Amplitude Modulation, Derivations, types และ Applications คืออะไร

สัญญาณ AM ที่เร็วที่สุดออกอากาศในปี พ.ศ. 2444 โดยวิศวกร Reginald Fessenden . เขาเป็นชาวแคนาดาและเขาได้รับ ส่งประกายไม่หยุด เช่นเดียวกับไมโครโฟนที่ทำจากคาร์บอนภายในส่วนนำของเสาอากาศ คลื่นเสียงมีผลต่อไมโครโฟนโดยการเปลี่ยนความต้านทานและความเข้มในการส่งสัญญาณ แม้ว่าจะดูเรียบง่าย แต่สัญญาณก็ยังได้ยินได้ง่ายในระยะทางไม่กี่ร้อยเมตรแม้ว่าจะมีเสียงที่รุนแรงเกิดขึ้นพร้อมกับประกายไฟ เมื่อเริ่มต้นสัญญาณคลื่นไซน์ที่ไม่หยุดนิ่งการกระจายเสียงได้รับการปรับปรุงอย่างกว้างขวางและการมอดูเลตแอมพลิจูดจะกลายเป็นเรื่องปกติสำหรับการส่งเสียง ปัจจุบันแอมพลิจูดถูกใช้ในการกระจายเสียงบนคลื่นสั้นคลื่นความถี่กลางยาวตลอดจนการสื่อสารทางวิทยุแบบสองทิศทางบน VHF ที่ใช้สำหรับเครื่องบิน

Amplitude Modulation คืออะไร?

นิยามการมอดูเลตแอมพลิจูด คือแอมพลิจูดของสัญญาณพาหะเป็นสัดส่วนกับ (ตาม) แอมพลิจูดของสัญญาณมอดูเลตอินพุต ใน AM มีสัญญาณมอดูเลต เรียกอีกอย่างว่าสัญญาณอินพุตหรือสัญญาณเบสแบนด์ (เช่นเสียงพูด) นี่เป็นสัญญาณความถี่ต่ำอย่างที่เราเห็นก่อนหน้านี้ มีสัญญาณความถี่สูงอีกชนิดหนึ่งเรียกว่าพาหะ จุดประสงค์ของ AM คือการแปลสัญญาณเบสแบนด์ความถี่ต่ำให้เป็นสัญญาณความถี่ที่สูงขึ้นโดยใช้ผู้ให้บริการ . ตามที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้สัญญาณความถี่สูงสามารถแพร่กระจายได้ในระยะทางไกลกว่าสัญญาณความถี่ต่ำ อนุพันธ์ของการมอดูเลตแอมพลิจูด รวมสิ่งต่อไปนี้

รูปคลื่นการมอดูเลตแอมพลิจูด

สัญญาณมอดูเลต (สัญญาณอินพุต) Vm = Vm บาปωmt

โดยที่ Vm คือค่าทันทีและ Vm คือค่าสูงสุดของสัญญาณมอดูเลต (อินพุต)

fm คือความถี่ของสัญญาณมอดูเลต (อินพุต) และ ωm = 2π fm

สัญญาณผู้ให้บริการ Vc = Vc ไม่มีωct

โดยที่ Vc คือค่าทันทีและ Vc คือค่าสูงสุดของสัญญาณพาหะ fc คือความถี่ของสัญญาณพาหะและ ωc = 2π fc.

การวิเคราะห์รูปคลื่น AM

สมการมอดูเลตแอมพลิจูด คือ,

ฟันเฟือง = Vc + Vm = Vc + Vm บาปωmt
vAM = ฟันบาป sin = ฟันดาบไม่มีωct
= (Vc + Vm บาปωmt) บาปωct
= Vc (1 + m sin ωmt) sin ωctโดยที่ m กำหนดโดย m = Vm / Vc

ดัชนีการมอดูเลต

Modulation Index ถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของแอมพลิจูดของสัญญาณมอดูเลตและแอมพลิจูดของสัญญาณพาหะ แสดงด้วย 'm'

ดัชนีการมอดูเลต m = Vm / Vc

Modulation Index เป็นที่รู้จักกันในชื่อ Modulation factor, Modulation coefficient หรือ degree of modulation

