การมอดูเลตแอมพลิจูดเป็นกระบวนการสร้างสัญญาณมอดูเลตแอมพลิจูด เช่น สัญญาณที่แอมพลิจูดเปลี่ยนแปลงไปตามกฎของสัญญาณมอดูเลต (ข้อความที่ส่ง) กระบวนการนี้ดำเนินการโดยโมดูเลเตอร์แอมพลิจูด

โมดูเลเตอร์แอมพลิจูดจะต้องสร้างการสั่นความถี่สูง ซึ่งเป็นการแสดงออกเชิงวิเคราะห์ซึ่งในกรณีทั่วไปจะมีรูปแบบ

โดยที่เปลือกของการสั่นแบบมอดูเลตอยู่ที่ไหน อธิบายโดยฟังก์ชันที่กำหนดลักษณะกฎของการเปลี่ยนแปลงแอมพลิจูด

การมอดูเลตสัญญาณ

และ - ความถี่และเฟสเริ่มต้นของการสั่นความถี่สูง

เพื่อให้ได้สัญญาณดังกล่าว จำเป็นต้องคูณการสั่นของความถี่สูง (พาหะ) และสัญญาณมอดูเลตความถี่ต่ำในลักษณะที่สร้างซองจดหมายของแบบฟอร์ม การมีส่วนประกอบคงที่ในโครงสร้างของซองจดหมายทำให้มั่นใจได้ว่าการเปลี่ยนแปลงเป็นแบบขั้วเดียว ค่าสัมประสิทธิ์จะช่วยลดการมอดูเลชั่นมากเกินไป เช่น ให้ความลึกของการมอดูเลต เป็นที่ชัดเจนว่าการดำเนินการคูณดังกล่าวจะมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงของสเปกตรัม ซึ่งช่วยให้เราสามารถพิจารณาการปรับแอมพลิจูดเป็นกระบวนการที่ไม่เป็นเชิงเส้นหรือเป็นพารามิเตอร์โดยพื้นฐาน

โครงสร้างของโมดูเลเตอร์แอมพลิจูดในกรณีของการใช้องค์ประกอบที่ไม่เชิงเส้นจะแสดงในรูปที่ 1 8.4.

ข้าว. 8.4. บล็อกไดอะแกรมของโมดูเลเตอร์แอมพลิจูด

องค์ประกอบที่ไม่เชิงเส้นจะแปลงการแกว่งของพาหะและสัญญาณมอดูเลต ส่งผลให้เกิดการก่อตัวของกระแส (หรือแรงดันไฟฟ้า) ซึ่งสเปกตรัมประกอบด้วยส่วนประกอบในย่านความถี่ตั้งแต่ ถึง ถึง และความถี่สูงสุดในสเปกตรัมของสัญญาณมอดูเลต ตัวกรองแบนด์พาสจะแยกส่วนประกอบสเปกตรัมเหล่านี้ออก เพื่อสร้างสัญญาณเอาท์พุตแบบมอดูเลตแอมพลิจูด

การคูณสัญญาณทั้งสองสามารถทำได้โดยใช้องค์ประกอบที่ไม่เชิงเส้น ซึ่งมีคุณลักษณะประมาณด้วยพหุนามที่มีพจน์กำลังสอง ด้วยเหตุนี้ จึงเกิดกำลังสองของผลรวมของสัญญาณทั้งสองขึ้น โดยมีผลิตภัณฑ์ของสัญญาณดังกล่าว

สาระสำคัญของสิ่งที่กล่าวไว้และแนวคิดทั่วไปของการก่อตัวของการสั่นแบบมอดูเลตแบบแอมพลิจูดนั้นแสดงให้เห็นโดยการแปลงทางคณิตศาสตร์ที่ค่อนข้างง่ายภายใต้สมมติฐานว่าทำการมอดูเลตโทนเสียง (ความถี่เดียว)

1. เราใช้ทรานซิสเตอร์เป็นองค์ประกอบที่ไม่เชิงเส้นซึ่งมีลักษณะแรงดันไฟฟ้าในปัจจุบันซึ่งประมาณด้วยพหุนามของระดับที่สอง .

