Ամպլիտուդության մոդուլացիան ՌԴ-ում. Տեսություն, ժամանակի տիրույթ, հաճախությունների տիրույթ

"Ռադիոհաճախականությունը (ՌԴ) հանդիսանում է այլընտրանքային էլեկտրական հոսանքի կամ լարման կամ մագնիսական, էլեկտրական կամ էլեկտրամագնիսական դաշտի կամ մեխանիկական համակարգի փոփոխականության տատանումների արագություն, որի հաճախականության սահմաններում կատարվում է 20 կՀց-ից մինչև 300 ԳՀց: ----- FMUSER"

Պարունակություն

● Ռադիոհաճախականության մոդուլյացիա
● Մաթեմատիկա
● Ժամանակի տիրույթը

● Հաճախականությունների տիրույթը
● Բացասական հաճախություններ

● Ամփոփում

Ռադիոհաճախականության մոդուլյացիա
Իմացեք կրիչի ալիքի ձևով տեղեկատվության կոդավորման ամենադյուրին ձևի մասին:

Մենք տեսանք, որ ՌԴ մոդուլյացիան պարզապես sinusoidal կրիչի ազդանշանի ամպլիտուդիտի, հաճախության կամ փուլի դիտավորյալ փոփոխությունն է: Այս փոփոխությունը կատարվում է ըստ հատուկ սխեմայի, որը իրականացվում է հաղորդիչի կողմից և հասկացվում է ստացողի կողմից: Ամպլիտուդային մոդուլյացիան, որը, իհարկե, «AM ռադիո» տերմինի ծագումն է. Փոխադրում է փոխադրողի ամպլիտուդը ըստ բազային ազդանշանի ակնթարթային արժեքի:

Մաթեմատիկա
Ամպլիտուդության մոդուլյացիայի համար մաթեմատիկական փոխհարաբերությունը պարզ և ինտուիտիվ է. Դուք բազային կապի ազդանշանի միջոցով բազմացնում եք կրիչը: Փոխադրողի հաճախականությունը ինքնին չի փոփոխվում, բայց ամպլիտուդը անընդհատ տարբերվում է ՝ ըստ բազային արժեքի: (Այնուամենայնիվ, ինչպես կտեսնենք ավելի ուշ, ամպլիտուդային տատանումները ներմուծում են նոր հաճախականության բնութագրեր:) Այստեղ մի նուրբ մանրամասն այն է, որ անհրաժեշտ է փոխել հիմքի ազդանշանը: մենք դա քննարկեցինք նախորդ էջում: Եթե ​​մենք ունենք բազային ալիքի ձև, որը տատանվում է –1 –ից մինչև 1 – ը, մաթեմատիկական կապը կարող է արտահայտվել հետևյալ կերպ.

Տես նաեւ, >>Ո՞րն է տարբերությունը AM- ի և FM ռադիոյի միջև:

որտեղ xAM- ը ամպլիտուդ-մոդուլացված ալիքի ձևն է, xC- ը կրիչ է, իսկ xBB- ը բազային կապի ազդանշան է: Մենք կարող ենք դա անել մի քայլ առաջ, եթե համարենք, որ փոխադրողը անվերջ է, կայուն-լայնություն, ֆիքսված հաճախականության սինուսոիդ: Եթե ​​ենթադրենք, որ կրիչի լայնությունը 1 է, մենք կարող ենք xC- ն փոխարինել մեղքով (ωCt):

Առայժմ այնքան լավ է, բայց այս հարաբերությունների հետ կապված մեկ խնդիր կա. Դուք չեք վերահսկում մոդուլյացիայի «ինտենսիվությունը»: Այլ կերպ ասած, ֆիքսված է բազային կապի փոփոխություն-փոխադրիչ-ամպլիտուդային փոփոխություն: 

Օրինակ, մենք չենք կարող համակարգ կազմել այնպես, որ բազայի արժեքի փոքր փոփոխությունը մեծ փոփոխություն ստեղծի փոխադրողի ամպլիտուդայի մեջ: Այս սահմանափակումն անդրադառնալու համար մենք ներկայացնում ենք մ, որը հայտնի է որպես մոդուլյացիայի ինդեքս:

Տես նաեւ, >>Ինչպես վերացնել աղմուկ ես եւ FM Receiver 

Այժմ, փոփոխելով m, մենք կարող ենք վերահսկել բազային ազդանշանի ազդեցության ինտենսիվությունը կրիչի ամպլիտուդայի վրա: Ուշադրություն դարձրեք, սակայն, որ այդ m բազմապատկվում է բազային կապի սկզբնական ազդանշանով, այլ ոչ թե փոխված բազային կապով: 