“ m” ต้องมีค่าระหว่าง 0 ถึง 1

“ m” เมื่อแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์เรียกว่า% การมอดูเลต

Vm = Vmax-Vmin / 2

Vc = Vmax-Vm

Vc = Vmax- (Vmax-Vmin / 2) = Vmax + Vmin / 2

ดังนั้น, Vm / Vc = (Vmax-Vmin / Vmax + Vmin)

การปรับที่สำคัญ

เกิดขึ้นเมื่อดัชนีการมอดูเลต (m) = 1 หมายเหตุระหว่างการมอดูเลตวิกฤต Vmin = 0

การปรับที่สำคัญ

M = Vm / Vc = (Vmax-Vmin / Vmax + Vmin) = (Vmax / Vmax) = 1

แทนที่ V m = 0 ดังนั้นที่การมอดูเลตวิกฤต m = Vm / Vc

แทนที่ m = 1 ดังนั้นที่การมอดูเลตวิกฤต Vm = Vc

Over Modulation และ Sidebands ของ AM คืออะไร?

สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้เมื่อ ม> 1

นั่นคือ (Vm / Vc)> 1 . ดังนั้น Vm> Vc . กล่าวอีกนัยหนึ่งสัญญาณมอดูเลตมีค่ามากกว่าสัญญาณพาหะ

สัญญาณ AM จะสร้างสัญญาณใหม่ที่เรียกว่าไซด์แบนด์ที่ความถี่อื่นที่ไม่ใช่ fc หรือ fm

เรารู้ว่า V_น= (Vc + m Vm บาปωmt) บาปωct

เราก็รู้เช่นกัน m = Vm / Vc . ดังนั้น Vm = m.Vc

ไซด์แบนด์ของ AM

ดังนั้น,

กรณีที่ 1: ทั้งสัญญาณอินพุตและสัญญาณพาหะเป็นคลื่นไซน์

V_น= (Vc + m Vc บาปωmt) บาปωct

= Vc sin ωct + m Vc sin ωmt. บาปωct

จำ SinA SinB = 1/2 [cos (A-B) - cos (A + B)]

ดังนั้น VAM = Vc บาปωct + [mVc / 2 cos (ωc - wm) t] ─ [mVc / 2 cos (ωc + wm) t]

ที่ไหน Vc บาปωct เป็นผู้ให้บริการ

mVc / 2 cos (ωc - wm) t คือแถบด้านล่าง

mVc / 2 cos (ωc + wm) เสื้อ I แถบข้างอาหารมื้อเย็น

ดังนั้นสัญญาณ AM จึงมีส่วนประกอบความถี่สามส่วนคือ Carrier, Upper Sideband และ Lower Side Band

กรณีที่ 2: ทั้งสัญญาณอินพุตและสัญญาณพาหะเป็นคลื่น cos

VAM = (Vc + m Vc cos ωmt) cos ωct

= Vc cos ωct + mVc cos ωmt cos ωct

จำ คอส A คอส B = 1/2 [cos (A ─B) + cos (A + B)]

ดังนั้น VAM = Vc cos ωct + [mVc / 2 cos (ωc - wm) t] + [mVc / 2 cos (ωc + wm) t]

ที่ไหน Vc cos ωct

mVc / 2 cos (ωc - wm) t คือแถบด้านข้างที่ต่ำกว่า

mVc / 2 cos (ωc + wm) t แถบข้างอาหารมื้อเย็น

ดังนั้นสัญญาณ AM จึงมีส่วนประกอบความถี่สามส่วนคือ Carrier, Upper Sideband และ Lower Side Band

แบนด์วิดท์ของ AM

แบนด์วิดท์ของสัญญาณที่ซับซ้อนเช่น AM คือความแตกต่างระหว่างส่วนประกอบความถี่สูงสุดและต่ำสุดและแสดงเป็นเฮิรตซ์ (Hz) แบนด์วิดท์เกี่ยวข้องกับความถี่เท่านั้น

