MODULIUOTA AMPLITUDĖ: CHARAKTERISTIKOS IR KAIP JI VEIKIA - FIZINIS - 2024

Amplitudė yra moduliuota AM (amplitudė moduliacija) yra signalo perdavimo būdas, kuriame elektromagnetinis bangų sinusoidės nešlio dažnis f _c , atsakingas už pranešimo perdavimui dažnis f _s << f _c skiriasi (t.y. moduliuoja) amplitudė pagal signalo amplitudę.

Abu signalai keliauja kaip vienas, bendras signalas (AM signalas), jungiantis abu: nešančioji banga (nešlio signalas) ir banga (informacijos signalas), kurioje yra pranešimas, kaip parodyta šiame paveikslėlyje:

1 pav. Amplitudės moduliacija. Šaltinis: „Wikimedia Commons“.

Pažymima, kad informacija keliauja toje formoje, kuri supa AM signalą, kuris vadinamas voku.

Taikant šią techniką, signalas gali būti perduodamas dideliais atstumais, todėl tokio tipo moduliaciją plačiai naudoja komercinis radijas ir civilinė juosta, nors procedūra gali būti atliekama su bet kokio tipo signalu.

Norint gauti informacijos, reikalingas imtuvas, kuriame voko detektoriumi atliekamas procesas, vadinamas demoduliacija.

Vokų detektorius yra ne kas kita, kaip labai paprasta grandinė, vadinama lygintuvu. Procedūra yra paprasta ir nebrangi, tačiau perdavimo metu energijos nuostoliai visada būna.

Kaip veikia moduliuota amplitudė?

Norint perduoti pranešimą kartu su nešiklio signalu, nepakanka tiesiog sudėti du signalus.

Tai yra netiesinis procesas, kurio metu aukščiau aprašytu būdu perduodama žinios signalą padauginus iš nešančiojo signalo, tiek kosinuso. Prie to pridėkite nešiklio signalą.

Matematinė forma, gauta atlikus šią procedūrą, yra kintamasis signalas laike E (t), kurio forma yra:

Kur amplitudė E _c yra nešiklio amplitudė, o m yra moduliacijos indeksas, apskaičiuotas taip:

Taigi: E _s = mE _c

Pranešimo amplitudė, palyginti su nešiklio amplitudė, yra maža, todėl:

Priešingu atveju AM signalo vokas nebūtų tiksliai perduodamo pranešimo forma. M lygtį galima išreikšti moduliacijos procentine dalimi:

Mes žinome, kad sinusoidiniams ir kosinuso signalams būdingas tam tikras dažnis ir bangos ilgis.

Moduliuojant signalą, išverčiamas jo dažnio pasiskirstymas (spektras), o tai užima tam tikrą sritį aplink nešiklio signalo f _c dažnį (kuris moduliacijos proceso metu visai nepakinta), vadinamą pločiu. juosta.

Kadangi tai yra elektromagnetinės bangos, jų greitis vakuume yra šviesos greitis, kuris yra susijęs su bangos ilgiu ir dažniu:

Tokiu būdu informacija, kuri turi būti perduodama iš, tarkime, radijo stoties, labai greitai keliauja į imtuvus.

Radijo perdavimas

Radijo stotis žodžius ir muziką, kurie visi yra garso signalai, turi paversti to paties dažnio elektriniu signalu, pavyzdžiui, naudojant mikrofonus.

Šis elektrinis signalas vadinamas klausos dažnio signalu FA, nes jis yra diapazone nuo 20 iki 20 000 Hz, o tai yra garsinis spektras (dažniai, kuriuos girdi žmonės).

2 pav. Daugelis radijo stočių transliuoja AM. Šaltinis: „Pixabay“.

Šis signalas turi būti stiprinamas elektroniniu būdu. Pirmosiomis radijo dienomis jis buvo gaminamas vakuuminiais vamzdžiais, kuriuos vėliau pakeitė žymiai efektyvesni tranzistoriai.

Tada sustiprinto signalo derinimas su radijo dažnio signalu FR atliekamas naudojant AM moduliatoriaus grandines, kad kiekvienam radijo stotiui būtų nustatytas specifinis dažnis. Tai aukščiau minėtas nešlio dažnis f _c .

