Modulação de amplitude

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Modulação de amplitude (AM) é uma técnica usada em uma comunicação eletrônica, o mais geralmente para a informação transmissora através de a rádioonda de portador. O AM trabalha variando a força do sinal transmitido com relação à informação que está sendo emitida. Por exemplo, as mudanças na força do sinal podem ser usadas refletir os sons a ser reproduzidos por um altofalante, ou especificar a intensidade clara de pixels da televisão. (Contraste isto com modulação da freqüência, também usado geralmente para as transmissões sadias, em que freqüência é variado; e modulação da fase, usado frequentemente dentro controles remotos, em que fase é variado.)

No mid-1870s, um formulário de correntes “undulatory” chamadas modulação-inicial da amplitude - estava o primeiro método para produzir com sucesso o áudio da qualidade sobre linhas de telefone. Começo com Reginald Fessenden demonstrações audio em 1906, era também o método original usado para transmissões de rádio audio, e o remains no uso hoje por muitos formulários de uma comunicação “AM” é usado frequentemente consultar ao mediumwave transmissão faixa (veja Rádio do AM).

Índices

1 Formulários da modulação de amplitude 2 Exemplo - Sideband dobro AM 3 Índice da modulação 4 Projetos do modulador da amplitude

o 4.1 Circuitoso 4.2 Nível baixoo 4.3 Elevado - em nível

5 Veja também 6 Referências 7 Ligações externas

Formulários da modulação de amplitude

Como tornado originalmente para o telefone elétrico, a modulação de amplitude foi usada adicionar a informação audio à corrente direta baixo-powered que flui de um transmissor do telefone a um receptor. Como uma explanação simplificada, na extremidade transmissora, um microfone do telefone foi usada variar a força da corrente transmitida, de acordo com a

freqüência e o loudness dos sons recebidos. Então, na extremidade de recepção da linha de telefone, a corrente elétrica transmitida afetou um eletroímã, que strengthened e se enfraquecesse em resposta à força da corrente. Por sua vez, as vibrações produzidas eletroímã no diafragma do receptor, assim pròxima reproduzindo a freqüência e o loudness dos sons ouvidos originalmente no transmissor.

No contraste ao telefone, no radiocommunication o que é modulado é a onda contínua sinal de rádio (onda de portador) produzido por um transmissor de rádio. Em seu formulário básico, a modulação de amplitude produz um sinal com o poder concentrado na freqüência de portador e em dois adjacentes sidebands. Cada sideband é igual dentro largura de faixa àquela do sinal modulando e é uma imagem do espelho da outra. A modulação de amplitude que resulta em dois sidebands e em um portador é chamada frequentementemodulação de amplitude dobro do sideband (DSB-AM). A modulação de amplitude é inefficient nos termos do uso do poder e muita dele é desperdiçada. Dois terços do poder são concentrados pelo menos no sinal de portador, que não carrega nenhuma informação útil (além do fato que um sinal está atual); o poder restante é rachado entre dois sidebands idênticos, embora somente um destes é needed desde que contêm a informação idêntica.

Para aumentar a eficiência do transmissor, o portador pode ser removido (suprimido) do sinal do AM. Isto produz a transmissão do reduz-portador ou suprim-portador do dobro-sideband Sinal (DSBSC). Um esquema da modulação de amplitude do suprim-portador é três vezes poder-mais eficiente do que DSB-AM tradicional. Se o portador for suprimido somente parcialmente, a reduz-portador do dobro-sideband Resultados do sinal (DSBRC). Os sinais de DSBSC e de DSBRC necessitam seu portador ser regenerados (por aoscilador da freqüência da batida, por exemplo) para ser usar-se demodulated técnicas convencionais.

Mesmo uma eficiência mais grande é consegu-na despesa do transmissor e do receptor aumentados complexidade-completamente por suprimir o portador e um dos sidebands. Isto é modulação do único-sideband, usado extensamente dentro rádio amador devido a seu uso eficiente do poder e da largura de faixa.