2. แรงดันไฟฟ้าเท่ากับผลรวมของการแกว่งสองครั้ง: พาหะและมอดูเลต เช่น ใช้กับอินพุตขององค์ประกอบที่ไม่เชิงเส้น

3. องค์ประกอบสเปกตรัมของกระแสถูกกำหนดดังนี้:

ในการแสดงออกที่เป็นผลลัพธ์ ส่วนประกอบสเปกตรัมจะถูกจัดเรียงตามลำดับความถี่ที่เพิ่มขึ้น ในหมู่พวกเขามีส่วนประกอบที่มีความถี่ และ ซึ่งก่อให้เกิดการสั่นแบบมอดูเลตแอมพลิจูดเช่น

อุปกรณ์ส่งสัญญาณมักจะรวมกระบวนการมอดูเลชั่นและแอมพลิฟายเออร์เข้าด้วยกัน ซึ่งช่วยให้สัญญาณมอดูเลชั่นมีความผิดเพี้ยนน้อยที่สุด เพื่อจุดประสงค์นี้โมดูเลเตอร์แอมพลิจูดถูกสร้างขึ้นตามรูปแบบของเพาเวอร์แอมป์เรโซแนนซ์ซึ่งการเปลี่ยนแปลงในแอมพลิจูดของการสั่นความถี่สูงทำได้โดยการเปลี่ยนตำแหน่งของจุดปฏิบัติการตามกฎของสัญญาณมอดูเลต

วงจรและโหมดการทำงานของโมดูเลเตอร์แอมพลิจูด

วงจรของโมดูเลเตอร์แอมพลิจูดที่ใช้แอมพลิฟายเออร์เรโซแนนซ์จะแสดงในรูปที่ 1 8.5.

ข้าว. 8.5. วงจรโมดูเลเตอร์แอมพลิจูดที่ใช้แอมพลิฟายเออร์เรโซแนนซ์

ข้อมูลต่อไปนี้จ่ายให้กับอินพุตของเครื่องขยายสัญญาณเรโซแนนซ์ที่ทำงานในโหมดไม่เชิงเส้น:

การสั่นของพาหะจากออสซิลเลเตอร์ในตัวโดยใช้การเชื่อมต่อหม้อแปลงความถี่สูงของวงจรอินพุตกับฐานของทรานซิสเตอร์

การมอดูเลตสัญญาณโดยใช้หม้อแปลงความถี่ต่ำ

ตัวเก็บประจุและการปิดกั้น ให้การแยกวงจรอินพุตตามความถี่ของการสั่นของตัวพาและสัญญาณมอดูเลต เช่น การแยกความถี่สูงและต่ำ วงจรออสซิลเลเตอร์ในวงจรคอลเลคเตอร์จะถูกปรับตามความถี่ของการสั่นของพาหะ ปัจจัยด้านคุณภาพของวงจรจะให้พาสแบนด์ โดยที่ความถี่สูงสุดในสเปกตรัมของสัญญาณมอดูเลต

การเลือกจุดปฏิบัติการจะกำหนดโหมดการทำงานของโมดูเลเตอร์ เป็นไปได้สองโหมด: โหมดสัญญาณขนาดเล็กและโหมดสัญญาณขนาดใหญ่

ก. โหมดอินพุตขนาดเล็ก

โหมดนี้สร้างขึ้นโดยการเลือกจุดปฏิบัติการที่อยู่ตรงกลางของส่วนกำลังสองของคุณลักษณะ I-V ของทรานซิสเตอร์ โดยการเลือกแอมพลิจูดของการแกว่งของพาหะ ทำให้มั่นใจได้ถึงการทำงานของโมดูเลเตอร์ภายในส่วนนี้ (รูปที่ 8.6)

ข้าว. 8.6. โหมดของสัญญาณอินพุตขนาดเล็กของโมดูเลเตอร์แอมพลิจูด

แอมพลิจูดแรงดันไฟฟ้าบนวงจรออสซิลเลเตอร์ ซึ่งมีความถี่เรโซแนนซ์เท่ากับความถี่พาหะ ถูกกำหนดโดยแอมพลิจูดของฮาร์มอนิกแรกของกระแส นั่นคือ โดยที่ความต้านทานเรโซแนนซ์ของวงจรคือที่ไหน เมื่อพิจารณาว่าความชันเฉลี่ยของคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้าปัจจุบันภายในพื้นที่ทำงานเท่ากับอัตราส่วนของแอมพลิจูดของฮาร์มอนิกแรกต่อแอมพลิจูดของการสั่นสะเทือนของพาหะนั่นคือ เราก็เขียนได้

.

ภายใต้อิทธิพลของแรงดันไฟฟ้ามอดูเลตที่จ่ายให้กับฐานของทรานซิสเตอร์ ตำแหน่งของจุดปฏิบัติการจะเปลี่ยนไป ซึ่งหมายความว่าความชันเฉลี่ยของคุณลักษณะ I-V จะเปลี่ยนไป เนื่องจากแอมพลิจูดของแรงดันไฟฟ้าบนวงจรออสซิลเลเตอร์เป็นสัดส่วนกับความชันเฉลี่ย ดังนั้นเพื่อให้แน่ใจว่าการมอดูเลตแอมพลิจูดของการสั่นสะเทือนของพาหะจึงจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่ามีการพึ่งพาเชิงเส้นตรงของความชันบนสัญญาณมอดูเลต ให้เราแสดงให้เห็นว่าสิ่งนี้เป็นไปได้เมื่อใช้ส่วนการทำงานของคุณสมบัติแรงดันไฟฟ้าในปัจจุบันโดยประมาณด้วยพหุนามของระดับที่สอง