Այսպիսով, եթե xBB- ն երկարաձգվում է –1 –ից մինչև 1 – ը, 1 – ից ավելի մ ցանկացած արժեքը կհանգեցնի (1 + mxBB) երկարաձգմանը y- առանցքի բացասական մասի մեջ, բայց դա հենց այն է, ինչ մենք փորձում էինք խուսափել ՝ անցնելով առաջին հերթին այն դեպի վեր: Այսպիսով, հիշեք, որ եթե օգտագործվում է մոդուլյացիայի ցուցիչ, ապա ազդանշանը պետք է տեղափոխվի `հիմնվելով mxBB- ի, այլ ոչ թե xBB- ի առավելագույն լայնության վրա:

Ժամանակի տիրույթը
Մենք նախորդ էջում նայեցինք AM- ի ժամանակային տիրույթի ալիքներին: Ահա վերջնական սյուժեն (բազային կապը կարմիրով, AM ալիքի ձևը կապույտով).

Հիմա եկեք նայենք մոդուլյացիայի ինդեքսի ազդեցությանը: Ահա նմանատիպ սյուժե, բայց այս անգամ ես փոխեցի բազային կապի ազդանշանը `3-ի փոխարեն ավելացնելով 1-ը (սկզբնական միջակայքը դեռ –1-ից մինչև +1 է):

Այժմ մենք կներառենք մոդուլյացիայի ինդեքս: Հետևյալ հողամասը m = 3-ի հետ է:

Փոխադրողի ամպլիտուդն այժմ «ավելի զգայուն է» բազային ազդանշանի տարբեր արժեքի նկատմամբ: Տեղափոխված բազային գիծը չի մտնում y- առանցքի բացասական մասը, քանի որ ընտրեցի DC օֆսեթը համաձայն մոդուլյացիայի ինդեքսի:

Կարող է հետաքրքրվել ինչ-որ բանի մասին. Ինչպե՞ս կարող ենք ընտրել ճիշտ DC օֆսեթը ՝ առանց իմանալու բազային ազդանշանի ճշգրիտ ամպլիտուդային բնութագրերը: Այլ կերպ ասած, ինչպե՞ս կարող ենք ապահովել, որ բազային ալիքի ձևի բացասական ռիթմը տարածվում է հենց զրոյի: 

Պատասխան. Ձեզ պետք չէ: Նախորդ երկու հողամասերը հավասարապես վավեր են AM ալիքային ձևերով. հենակետային ազդանշանը երկու դեպքում էլ հավատարմորեն փոխանցվում է: DCանկացած DC օֆսեթ, որը մնում է քանդումից հետո, հեշտությամբ հանվում է մի շարք կոնդենսատորով: (Հաջորդ գլուխը կներկայացնի քանդումը:)

Տես նաեւ, >>Որն է տարբերությունը ես եւ FM?

Հաճախականությունների տիրույթը
Ինչպես նախկինում քննարկեցինք, ՌԴ զարգացումը լայնորեն օգտագործում է հաճախականությունների տիրույթի վերլուծությունը: Մենք կարող ենք ստուգել և գնահատել իրական կյանքի մոդուլացված ազդանշանը `այն չափելով սպեկտրի անալիզատորի միջոցով, բայց սա նշանակում է, որ մենք պետք է իմանանք, թե ինչպիսին պետք է լինի սպեկտրը:

Սկսենք կրիչի ազդանշանի հաճախության-տիրույթի ներկայացուցչությունից.

Սա հենց այն է, ինչ մենք ակնկալում ենք չմոդուլավորված կրիչի համար. 10 խց հաճախականությամբ մեկ խայթ: Այժմ եկեք նայենք մի ազդանշանի սպեկտրին, որը ստեղծվել է ամպլիտուդով, որը փոխակերպում է կրիչը կայուն հաճախականությամբ 1 ՄՀց սինուսոիդով:

Այստեղ դուք տեսնում եք ամպլիտուդ մոդուլացված ալիքի ձևի ստանդարտ բնութագրերը. Բազային ազդանշանային ազդանշանը տեղափոխվել է կրիչի հաճախության համաձայն: 

Տես նաեւ, >>ՌԴ Filter հիմունքներ Tutorial 

Դրա մասին կարող ես մտածել նաև որպես բազային հաճախականության հաճախականություններ «ավելացնելը» կրիչի ազդանշանի վրա, ինչը իսկապես այն է, ինչ մենք անում ենք, երբ մենք օգտագործում ենք ամպլիտուդային մոդուլյացիա. Փոխադրման հաճախությունը մնում է, ինչպես տեսնում եք ժամանակային տիրույթի ալիքային ձևերում, բայց ամպլիտուդային տատանումները կազմում են նոր հաճախականության պարունակություն, որը համապատասխանում է բազային ազդանշանի սպեկտրային բնութագրերին:

Եթե ​​ավելի ուշադիր նայենք մոդուլյացված սպեկտրին, ապա կարող ենք տեսնել, որ երկու նոր գագաթները վերևում 1 ՄՀց (այսինքն ՝ բազային հաճախության հաճախականություն) վերը և 1 ՄՀց կրիչի հաճախականությունից ցածր են.

