Modulimi i Amplituda në RF: Teoria, domeni kohor, domeni i frekuencës

"Frekuenca e radios (RF) është shkalla e lëkundjes së një rryme ose tensioni elektrik të alternuar ose të një fushe magnetike, elektrike ose elektromagnetike ose sistem mekanik në intervalin e frekuencës nga 20 kHz deri në rreth 300 GHz. ----- FMUSER"

Përmbajtja

● Modulimi i frekuencës së radios
● Matematika
● Fusha e Kohës

● Fusha e frekuencës
● Frekuencat negative

● përmbledhje

Modulimi i frekuencës së radios
Mësoni për mënyrën më të drejtpërdrejtë të kodimit të informacionit në një formë të valës së transportuesit.

Ne kemi parë që modulimi RF është thjesht modifikim i qëllimshëm i amplituda, frekuenca, ose faza e një sinjali bartës sinusoidal. Ky modifikim kryhet sipas një skeme specifike që zbatohet nga transmetuesi dhe kuptohet nga marrësi. Modulimi i amplituda - i cili natyrisht është origjina e termit "radio AM" - ndryshon amplituda e transportuesit sipas vlerës së menjëhershme të sinjalit të brezit bazë.

Matematika
Marrëdhënia matematikore për modulimin e amplitudës është e thjeshtë dhe intuitive: ju shumëzoni bartësin me sinjalin e bazës bazë. Frekuenca e transportuesit në vetvete nuk është ndryshuar, por amplituda do të ndryshojë vazhdimisht në bazë të vlerës së brezit bazë. (Sidoqoftë, siç do ta shohim më vonë, variacionet e amplituda prezantojnë karakteristika të reja të frekuencës.) Një detaj delikate këtu është nevoja për të zhvendosur sinjalin bazë të bazës; ne diskutuam këtë në faqen e mëparshme. Nëse kemi një formë të valës bazë, që ndryshon midis –1 dhe +1, marrëdhënia matematikore mund të shprehet si më poshtë:

Shih gjithashtu: >>Cili është ndryshimi midis Radios AM dhe FM?

ku xAM është forma e valës e moduluar me amplituda, xC është bartës, dhe xBB është sinjali i brezit bazë. Ne mund ta hedhim këtë një hap më tej nëse e konsiderojmë transportuesin si një sinusoid të pafund, konstante-amplituda, me frekuencë fikse. Nëse supozojmë se amplituda e bartësit është 1, ne mund të zëvendësojmë xC me mëkat (ωCt).

Deri më tani kaq i mirë, por ka një problem me këtë marrëdhënie: ju nuk keni kontroll mbi "intensitetin" e modulimit. Me fjalë të tjera, marrëdhënia bazë-ndryshim-tek-bartëse-amplituda-ndryshim është fikse. 

Për shembull, ne nuk mund të hartojmë sistemin ashtu që një ndryshim i vogël në vlerën e brezit bazë të krijojë një ndryshim të madh në amplituda e transportuesit. Për të adresuar këtë kufizim, ne prezantojmë m, i njohur si indeksi i modulimit.

Shih gjithashtu: >>Si për të eleminuar zhurmat mbi AM dhe FM Marresit 

Tani, duke ndryshuar m ne mund të kontrollojmë intensitetin e efektit të sinjalit të brezit bazë në amplituda e bartësit. Vini re, megjithatë, që m shumëzohet me sinjalin origjinal të bazës bazë, dhe jo me shiritin bazë. 

Kështu, nëse xBB shtrihet nga –1 në +1, çdo vlerë prej m më e madhe se 1 do të bëjë që (1 + mxBB) të shtrihet në pjesën negative të boshtit y —, por kjo është pikërisht ajo që ne po përpiqeshim të shmangnim duke zhvendosur atë lart në radhë të parë. Kështu që mos harroni, nëse përdoret një indeks i modulimit, sinjali duhet të zhvendoset bazuar në amplituda maksimale e mxBB, jo xBB.

Fusha e Kohës
Ne i shikuam format e valëve të domain-it në AM në faqen e mëparshme. Këtu ishte komploti përfundimtar (shirita bazë në të kuqe, forma valore e AM në blu):

Tani le të shohim efektin e indeksit të modulimit. Këtu është një komplot i ngjashëm, por këtë herë kam zhvendosur sinjalin e brezit bazë duke shtuar 3 në vend të 1 (diapazoni origjinal është akoma –1 në +1).

Tani do të përfshijmë një indeks të modulimit. Komploti i mëposhtëm është me m = 3.

Amplituda e transportuesit është tani "më e ndjeshme" ndaj vlerës së ndryshme të sinjalit të brezit bazë. Shiriti bazë i zhvendosur nuk hyn në pjesën negative të boshtit y sepse zgjodha kompensimin DC sipas indeksit të modulimit.

Ju mund të pyesni veten për diçka: Si mund të zgjedhim kompensimin e saktë DC pa ditur karakteristikat e sakta të amplituda të sinjalit të brezit bazë? Me fjalë të tjera, si mund të sigurohemi që lëkundja negative e formës së valës bazë shtrihet saktësisht në zero? 