ดังนั้น ภายในส่วนกำลังสองของคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้าปัจจุบันที่อธิบายโดยพหุนาม จะมีแรงดันไฟฟ้าขาเข้าเท่ากับผลรวมของการแกว่งสองครั้ง: พาหะและมอดูเลต กล่าวคือ

องค์ประกอบสเปกตรัมของกระแสสะสมถูกกำหนดดังนี้:

เราเลือกฮาร์มอนิกแรกของกระแส:

ดังนั้น แอมพลิจูดของฮาร์มอนิกตัวแรกคือ:

ดังที่เห็นได้จากนิพจน์ผลลัพธ์ แอมพลิจูดของกระแสฮาร์มอนิกกระแสแรกจะขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้ามอดูเลตเป็นเส้นตรง ดังนั้นค่าทรานส์คอนดักแทนซ์เฉลี่ยจะขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้ามอดูเลตเป็นเส้นตรงด้วย

จากนั้นแรงดันไฟฟ้าในวงจรออสซิลเลเตอร์จะเท่ากับ:

ดังนั้น สัญญาณมอดูเลตแอมพลิจูดของแบบฟอร์มจึงถูกสร้างขึ้นที่เอาต์พุตของโมดูเลเตอร์ที่ต้องการ:

นี่คือค่าสัมประสิทธิ์ความลึกของการมอดูเลต

- แอมพลิจูดของการสั่นความถี่สูงที่เอาต์พุตของโมดูเลเตอร์ในกรณีที่ไม่มีการมอดูเลชั่นเช่น ที่ .

เมื่อออกแบบระบบส่งกำลัง ข้อกำหนดที่สำคัญคือการก่อตัวของการสั่นแบบมอดูเลตแอมพลิจูดกำลังสูงที่มีประสิทธิภาพเพียงพอ เห็นได้ชัดว่าโหมดการทำงานของโมดูเลเตอร์ที่พิจารณาไม่สามารถตอบสนองความต้องการเหล่านี้ได้โดยเฉพาะประการแรก ดังนั้นสิ่งที่เรียกว่าโหมดสัญญาณขนาดใหญ่จึงถูกใช้บ่อยที่สุด

ข. โหมดอินพุตขนาดใหญ่

โหมดนี้ตั้งค่าโดยการเลือกจุดปฏิบัติการบนคุณลักษณะ I-V ของทรานซิสเตอร์ ซึ่งเครื่องขยายเสียงทำงานโดยมีกระแสไฟฟ้าตัด ในทางกลับกันการเลือกแอมพลิจูดของการแกว่งของพาหะทำให้มั่นใจได้ว่าการเปลี่ยนแปลงในแอมพลิจูดของพัลส์กระแสของตัวสะสมตามกฎของสัญญาณมอดูเลต (รูปที่ 8.7) สิ่งนี้นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงที่คล้ายกันในแอมพลิจูดของฮาร์มอนิกแรกของกระแสสะสมและด้วยเหตุนี้การเปลี่ยนแปลงของแอมพลิจูดแรงดันไฟฟ้าบนวงจรออสซิลเลเตอร์ของโมดูเลเตอร์เนื่องจาก

และ .

ข้าว. 8.7. โหมดโมดูเลเตอร์แอมพลิจูดอินพุตขนาดใหญ่

การเปลี่ยนแปลงแอมพลิจูดของแรงดันไฟฟ้าความถี่สูงอินพุตเมื่อเวลาผ่านไปจะมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงมุมตัดและด้วยเหตุนี้ค่าสัมประสิทธิ์ ดังนั้น รูปร่างของเปลือกแรงดันไฟฟ้าบนวงจรจึงอาจแตกต่างจากรูปร่างของสัญญาณมอดูเลต ซึ่งเป็นข้อเสียของวิธีการมอดูเลชั่นที่พิจารณา เพื่อให้แน่ใจว่ามีการบิดเบือนน้อยที่สุด จำเป็นต้องกำหนดขีดจำกัดบางประการสำหรับการเปลี่ยนมุมตัดและทำงานกับค่าสัมประสิทธิ์การปรับที่ไม่ใหญ่เกินไป