ดังแสดงในรูปต่อไปนี้

แบนด์วิดท์ = (fc - fm) - (fc + fm) = 2 fm

ระดับพลังงานในผู้ให้บริการและแถบด้านข้าง

ระดับพลังงานใน Carrier และ Sidebands

คลื่น AM มีสามองค์ประกอบ ผู้ให้บริการที่ไม่มีการดัดแปลง, USB และ LSB

กำลังรวมของ AM คือ = กำลังในรูปแบบ

ผู้ให้บริการที่ไม่มีการดัดแปลง + พลังงานใน USB + พลังงานใน LSB

ถ้า R คือโหลดแสดงว่าเปิดเครื่อง AM = V2c / R + V_LSB^สอง/ R + V._{ยูเอสบี}2/2

พลังงานของผู้ให้บริการ

พลังผู้ให้บริการสูงสุด = V^สองค / ร

แรงดันไฟฟ้าสูงสุด = Vc ดังนั้นแรงดันไฟฟ้า RMS = Vc / √2

กำลังของผู้ให้บริการ RMS = 1 / R [Vc / √2]^สอง= V^สองค / 2R

กำลัง RMS ในแถบด้านข้าง

PLSB = PUSB = V_SB2 / R = 1 / R [mVc / 2 / √2]^สอง

= ม^สอง(ยู)^สอง/ 8R = ม^สอง/ 4 X V.^สองค / 2R

กำลัง RMS ในแถบด้านข้าง

เรารู้ว่า V^สองc / 2R = พีซี

ดังนั้น ป_LSB= ม^สอง/ 4 x ชิ้น

กำลังไฟทั้งหมด = v^สองc / 2R + m2Vc^สอง/ 8R + m2Vc^สอง/ 8R

v^สองc / 2R [1 + (ตร.ม. / 4) + (ตร.ม. / 4)] = พีซี [1 + (ตร.ม. / 4) + (ตร.ม. / 4)]

ป_รวม = พีซี [1 + ม^สอง/ สอง]

ดัชนีการมอดูเลตในรูปของกำลังไฟฟ้ารวม (PTotal) และกำลังพาหะ (Pc)

PTotal = พีซี [1 + ม^สอง/สอง]

PTotal / Pc = [1 + ม^สอง/สอง]

ม^สอง/ 2 = ป_รวม/ พีซี - 1

ม = √2 (หน้า_รวม/ พีซี - 1)

ประสิทธิภาพการส่ง

ใน AM มีส่วนประกอบกำลังสามอย่างคือ Pc, PLSB และ PUSB

คอมพิวเตอร์เหล่านี้เป็นพาหะที่ไม่มีการดัดแปลง เป็นการสิ้นเปลืองเนื่องจากไม่มีข้อมูลเลย

สายรัดด้านข้างทั้งสองข้างพกพาข้อมูลที่เป็นประโยชน์ทั้งหมดและพลังที่เป็นประโยชน์จึงถูกใช้ใน Sidebands เท่านั้น

ประสิทธิภาพ (η)

อัตราส่วนของกำลังส่งซึ่งมีข้อมูลที่เป็นประโยชน์ (PLSB + PUSB) ต่อกำลังส่งทั้งหมด .

ประสิทธิภาพการส่ง = (P_LSB+ ป_{ยูเอสบี}) / (PTotal)

η = พีซี [ม^สอง/ 4 + ม^สอง/ 4] / Pc [1 = ม^สอง/ 2] = ม^สอง/ 2 + ม^สอง

η% = (ม^สอง/ 2 + ม^สอง) X 100

Amplitude Demodulation

การผกผันของโมดูเลเตอร์และมันกู้คืน (ถอดรหัส) สัญญาณดั้งเดิม (สัญญาณมอดูเลตที่ปลายเครื่องส่งสัญญาณคืออะไร) จากสัญญาณ AM ที่ได้รับ

เครื่องตรวจจับซองจดหมาย

AM เป็นคลื่นธรรมดาและ เครื่องตรวจจับ เป็น demodulator จะกู้คืนสัญญาณเดิม (สัญญาณมอดูเลตที่ปลายเครื่องส่งสัญญาณคืออะไร) จากสัญญาณ AM ที่ได้รับ เครื่องตรวจจับประกอบด้วย ง่าย วงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่น ซึ่งแก้ไขสัญญาณ AM ที่ได้รับ ตามด้วยไฟล์ กรองผ่านต่ำ ซึ่งจะลบ (ข้าม) รูปคลื่นพาหะความถี่สูงสัญญาณที่ได้รับ เอาต์พุตผลลัพธ์ของตัวกรองความถี่ต่ำจะเป็นสัญญาณอินพุต (มอดูเลต) ดั้งเดิม