Um formulário simples de AM usado frequentemente para digital as comunicações são fechar à chave on-off, um tipo de amplitude-desloque fechar à chave por qual binário os dados são representados como a presença ou a ausência de uma onda de portador. Isto é usado geralmente em radiofrequencies transmitir Código Morse, consultado a como onda contínua (NO SENTIDO HORÁRIO) operação.

Em 1982, União de telecomunicações internacional (ITU) designou os vários tipos de modulação de amplitude como segue:

Designação

Descrição

A3Edobro-sideband cheio-portador - o esquema básico da modulação do AM

R3E único-sideband reduz-portador

H3E único-sideband cheio-portador

J3E suprim-portador do único-sideband

B8E independente-sideband emissão

C3F vestigial-sideband

Lincompex ligado compressor e expansor

Exemplo - Sideband dobro AM

Uma onda de portador é modelada como uma onda simples do seno, como:

onde o radiofrequency (em Hertz) é dado perto:  

Para o generality, e são as constantes arbitrárias que representam a amplitude do portador e a fase inicial. Para o simplicity, nós ajustamos seus valores respectivos a 1 e a 0.

Deixado m(t) represente um waveform arbitrário que seja a mensagem a ser transmitida.  E deixe a constante M represente seu valor mais maior. Por exemplo:

Assim, a mensagem pôde ser justa um tom audio simples da freqüência  

Supõe-se geralmente isso    e isso  

A modulação de amplitude é criada então dando forma ao produto:

representa uma outra constante que nós podemos escolher. Os valores A=1, e M=0.5, produzem a y(t) descrito pelo gráfico etiquetou de “a modulação 50%” em figura 4.

Para este exemplo simples, y(t) pode trigonometrically ser manipulado no seguinte formulário equivalente:

Conseqüentemente, o sinal modulado tem três componentes, uma onda de portador e duas ondas sinusoidal (sabidas como sidebands) de quem freqüências esteja ligeiramente acima e abaixo  

Observe também que a escolha A=0 elimina o componente de portador, mas deixe os sidebands. Aquela é a modalidade de transmissão de DSBSC. Para gerar o portador cheio do dobro-sideband (A3E), nós devemos escolher:  

Para formulários mais gerais de m(t), o trigonometry não é suficiente. Mas se o traço superior de figura 2 descrever o spectrum da freqüência, de m(t), então o traço inferior descreve o portador modulado. Tem dois grupos dos componentes: um no positivofreqüências (centrado sobre + ωc) e um em freqüências negativas (centrado sobre ω do −c). Cada grupo contem os dois sidebands e um no meio componente estreito que represente a energia na freqüência de portador. Nós necessitamos somente ser concernidos com as freqüências positivas. Negativos são um artifact matemático que não contenha nenhuma informação adicional. Conseqüentemente, nós vemos que o spectrum de um sinal do AM consiste bàsicamente em seu spectrum (2-sided) original deslocado até a freqüência de portador.

Para aqueles interessados na matemática de figura 2, é um resultado de computar Fourier transforma de:   usando o seguinte transforme pares:

Nos termos das freqüências positivas, a largura de faixa da transmissão do AM é duas vezes o original do sinal (baseband) largura de faixa-desde que os sidebands positivos e negativos são deslocados até a freqüência de portador. Assim, o dobro-sideband AM (DSB-AM) é spectrally inefficient, significando que poucas estações de rádio podem ser acomodadas em uma faixa dada da transmissão. Os vários métodos da supressão dentro Formulários do AM, pode prontamente ser compreendido nos termos do diagrama em figura 2. Com o portador suprimido não haveria nenhuma energia no centro de um grupo. E com um sideband suprimido, o “grupo” teria a mesma largura de faixa que as freqüências positivas de   A eficiência do poder do transmissor de DSB-AM é relativamente pobre (aproximadamente 33%). O benefício deste sistema é que os receptores são mais baratos produzir. Os formulários do AM com portadores suprimidos são encontrados para ser poder de 100% eficientes, desde que nenhum poder é desperdiçado no sinal de portador que não faz saber a nenhuma informação.