ในวงจรโมดูเลเตอร์แอมพลิจูดที่แสดงในรูปที่ 1 ในรูปที่ 8.8 สัญญาณมอดูเลตจะถูกส่งไปยังฐานของทรานซิสเตอร์ของเครื่องกำเนิดกระแสไฟฟ้าที่เสถียร ค่าของกระแสนี้เป็นสัดส่วนกับแรงดันไฟฟ้าขาเข้า ที่ค่าแรงดันไฟฟ้าอินพุตน้อย แอมพลิจูดของแรงดันเอาต์พุตจะขึ้นอยู่กับสัญญาณมอดูเลตดังนี้

โดยที่สัมประสิทธิ์สัดส่วนอยู่ที่ไหน

ลักษณะของโมดูเลเตอร์แอมพลิจูด

ในการเลือกโหมดการทำงานของโมดูเลเตอร์และประเมินคุณภาพของการทำงานนั้นจะใช้คุณสมบัติต่าง ๆ โดยคุณสมบัติหลักคือ: ลักษณะการมอดูเลตแบบคงที่, ลักษณะการมอดูเลตแบบไดนามิกและลักษณะความถี่

ข้าว. 8.8. วงจรโมดูเลเตอร์แอมพลิจูดพร้อมตัวกำเนิดกระแส

ก. ลักษณะการปรับแบบคงที่

การตอบสนองการปรับแบบคงที่ (SMC)- นี่คือการพึ่งพาของแอมพลิจูดของแรงดันเอาต์พุตของโมดูเลเตอร์กับแรงดันไบแอสที่แอมพลิจูดคงที่ของแรงดันไฟฟ้าความถี่พาหะที่อินพุตเช่น .

เมื่อทำการทดลองหาคุณลักษณะการมอดูเลตแบบคงที่ เฉพาะแรงดันไฟฟ้าความถี่พาหะเท่านั้นที่จ่ายให้กับอินพุตของโมดูเลเตอร์ (ไม่ได้ให้สัญญาณมอดูเลต) ค่าจะเปลี่ยนไป (ราวกับว่ามีการจำลองการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณมอดูเลตในโหมดคงที่) และ การเปลี่ยนแปลงในแอมพลิจูดของการสั่นของพาหะที่เอาต์พุตจะถูกบันทึก ประเภทของคุณลักษณะ (รูปที่ 8.9a) ถูกกำหนดโดยพลศาสตร์ของการเปลี่ยนแปลงในความชันเฉลี่ยของคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้าปัจจุบันเมื่อแรงดันไบแอสเปลี่ยนแปลง ส่วนที่เพิ่มขึ้นเชิงเส้นของ SMC สอดคล้องกับส่วนกำลังสองของคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้าในปัจจุบัน เนื่องจากในส่วนนี้ ทรานส์คอนดักเตอร์เฉลี่ยจะเพิ่มขึ้นตามแรงดันไบแอสที่เพิ่มขึ้น ส่วนแนวนอนของ SMC สอดคล้องกับส่วนเชิงเส้นของคุณลักษณะแรงดันไฟฟ้าปัจจุบัน เช่น พื้นที่ที่มีความชันเฉลี่ยคงที่ เมื่อทรานซิสเตอร์เข้าสู่โหมดความอิ่มตัวส่วนแนวนอนของลักษณะแรงดันไฟฟ้ากระแสที่มีความชันเป็นศูนย์จะปรากฏขึ้นซึ่งสะท้อนให้เห็นโดยการลดลงของ SMC

คุณลักษณะการมอดูเลตแบบคงที่ช่วยให้คุณกำหนดค่าของแรงดันไบแอสและช่วงการเปลี่ยนแปลงที่ยอมรับได้ของสัญญาณมอดูเลต เพื่อให้แน่ใจว่ามีการพึ่งพาเชิงเส้นตรงกับแรงดันเอาต์พุต โมดูเลเตอร์จะต้องทำงานภายในส่วนเชิงเส้นของ SMX ค่าของแรงดันไบแอสควรสอดคล้องกับตรงกลางของส่วนเชิงเส้น และค่าสูงสุดของสัญญาณมอดูเลตไม่ควรเกินส่วนเชิงเส้นของ SMX คุณยังสามารถกำหนดปัจจัยการปรับสูงสุดที่ยังคงไม่มีการบิดเบือนได้ มูลค่าของมันเท่ากัน .

