i la potència de la portadora.
Pt = Ps + Pc
Així, també podem definir l'eficiència com:
Eficiència = Ps/ Ps + Pc
El senyal Am en el domini de la freqüència es pot representar com:
S(t) = AC[1 + km(t)] cosωCt
On,
m(t) és el senyal de banda base
k és la sensibilitat de l'amplitud
s(t) conserva el senyal de banda base I el seu embolcall
quadre de llista java
s(t) = ACcosωCt + ACkm(t)cosωCt
El primer terme és el terme portador i el segon terme és el terme de banda lateral.
El poder es pot representar com:
Per al terme portador, potència =AC2/2
llarg per encadenar
Per al terme de banda lateral, potència =AC2k2/2 x Pm
Pm és la potència mitjana del senyal de missatge present en el terme de banda lateral.
Eficiència = AC2k2Pm/2 /( AC2k2Pm/2 + AC2/2)
Eficiència = k2Pm/1 + k2Pm
És l'expressió comuna utilitzada per trobar l'eficiència energètica de la modulació d'amplitud.
Com que no hi ha portador a la modulació de portadora de supressió de banda lateral doble, la seva eficiència és del 50%. L'eficiència d'un senyal modulat d'un sol to en el cas de la forma d'ona sinusoïdal és al voltant del 33%. La màxima eficiència del 100% es pot aconseguir mitjançant el SSBSC (Single Side Modulation Suppress Carrier).
Avantatges
Els avantatges de la modulació d'amplitud són els següents:
- La modulació d'amplitud ajuda al senyal a recórrer llargues distàncies variant l'amplitud del senyal del missatge.
- Els components utilitzats en els receptors i transmissors AM tenen un cost baix.
- Els senyals AM són fàcils de modular i demodular.
- El senyal modulat té una freqüència més baixa que el senyal dels portadors.
- El procés d'implementació de la modulació d'amplitud és senzill.
- El canal de comunicació utilitzat per a la transmissió pot ser un canal per cable o un canal sense fil. Connecta l'emissor al receptor. També transporta informació del transmissor al receptor.
Desavantatges
AM és una modulació àmpliament utilitzada malgrat els seus diversos inconvenients. Els desavantatges de la modulació d'amplitud són els següents:
- És més susceptible al soroll a causa de la presència de detectors AM. Afecta la qualitat del senyal que arriba al receptor.
- Té bandes laterals a banda i banda de la freqüència portadora. La potència de les bandes laterals dobles no s'utilitza al 100%. La potència transportada per les ones AM és al voltant del 33%. Significa que més de la meitat de la potència a la doble cara es malgasta.
- AM requereix un ample de banda elevat, és a dir, el doble de la freqüència d'àudio.
Aplicacions de la modulació d'amplitud
Les aplicacions de la modulació d'amplitud són les següents:
La modulació d'amplitud augmenta la freqüència del senyal del missatge a causa de la presència d'un senyal portador d'alta freqüència. Per tant, s'utilitza àmpliament en la radiodifusió a causa d'aquest avantatge.
La modulació d'amplitud s'utilitza en ràdios portàtils bidireccionals i ràdios de banda per a una comunicació eficaç.
Exemples numèrics
Parlem d'un exemple basat en la modulació d'amplitud.
Exemple: Trobeu la potència total del senyal modulat en amplitud amb una potència portadora de 400 W i un índex de modulació de 0,8.
Solució : La fórmula per calcular la potència total del senyal modulat en amplitud ve donada per:
Pt = Pc (1 + m2/2)
On,
Pt és la potència total
Pc és la potència portadora
M és el senyal 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 watts
Per tant, la potència total del senyal modulat en amplitud és de 528 watts.
Exemple 2: Quina és l'eficiència màxima del senyal de modulació d'un sol to?
Solució : L'eficiència màxima del senyal de modulació d'un sol to és del 33%.
L'eficiència ve donada per la fórmula:
Eficiència = u2/(2 + u2)
A la màxima eficiència, u = 1
Eficiència = 12/(2 + 12)
Eficiència = 1/3
% d'eficiència = 1/3 x 100
% d'eficiència = 100/3
% d'eficiència = 33,33