AM radijo stočių nešiklio dažnis yra nuo 530 Hz iki 1600 Hz, tačiau stotys, kurios naudoja dažnio moduliaciją arba FM, turi aukštesnio dažnio nešėjus: 88–108 MHz.

Kitas žingsnis - dar kartą sustiprinti kombinuotą signalą ir nusiųsti jį į anteną, kad jį būtų galima skleisti kaip radijo bangą. Tokiu būdu jis gali plisti erdvėje, kol pasiekia imtuvus.

Signalo priėmimas

Radijo imtuvas turi anteną, leidžiančią paimti iš stoties sklindančias elektromagnetines bangas.

Antena susideda iš laidžios medžiagos, kuri savo ruožtu turi laisvus elektronus. Elektromagnetinis laukas daro jėgą šiems elektronams, kurie tuoj pat vibruoja tokiu pat dažniu kaip ir bangos, sukurdami elektros srovę.

Kitas variantas yra tas, kad priimančioje antenoje yra vielos ritė, o radijo bangų elektromagnetinis laukas joje indukuoja elektros srovę. Bet kuriuo atveju šiame sraute yra informacijos, gautos iš visų užfiksuotų radijo stočių.

Dabar paaiškėjo, kad radijo imtuvas gali atskirti kiekvieną radijo stotį, tai yra, suderinti su tuo, kuriam teikiama pirmenybė.

Prisijunkite prie radijo ir klausykite muzikos

Pasirinkimas tarp įvairių signalų atliekamas rezonansine LC grandine arba LC osciliatoriumi. Tai labai paprasta grandinė, kurią sudaro kintamasis induktorius L ir kondensatorius C, išdėstyti nuosekliai.

Norėdami sureguliuoti radijo stotį, L ir C vertės sureguliuojamos taip, kad grandinės rezonansinis dažnis sutampa su suderinamo signalo dažniu, kuris yra ne kas kitas, kaip radijo stoties nešlio dažnis: f _c .

Kai stotis yra sureguliuota, pradeda veikti pradžioje paminėta demoduliatoriaus grandinė. Jis yra atsakingas už radijo stoties transliuojamos žinios iššifravimą. Tai daroma atskiriant nešiklio signalą ir pranešimo signalą, naudojant diodą, ir RC grandinę, vadinamą žemo dažnio filtru.

3 pav. Kairėje esančio LC generatoriaus grandinė. Dešinėje - demoduliatoriaus grandinė. Šaltinis: F. Zapata.

Jau atskirtas signalas vėl pereina stiprinimo procesą, o iš ten jis eina į garsiakalbius ar ausines, kad galėtume jį išgirsti.

Čia aprašytas procesas, nes iš tikrųjų yra daugiau etapų ir jis yra daug sudėtingesnis. Bet tai gerai parodo, kaip vyksta amplitudės moduliacija ir kaip ji pasiekia imtuvo ausis.

Veiksmingas pavyzdys

Nešiklio bangos amplitudė E _c = 2 V (RMS) ir dažnis f _c = 1,5 MHz. Jis yra moduliuojamas signalu, kurio dažnis fs = 500 Hz, o amplitudė E _s = 1 V (RMS). Kokia yra AM signalo lygtis?

Sprendimas

Pakeiskite tinkamas moduliuoto signalo lygtis:

Tačiau svarbu pažymėti, kad į lygtį įeina smailių amplitudės, kurios šiuo atveju yra įtampa. Todėl būtina perduoti RMS įtampą, padauginus ją iš √2:

1. Analfabetikai. Moduliacijos sistemos. Atkurta iš: analfatecnicos.net.
2. Giancoli, D. 2006. Fizika: principai su taikymu. 6 ^-oji . Edas Prentice'o salė.
3. Quesada, F. Ryšių laboratorija. Amplitudės moduliavimas. Atkurta iš: ocw.bib.upct.es.
4. Santa Kruzas, O. Amplitudės moduliacijos perdavimas. Atgauta iš: profesoriai.frc.utn.edu.ar.
5. Serway, R., Jewett, J. (2008). Fizika mokslui ir inžinerijai. 2 tomas. 7 ^ma . Ed. Cengago mokymasis.
6. Nešiklio banga. Atkurta iš: es.wikipedia.org.