ข้าว. 8.9. ลักษณะของโมดูเลเตอร์แอมพลิจูด

ข. การตอบสนองการมอดูเลตแบบไดนามิก

การตอบสนองการปรับแบบไดนามิก (DMC)คือการขึ้นอยู่กับสัมประสิทธิ์การมอดูเลตกับความกว้างของสัญญาณมอดูเลต เช่น - คุณลักษณะนี้สามารถหาได้จากการทดลองหรือจากคุณลักษณะการปรับแบบคงที่ มุมมอง DMX จะแสดงในรูป 8.9 ข. ส่วนเชิงเส้นของคุณลักษณะสอดคล้องกับการทำงานของโมดูเลเตอร์ภายในส่วนเชิงเส้นของ SMX

วี. การตอบสนองความถี่

การตอบสนองความถี่คือการขึ้นอยู่กับค่าสัมประสิทธิ์การมอดูเลตกับความถี่ของสัญญาณมอดูเลตเช่น - อิทธิพลของหม้อแปลงอินพุตทำให้คุณสมบัติลดลงที่ความถี่ต่ำ (รูปที่ 8.9c) เมื่อความถี่ของสัญญาณมอดูเลตเพิ่มขึ้น ส่วนประกอบด้านข้างของการสั่นแบบมอดูเลตแอมพลิจูดจะเคลื่อนออกจากความถี่พาหะ สิ่งนี้นำไปสู่การขยายสัญญาณที่ต่ำกว่าเนื่องจากคุณสมบัติการคัดเลือกของวงจรออสซิลเลเตอร์ซึ่งทำให้คุณสมบัติลดลงที่ความถี่ที่สูงขึ้น หากย่านความถี่ที่ถูกครอบครองโดยสัญญาณมอดูเลตอยู่ภายในส่วนแนวนอนของการตอบสนองความถี่ การบิดเบือนระหว่างการมอดูเลชั่นจะน้อยที่สุด

โมดูเลเตอร์แอมพลิจูดที่สมดุล

เพื่อให้ใช้กำลังของเครื่องส่งสัญญาณได้อย่างมีประสิทธิภาพ จึงมีการใช้การมอดูเลตแอมพลิจูดที่สมดุล ในกรณีนี้ สัญญาณมอดูเลตแอมพลิจูดจะเกิดขึ้น ในสเปกตรัมที่ไม่มีส่วนประกอบที่ความถี่พาหะ

วงจรโมดูเลเตอร์แบบสมดุล (รูปที่ 8.10) เป็นการรวมกันของวงจรโมดูเลเตอร์แอมพลิจูดทั่วไปสองวงจรที่มีการเชื่อมต่อเฉพาะของอินพุตและเอาต์พุต อินพุตความถี่พาหะเชื่อมต่อแบบขนาน และเอาต์พุตเชื่อมต่อแบบผกผันซึ่งสัมพันธ์กัน ทำให้เกิดความแตกต่างในแรงดันเอาต์พุต สัญญาณมอดูเลตจะถูกส่งไปยังโมดูเลเตอร์ในแอนติเฟส เป็นผลให้ที่เอาท์พุทของโมดูเลเตอร์ที่เรามี

และ และที่เอาต์พุตของโมดูเลเตอร์แบบสมดุล

ข้าว. 8.10. วงจรมอดูเลเตอร์แอมพลิจูดที่สมดุล

ดังนั้นสเปกตรัมของสัญญาณเอาท์พุตจึงมีส่วนประกอบที่มีความถี่และ ไม่มีส่วนประกอบที่มีความถี่พาหะ

ในด้านคุณภาพ แอมพลิจูดมอดูเลชั่น (AM) สามารถกำหนดเป็นการเปลี่ยนแปลงในแอมพลิจูดของพาหะตามสัดส่วนของแอมพลิจูดของสัญญาณมอดูเลต (รูปที่ 2, a)

รูปที่ 2 การมอดูเลตแอมพลิจูด (m<<н).

เอ - รูปร่างสัญญาณ; ข - สเปกตรัมความถี่

สำหรับสัญญาณมอดูเลตที่มีแอมพลิจูดขนาดใหญ่ แอมพลิจูดที่สอดคล้องกันของพาหะมอดูเลตจะต้องมีขนาดใหญ่สำหรับค่า Am ที่น้อย ดังที่จะเห็นในภายหลัง นี่เป็นกรณีพิเศษของวิธีการมอดูเลตทั่วไป

ผลคูณของสองสำนวนนี้คือ:

สมการ (3) แสดงให้เห็นว่าแอมพลิจูดของพาหะมอดูเลตจะแปรผันจากศูนย์ (เมื่อ mt = 900, cos(mt)=0) ถึง AnAm (เมื่อ mt = 0°, cos(mt)=1) คำว่า Amcos(mt)An คือแอมพลิจูดของการมอดูเลตออสซิลเลชันและขึ้นอยู่กับค่าปัจจุบันของมอดูเลตไซนัสอยด์โดยตรง สมการ (3) สามารถแปลงเป็นรูปแบบได้

การแปลงนี้ขึ้นอยู่กับเอกลักษณ์ตรีโกณมิติ

สมการ (4,a) คือสัญญาณที่ประกอบด้วยการแกว่งสองครั้งที่มีความถี่ 1=n+m และ 2=n-m และแอมพลิจูด เขียนนิพจน์ใหม่สำหรับการมอดูเลตออสซิลเลชัน (4,a) ที่เราได้รับ