(Եթե դուք զարմանում եք, ասիմետրիկությունը հաշվարկման գործընթացի արտեֆակտ է. Այդ հողամասերը ստեղծվել են իրական տվյալների միջոցով, սահմանափակ լուծմամբ: Իդեալիզացված սպեկտրը կլինի սիմետրիկ:)

>>Վերադառնալ սկիզբ

Բացասական հաճախություններ
Ուստի ամփոփելու համար, ամպլիտուդային մոդուլյացիան բազային սպեկտրի սպեկտրը թարգմանում է փոխադրողի հաճախության շուրջ կենտրոնացած հաճախականության ժապավենի վրա: Այնուամենայնիվ, կա մի բան, որը մենք պետք է բացատրել. Ինչու՞ կան երկու գագաթ ՝ մեկը կրիչի հաճախականության մեջ, գումարած բազային հաճախականությունը, իսկ մյուսը ՝ կրիչի հաճախության դեպքում, մինուս բազային հաճախականությունից: 

Պատասխանը պարզ է դառնում, եթե մենք պարզապես հիշում ենք, որ Ֆուրիեի սպեկտրը սիմետրիկ է y- առանցքի նկատմամբ. չնայած մենք հաճախ ցուցադրում ենք միայն դրական հաճախականությունները, x- առանցքի բացասական մասը պարունակում է համապատասխան բացասական հաճախություններ: 

Այս բացասական հաճախականությունները հեշտությամբ անտեսվում են, երբ գործ ունենք բուն սպեկտրի հետ, բայց սպեկտրը տեղափոխելիս անհրաժեշտ է ներառել բացասական հաճախությունները:

Հաջորդ դիագրամը պետք է հստակեցնի այս իրավիճակը:

Ինչպես տեսնում եք, բազային կապի սպեկտրը և կրիչի սպեկտրը սիմետրիկ են y- առանցքի նկատմամբ: Բազային կապի ազդանշանի համար սա հանգեցնում է սպեկտրի, որը շարունակաբար տարածվում է x-առանցքի դրական մասից դեպի բացասական մաս: կրիչի համար մենք պարզապես ունենք երկու համեմունք, մեկը `+ ωC- ում և մեկը` -C- ում: Եվ AM սպեկտրը ևս մեկ անգամ սիմետրիկ է. Թարգմանված բազալային սպեկտրը հայտնվում է դրական մասում և x-առանցքի բացասական մասում:

>>Վերադառնալ դեպիp

Եվ ահա ևս մեկ բան պետք է հիշել. Ամպլիտուդության մոդուլյացիան առաջացնում է թողունակության բարձրությունը 2. գործոնով: Մենք չափում ենք թողունակությունը ՝ օգտագործելով միայն դրական հաճախականությունները, ուստի բազային կապի թողունակությունը պարզապես BWBB է (տե՛ս ստորև ներկայացված դիագրամը): Բայց ամբողջ սպեկտրը (դրական և բացասական հաճախականությունները) թարգմանելուց հետո բոլոր բնօրինակ հաճախականությունները դառնում են դրական, այնպես, որ մոդուլյացված թողունակությունը 2BWBB է:

Ամփոփում
* Ամպլիտուդային մոդուլյացիան համապատասխանում է կրիչի բազմապատկած բազային ազդանշանի միջոցով բազմապատկմանը:

* Մոդուլյացիայի ինդեքսը կարող է օգտագործվել կրիչի լայնությունը ավելի (կամ պակաս) զգայուն դարձնելու համար `հիմքի ազդանշանի արժեքի փոփոխությունների նկատմամբ:

* Հաճախականության տիրույթում ամպլիտուդության մոդուլյացիան համապատասխանում է բազային սպեկտրի սպեկտրը փոխադրողի հաճախականությունը շրջապատող խմբին թարգմանելուն:

* Քանի որ baseband սպեկտրը սիմետրիկ է y- առանցքի նկատմամբ, այս հաճախականության թարգմանությունը հանգեցնում է թողունակության գործոն 2-ի աճի:

>>Վերադառնալ դեպիp

Թողնել հաղորդագրություն 

հաղորդագրություն ցուցակ