เครื่องตรวจจับซองจดหมาย

สัญญาณ AM ที่เข้ามาคือหม้อแปลงคู่กับวงจรเรียงกระแส HW ดำเนินการระหว่างรอบบวกของ AM และตัดวงจรลบของ AM ตัวกรองตัวเก็บประจุตัวกรอง C (บายพาส) ตัวให้บริการความถี่สูง (fc) และอนุญาตเฉพาะความถี่ที่ต่ำกว่า (fm) ด้วยประการฉะนี้ ตัวกรอง เอาต์พุตเป็นสัญญาณอินพุตดั้งเดิม (มอดูเลต)

ประเภทของการมอดูเลตแอมพลิจูด

ความแตกต่าง ประเภทของการปรับแอมพลิจูด รวมสิ่งต่อไปนี้

1) การมอดูเลตแบบ Double sideband-ระงับผู้ให้บริการ (DSB-SC)

• คลื่นที่ส่งประกอบด้วยแถบด้านข้างด้านบนและด้านล่างเท่านั้น
• แต่ความต้องการแบนด์วิดท์ของช่องสัญญาณยังคงเหมือนเดิม

2) การมอดูเลตแถบด้านข้างเดี่ยว (SSB)

• คลื่นมอดูเลตประกอบด้วยแถบด้านข้างด้านบนหรือแถบด้านข้างด้านล่างเท่านั้น
• ในการแปลสเปกตรัมของสัญญาณมอดูเลตไปยังตำแหน่งใหม่ในโดเมนความถี่

3) การมอดูเลต Vestigial sideband (VSB)

• ไซด์แบนด์ด้านหนึ่งถูกส่งผ่านไปเกือบทั้งหมดและมีเพียงร่องรอยของแถบด้านข้างอีกด้านหนึ่ง
• แบนด์วิดท์ช่องสัญญาณที่ต้องการเกินแบนด์วิดท์ข้อความเล็กน้อยโดยจำนวนเท่ากับความกว้างของแถบด้านข้างร่องรอย

ข้อดีและข้อเสียของการมอดูเลตแอมพลิจูด

ข้อดีของการมอดูเลตแอมพลิจูด รวมสิ่งต่อไปนี้

• การมอดูเลตแอมพลิจูดนั้นประหยัดและหาได้ง่าย
• มันง่ายมากที่จะใช้และโดยใช้วงจรด้วย ส่วนประกอบน้อยลง สามารถ demodulated ได้
• เครื่องรับ AM มีราคาไม่แพงเนื่องจากไม่ต้องใช้ส่วนประกอบพิเศษใด ๆ

ข้อเสียของการมอดูเลตแอมพลิจูด รวมสิ่งต่อไปนี้

• ประสิทธิภาพของการมอดูเลตนี้ต่ำมากเนื่องจากใช้พลังงานมาก
• การมอดูเลตนี้ใช้ความถี่แอมพลิจูดหลายครั้งเพื่อปรับสัญญาณโดยสัญญาณพาหะ
• ซึ่งจะทำให้คุณภาพสัญญาณดั้งเดิมลดลงเมื่อสิ้นสุดการรับสัญญาณและทำให้คุณภาพสัญญาณมีปัญหา
• ระบบ AM มีความอ่อนไหวต่อการสร้างสัญญาณรบกวน
• การประยุกต์ใช้การมอดูเลตแอมพลิจูด จำกัด เฉพาะ VHF วิทยุและการสื่อสารแบบหนึ่งต่อหนึ่งเท่านั้น

ดังนั้นทั้งหมดนี้เป็นข้อมูลเกี่ยวกับภาพรวมของ การมอดูเลตแอมพลิจูด . ข้อได้เปรียบหลักคือเนื่องจากไม่มีการอ้างอิงที่สอดคล้องกัน จำเป็นสำหรับ demodulation ตราบเท่าที่ 0 การมอดูเลตแอมพลิจูดของพัลส์ เหรอ?