1 และ 2 เรียกว่าแถบด้านข้าง เนื่องจาก m มักเป็นแถบความถี่แทนที่จะเป็นความถี่เดียว ดังนั้น 1 และ 2 แสดงถึงสองย่านความถี่ - ด้านบนและด้านล่างพาหะ (รูปที่ 2, b) เช่น แถบด้านข้างด้านบนและด้านล่างตามลำดับ ข้อมูลทั้งหมดที่ต้องส่งมีอยู่ในแถบด้านข้างเหล่านี้

ได้รับสมการ (4,b) สำหรับกรณีพิเศษเมื่อสัญญาณมอดูเลตเป็นผลจากการคูณโดยตรงของ en ด้วย em ด้วยเหตุนี้ สมการ (4,b) จึงไม่มีส่วนประกอบที่ความถี่พาหะ เช่น ความถี่พาหะถูกระงับโดยสิ้นเชิง การมอดูเลตพาหะแบบระงับชนิดนี้บางครั้งได้รับการออกแบบอย่างจงใจในระบบการสื่อสาร เนื่องจากจะส่งผลให้พลังงานแผ่รังสีลดลง ระบบดังกล่าวส่วนใหญ่จะแผ่พลังงานบางส่วนไปที่ความถี่พาหะ จึงทำให้อุปกรณ์รับสัญญาณปรับความถี่ดังกล่าวได้ นอกจากนี้ยังสามารถส่งสัญญาณไซด์แบนด์เพียงอันเดียวได้ เนื่องจากมีข้อมูลที่เกี่ยวข้องทั้งหมดเกี่ยวกับสัญญาณเบสแบนด์ อุปกรณ์รับสัญญาณจะสร้างสัญญาณใหม่จากการมอดูเลชั่นของแถบข้างหนึ่ง

นิพจน์ที่สมบูรณ์ซึ่งแสดงถึงการสั่นแบบมอดูเลตแบบแอมพลิจูดในรูปแบบทั่วไปคือ:

นิพจน์นี้อธิบายทั้งตัวพาที่ไม่ถูกระงับ (เทอมแรกทางด้านขวาของสมการ) และผลิตภัณฑ์ เช่น การมอดูเลต (เทอมที่สองจากขวา) สมการ (6,a) สามารถเขียนใหม่ได้เป็น

นิพจน์สุดท้ายแสดงให้เห็นว่าแอมพลิจูดของพาหะเปลี่ยนแปลงอย่างไรตามค่าทันทีของการมอดูเลตออสซิลเลชัน แอมพลิจูดของสัญญาณมอดูเลต Anm ประกอบด้วยสองส่วน: An - แอมพลิจูดของพาหะที่ไม่มีการมอดูเลตและ Amcos(mt) - ค่าทันทีของการมอดูเลตการสั่น:

อัตราส่วนของ Am ต่อ An จะกำหนดระดับของการมอดูเลต สำหรับ Am=An ค่าของ Anm จะเป็นศูนย์ที่ cos(мt)=-1 (мt=180°) และ Anm=2An ที่ cos(мt)=1 (мt= 0°) แอมพลิจูดของคลื่นมอดูเลตจะแปรผันจากศูนย์เป็นสองเท่าของแอมพลิจูดพาหะ ทัศนคติ

กำหนดค่าสัมประสิทธิ์การมอดูเลต เพื่อป้องกันการบิดเบือนข้อมูลที่ส่ง - สัญญาณมอดูเลต - ค่า m ต้องอยู่ในช่วงตั้งแต่ศูนย์ถึงหนึ่ง: 0m1 สิ่งนี้สอดคล้องกับ AmAn (สำหรับ m=0 Am=0 กล่าวคือ ไม่มีสัญญาณมอดูเลต) สมการ (6,a) สามารถเขียนใหม่ได้โดยใช้ m:

รูปที่ 3 a แสดงรูปร่างของการมอดูเลตออสซิลเลชันและค่าสัมประสิทธิ์การมอดูเลต m แสดงผ่านค่าสูงสุดและต่ำสุดของแอมพลิจูด (ค่าสูงสุดและค่าปม) รูปที่ 3, b ให้แนวคิดเกี่ยวกับสเปกตรัมของการสั่นแบบมอดูเลต ซึ่งสามารถแสดงได้โดยการแปลงสมการ (6):

รูปที่ 3 การมอดูเลตแอมพลิจูด

เอ - รูปร่างสัญญาณ; b - สเปกตรัมของการสั่นแบบมอดูเลต

รูปที่ 4 แสดงผลลัพธ์ของการมอดูเลตที่มีค่าสัมประสิทธิ์ m เกิน 100%: m>1

รูปที่ 4 ผลการปรับ (m>1)