Índice da modulação

Como com outro índices da modulação, dentro AM, esta quantidade, chamada também profundidade da modulação, indica por quanto a variável modulada varia em torno do

seu em nível “original”. Para o AM, relaciona-se às variações na amplitude do portador e é definido como:

  onde e foram introduzidos acima.

Assim se h = 0.5, a amplitude do portador varia por 50% acima e abaixo de seu nível unmodulated, e para h = 1.0 varia por 100%. Para a modalidade de transmissão de A3E, a profundidade mais extremamente de 100% da modulação deve ser evitada. Os sistemas práticos do transmissor incorporarão geralmente algum tipo do circuito do limitador, tal como a VOGAD, para assegurar isto.

As variações do sinal modulado com modulação da porcentagem são mostradas abaixo. Em cada imagem, a amplitude máxima é mais elevada do que na imagem precedente. Anote que a escala muda de uma imagem ao seguinte.

4: Profundidade da modulação

Projetos do modulador da amplitude

Circuitos

Uma escala larga de circuitos diferentes foi usada para o AM, mas um dos usos os mais simples ânodo dos circuitos ou a modulação do coletor aplicada através de a transformador. Quando for perfeitamente possível criar projetos bons usando a eletrônica solid-state,valved (os circuitos do tubo de vácuo) são mostrados aqui. No general, as válvulas podem mais fàcilmente aos poders do RF do rendimento, no excesso de o que pode ser se usar fàcilmente conseguido solid-state transistor. A maioria de estações high-power da transmissão usam ainda válvulas.

Os projetos de circuito da modulação podem amplamente ser divididos em baixo e na elevação - em nível.

Nível baixo

Aqui um pequeno audio o estágio é usado a module um estágio baixo do poder, a saída deste estágio é amplificado então usando alinear Amplificador do RF.

Vantagens

A vantagem de usar um amplificador linear do RF é que os estágios adiantados menores podem ser modulados, que requeira somente um pequeno amplificador audio para dirigir o modulador.

Desvantagens

A desvantagem grande deste sistema é que a corrente do amplificador é menos eficiente, porque tem que ser linear preservar a modulação. Daqui Amplificadores da classe C não pode ser empregado.

Uma aproximação que case as vantagens da modulação de baixo nível com a eficiência de uma corrente do amplificador de poder da classe C é arranjar um sistema do gabarito para compensar a distorção substancial do envelope do AM. Um detetor simples na saída do transmissor (que pode ser pouco mais do que acoplado frouxamente diodo) recupera o sinal audio, e isto é usado como gabarito negativo ao estágio audio do modulador. A corrente total age então como um amplificador linear tanto quanto a modulação real, embora o amplificador próprio do RF retem ainda a eficiência da classe C. Esta aproximação é usada extensamente em transmissores médios práticos do poder, tais como o AM radiotelephones.

Elevado - em nível

Vantagens

Uma vantagem de usar amplificadores da classe C em um transmissor do AM da transmissão é que somente o estágio final necessita ser modulado, e que todos os estágios mais adiantados podem ser dirigidos em um nível constante. Estes classificam estágios de C geram a movimentação para o estágio final para um menor C.C. entrada de poder. Entretanto, em muitos projetos a fim obter a qualidade melhor AM os estágios penultimate do RF necessitarão ser sujeitos à modulação as well as o estágio final.

Desvantagens

Um amplificador audio grande será needed para o estágio da modulação, pelo menos igual ao poder do transmissor output. A modulação é aplicada tradicional usando um transformador audio, e esta pode ser volumosa. Acoplamento direto do amplificador audio é também possível (sabido como a cascode arranjo), embora isto requer geralmente completamente uma alta tensão da fonte da C.C. (palavra 30 V ou mais), que não seja apropriada para unidades móveis.