Përgjigje: Ju nuk keni nevojë. Dy komplotet e mëparshme janë forma të barabarta të valëve të AM; sinjali i brezit bazë transferohet me besnikëri në të dyja rastet. Offdo kompensim DC që mbetet pas demodulimit hiqet lehtësisht nga një kondensator seri. (Kapitulli tjetër do të përfshijë demodulimin.)

Shih gjithashtu: >>Çfarë është dallimi në mes AM dhe FM?

Fusha e frekuencës
Siç kemi diskutuar më parë, zhvillimi i RF bën përdorimin e gjerë të analizave të domain-frekuencës. Ne mund të inspektojmë dhe vlerësojmë një sinjal të moduluar në jetën reale duke e matur atë me një analizues të spektrit, por kjo do të thotë që duhet të dimë se si duhet të duket spektri.

Le të fillojmë me përfaqësimin e fushës së frekuencës së një sinjali bartës:

Kjo është saktësisht ajo që ne presim për transportuesin e pa-moduluar: një goditje e vetme me 10 MHz. Tani le të shohim spektrin e një sinjali të krijuar nga amplituda që modulon bartësin me një sinusoid me frekuencë konstante 1 MHz.

Këtu ju shihni karakteristikat standarde të një forme valore të moduluar nga amplituda: sinjali i brezit bazë është zhvendosur sipas frekuencës së transportuesit. 

Shih gjithashtu: >>RF Filter Bazat Tutorial 

Ju gjithashtu mund të mendoni për këtë si "duke shtuar" frekuencat e brezit bazë në sinjalin e transportuesit, që është me të vërtetë ajo që ne po bëjmë kur përdorim modulimin e amplituda frequency frekuenca e bartësit mbetet, siç mund ta shihni në format e valëve të domain-it, por variacionet e amplituda përbëjnë përmbajtje të re të frekuencës që korrespondon me karakteristikat spektrale të sinjalit të brezit bazë.

Nëse shikojmë më nga afër spektrin e moduluar, mund të shohim që dy majat e reja janë 1 MHz (d.m.th. frekuenca e bazës bazë) më lart dhe 1 MHz nën frekuencën e bartësit:

(Në rast se po pyesni, asimetria është një objekt i procesit të llogaritjes; këto komplote u krijuan duke përdorur të dhëna reale, me rezolucion të kufizuar. Një spektër i idealizuar do të ishte simetrik.)

>>Mbrapsht në krye

Frekuencat negative
Për të përmbledhur, atëherë, modulimi i amplituda përkthen spektrin e bazës bazë në një brez frekuencash të përqendruar rreth frekuencës së transportuesit. Sidoqoftë, ekziston diçka që duhet të shpjegojmë: Pse ekzistojnë dy maja: një në frekuencën e bartësit plus frekuencën e brezit bazik, dhe një tjetër në frekuencën e transportuesit minus frekuencën e bazës bazë? 

Përgjigja bëhet e qartë nëse thjesht kujtojmë se një spektër Fourier është simetrik në lidhje me boshtin y; edhe pse shpesh shfaqim vetëm frekuencat pozitive, pjesa negative e boshtit x përmban frekuenca përkatëse negative. 

Këto frekuenca negative injorohen lehtësisht kur kemi të bëjmë me spektërin origjinal, por është thelbësore të përfshijmë frekuencat negative kur po zhvendosim spektrin.

Diagrami i mëposhtëm duhet të sqarojë këtë situatë.

Siç mund ta shihni, spektri i brezit bazë dhe spektri i bartësit janë simetrikë në lidhje me boshtin y. Për sinjalin e brezit bazë, kjo rezulton në një spektër që shtrihet vazhdimisht nga pjesa pozitive e boshtit x deri në pjesën negative; për transportuesin, ne thjesht kemi dy thumba, një në + ωC dhe një në –ωC. Dhe spektri AM është, edhe një herë, simetrik: spektri i shiritit bazë të përkthyer shfaqet në pjesën pozitive dhe pjesën negative të boshtit x.

>>Kthehu tekp

Dhe këtu është edhe një gjë për tu mbajtur në mend: modulimi i amplitencës bën që gjerësia e brezit të rritet me një faktor prej 2. Ne matim gjerësinë e brezit duke përdorur vetëm frekuencat pozitive, kështu që gjerësia e brezit të brezit bazë është thjesht BWBB (shiko diagramin më poshtë). Por pas përkthimit të të gjithë spektrit (frekuencat pozitive dhe negative), të gjitha frekuencat origjinale bëhen pozitive, të tilla që gjerësia e bandës së moduluar është 2BWBB.

përmbledhje
* Modulimi i amplitudës korrespondon me shumëzimin e transportuesit me sinjalin e ndërprerë të bazës bazë.

* Indeksi i modulimit mund të përdoret për të bërë amplituda e transportuesit më shumë (ose më pak) të ndjeshme ndaj ndryshimeve në vlerën e sinjalit të brezit bazë.

* Në fushën e frekuencës, modulimi i amplitudës korrespondon me përkthimin e spektrit të brezit bazë në një brez që rrethon frekuencën e bartësit.

* Për shkak se spektri i brezit bazë është simetrik në lidhje me boshtin y, ky përkthim i frekuencës rezulton në një rritje të faktorit-2 në gjerësinë e brezit.

>>Kthehu tekp

Lini një mesazh 

Lista mesazh