ตารางที่ 1 แสดงแอมพลิจูดและกำลังสำหรับส่วนประกอบความถี่ทั้งสามส่วนประกอบของการสั่นแบบมอดูเลต

ตารางที่ 1. กำลังและแอมพลิจูดของการสั่นของ AM

สำหรับการมอดูเลต 100% (m=1) และกำลังพาหะ 1 kW กำลังรวมของการมอดูเลตออสซิลเลชันคือ 1 kW+(1/2)2 kW+(1/2)2 kW=1.5 kW โปรดทราบว่าเมื่อ m=1 กำลังที่มีอยู่ในแถบข้างทั้งสองจะเป็นครึ่งหนึ่งของกำลังพาหะ ในทำนองเดียวกัน โดยที่ m=0.5 กำลังของแถบข้างทั้งสองจะเป็น 1/8 ของกำลังพาหะ ข้อมูลข้างต้นใช้กับรูปคลื่น AM แบบไซน์ซอยด์เท่านั้น การมอดูเลตแอมพลิจูดสามารถใช้เพื่อส่งค่าพัลส์

ในการมอดูเลตแถบด้านข้างคู่แบบทั่วไปที่ใช้ในการกระจายเสียงวิทยุ ข้อมูลจะถูกส่งเฉพาะในแถบด้านข้างเท่านั้น ตัวอย่างเช่น เพื่อให้ได้คุณภาพเสียงที่ดี จำเป็นต้องทำงานในย่านความถี่ที่มีความกว้าง 2M โดยที่ M คือแบนด์วิธของการสร้างเสียงคุณภาพสูง (20-20,000 Hz) ซึ่งหมายความว่าการออกอากาศ AM มาตรฐาน เช่น ที่มีความถี่สูงถึง 20 kHz ควรมีแบนด์วิดท์ ±20 kHz (รวมทั้งหมด 40 kHz) โดยคำนึงถึงแถบด้านข้างด้านบนและด้านล่าง อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ กฎ FCC จะจำกัดแบนด์วิดท์ไว้ที่ 10 kHz (5 kHz) ซึ่งให้แบนด์วิดท์เพียง 5 kHz สำหรับการส่งสัญญาณเสียงวิทยุ ซึ่งยังห่างไกลจากเงื่อนไขการเล่นคุณภาพสูง การออกอากาศแบบมอดูเลชั่นความถี่ ดังที่แสดงด้านล่าง มีย่านความถี่ที่กว้างกว่า

คณะกรรมการกลางกำกับดูแลกิจการสื่อสารยังกำหนดเกณฑ์ความคลาดเคลื่อนของความถี่สำหรับการจัดสรรความถี่ทั้งหมดในสหรัฐอเมริกาด้วย การออกอากาศ AM ทั้งหมด (535--1605 kHz) มีความคลาดเคลื่อน 20 Hz หรือประมาณ 0.002% ความแม่นยำและความเสถียรของความถี่นี้สามารถทำได้โดยใช้คริสตัลออสซิลเลเตอร์

การตรวจจับหรือดีโมดูเลชั่นของรูปคลื่น AM จำเป็นต้องมีการแก้ไขสัญญาณมอดูเลตตามด้วยการเอาความถี่พาหะออกโดยใช้การกรองที่เหมาะสม สองขั้นตอนนี้ในการสร้างสัญญาณมอดูเลตสามารถแสดงให้เห็นได้จากตัวอย่างการสั่นที่แสดงในรูปที่ 3 ก หลังการแก้ไข จะเหลือเพียงครึ่งหนึ่งของการสั่น และหลังจากการกรอง จะเหลือเพียงซองจดหมายเท่านั้นซึ่งเป็นสัญญาณที่ทำซ้ำ

วิธีการมอดูเลตอย่างต่อเนื่อง

วิธีการมอดูเลตสัญญาณ

การบรรยายครั้งที่ 7

ในบางกรณี ในระหว่างการตรวจวัดระยะไกล จำเป็นต้องส่งข้อมูลเกี่ยวกับกระบวนการต่อเนื่องโดยใช้ข้อความต่อเนื่อง และหากจำเป็นต้องได้รับข้อมูลเกี่ยวกับการไล่ระดับจำนวนมากอย่างไม่สิ้นสุด สัญญาณที่ส่งข้อความต่อเนื่องจะต้องต่อเนื่องกัน

สัญญาณต่อเนื่องถูกสร้างขึ้นโดยใช้เทคนิคการปรับอย่างต่อเนื่อง

การมอดูเลตคือการก่อตัวของสัญญาณโดยการเปลี่ยนพารามิเตอร์ของพาหะภายใต้อิทธิพลของข้อความ

ด้วยวิธีการมอดูเลตแบบต่อเนื่อง RF จะถูกใช้เป็นพาหะ - การสั่นแบบไซน์ซอยด์หรือแบบที่ไม่ใช่ไซนัสซอยด์ เนื่องจากการสั่นแบบไซนูซอยด์มีลักษณะเฉพาะด้วยพารามิเตอร์พื้นฐาน เช่น แอมพลิจูด ความถี่ และเฟส การมอดูเลตมีสามประเภทหลัก: แอมพลิจูด (AM) ความถี่ (FM) และเฟส (PM) นอกจากนี้ยังมีการปรับเหล่านี้หลายประเภท ซึ่งจะกล่าวถึงด้านล่าง เช่นเดียวกับการแกว่งของการปรับประเภทหลัก ๆ ที่เรียกว่าการปรับสองครั้ง

สามารถส่งข้อความต่อเนื่องได้โดยตรงโดยไม่ต้องใช้ตัวพา HF เช่น ไม่มีการมอดูเลต อย่างไรก็ตาม การมอดูเลตช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการส่งข้อความด้วยเหตุผลต่อไปนี้:

ก) จำนวนข้อความที่สามารถส่งผ่านสายสื่อสารหนึ่งสายเพิ่มขึ้นโดยใช้การแบ่งความถี่ของสัญญาณและความถี่ซับคาริเออร์

b) ความน่าเชื่อถือของสัญญาณที่ส่งเพิ่มขึ้นเมื่อใช้การมอดูเลตชนิดต้านทานเสียงรบกวน

c) ประสิทธิภาพของรังสีสัญญาณเมื่อส่งผ่านช่องสัญญาณวิทยุเพิ่มขึ้น สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าขนาดของเสาอากาศต้องมีอย่างน้อย 1/10 ของความยาวคลื่นของสัญญาณที่ปล่อยออกมา ดังนั้นการส่งข้อความด้วยความถี่ 10 kHz และความยาวคลื่น 30 กม. จะต้องใช้เสาอากาศยาว 3 กม. หากข้อความนี้ถูกส่งไปยังผู้ให้บริการคลื่นความถี่ 200 kHz ข้อความจะลดความยาวของเสาอากาศลง 20 เท่า (150 ม.)

แอมพลิจูดมอดูเลชั่น (AM) คือการก่อตัวของสัญญาณโดยการเปลี่ยนแอมพลิจูดของการสั่นฮาร์มอนิกตามสัดส่วนของค่าแรงดันหรือกระแสทันทีของสัญญาณไฟฟ้า (ข้อความ) อื่น

เราจะพิจารณากรณีของการปรับแอมพลิจูดซึ่งข้อความที่ส่งเป็นการสั่นแบบฮาร์มอนิกอย่างง่าย คุณค = คุณΩ คอส Ω ที(ข้าว. ก) โดยที่ Ω คือความถี่ และ คุณΩ - แอมพลิจูดการสั่นสะเทือน, HF - ตัวพาหรือตัวพา คุณ = คุณ w 0 = คอส ω 0 ที(ข้าว. ข), ω 0 คือความถี่พาหะ และ คุณω 0 – แอมพลิจูด

ภายใต้อิทธิพลของข้อความที่มีต่อแอมพลิจูดของพาหะ การแกว่งใหม่จะเกิดขึ้นซึ่งแอมพลิจูดจะเปลี่ยนไป แต่ความถี่ ω 0 ยังคงที่

แอมพลิจูดของพาหะจะเปลี่ยนเป็นเส้นตรง

คุณเอม = คุณω 0 + คุค = คุณω 0 + เค ยูΩ คอส Ω ที = คุณω0 (1+ มเพราะΩ ที).

ที่ไหน เคคือสัมประสิทธิ์สัดส่วน และ

– (4-2)

– การเปลี่ยนแปลงสัมพัทธ์ในแอมพลิจูดของพาหะ เรียกว่าอัตราส่วนมอดูเลชั่นหรือความลึก บางครั้งค่าสัมประสิทธิ์การมอดูเลตจะแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ หากแอมพลิจูดของการสั่นแบบมอดูเลตเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าของแอมพลิจูดของพาหะ ความลึกของการมอดูเลชั่นจะเป็น 100%

แอมพลิจูด - การสั่นของมอดูเลชั่นจะมีรูปแบบดังแสดงในรูปที่ 1 c) และค่าปัจจุบันของมันจะถูกกำหนดโดยความเท่าเทียมกัน

อ้วม =Uω 0(1 + มเพราะΩ ที) เพราะ ω 0 ที(4-3)

การเปิดวงเล็บและการใช้ประโยชน์จากข้อเท็จจริงที่ว่า

เพราะΩ ทีคอสω 0 เสื้อ=}