من فوراً به شما هشدار می دهم: خیلی آسان نخواهد بود. مدولاسیون خیلی پیچیده است.

برای درک اینکه مدولاسیون چیست، باید بدانید فرکانس چیست و بیایید با آن شروع کنیم.
به عنوان مثال، بیایید یک نوسان را در نظر بگیریم: فرکانس نوسان یک نوسان تعداد نوسانات کامل، نوسان در ثانیه است.
کامل، این بدان معنی است که یک تاب حرکت تاب از سمت چپ ترین موقعیت، به پایین، از طریق مرکز به سمت پایین است. حداکثر سطحدر سمت راست و سپس دوباره از طریق مرکز به همان سطح در سمت چپ.
تاب های حیاطی معمولی فرکانس حدود 0.5 هرتز دارند، یعنی در 2 ثانیه یک نوسان کامل را کامل می کنند.
گوینده ستون صدابسیار سریعتر نوسان می کند، با بازتولید نت "La" اکتاو اول (440 هرتز)، 440 نوسان در ثانیه انجام می دهد.
AT مدارهای الکتریکینوسانات، این یک نوسان ولتاژ است، از حداکثر مقدار مثبت، به پایین، از طریق ولتاژ صفر تا حداکثر ارزش منفی، بالا، دوباره از صفر تا حداکثر مثبت. یا از حداکثر ولتاژ، از طریق یک میانگین معین به حداقل، سپس دوباره از طریق میانگین، دوباره به حداکثر.
در یک نمودار (یا صفحه نمایش اسیلوسکوپ)، به نظر می رسد:

فرکانس نوسانات ولتاژ در خروجی یک ایستگاه رادیویی که حاملی را در کانال 18 شبکه C در اروپا ساطع می کند، 27175000 نوسان در ثانیه یا 27 مگاهرتز و 175 کیلوهرتز (مگا میلیون؛ کیلو هزار) خواهد بود.

برای بصری کردن مدولاسیون، بیایید دو سیگنال خاص اختراع کنیم، یکی با فرکانس 1000 هرتز، دومی با فرکانس 3000 هرتز، از نظر گرافیکی آنها به این شکل هستند:

توجه داشته باشید که چگونه این سیگنال ها در نمودارهای سمت چپ نمایش داده می شوند. اینها نمودارهای فرکانس و سطح هستند. هر چه فرکانس سیگنال بیشتر باشد، سیگنال در سمت راست بیشتر در چنین نموداری نمایش داده می شود، سطح آن (قدرت) بالاتر است، خط این سیگنال روی نمودار بالاتر می رود.

حالا تصور کنید که ما هر دوی این سیگنال ها را اضافه کرده ایم، یعنی in آمادهسیگنال آزمایشی خیالی ما مجموع دو سیگنال است. چطوری جمعش کردی؟ خیلی ساده است - ما یک میکروفون گذاشتیم و دو نفر را جلوی آن گذاشتیم: مردی که با فرکانس 1000 هرتز فریاد می زد و زنی که با فرکانس 3000 هرتز جیغ می زد، در خروجی میکروفون سیگنال آزمایش خود را دریافت کردیم که به این شکل است. :

و دقیقاً این سیگنال آزمایشی است که ما به ورودی میکروفون فرستنده ساختگی خود "تغذیه" می کنیم و آنچه را که در خروجی (روی آنتن) به دست می آید و اینکه چگونه همه اینها بر قابلیت درک و محدوده ارتباط تأثیر می گذارد، مطالعه می کنیم.

در مورد مدولاسیون به طور کلی

سیگنال حامل مدوله شده در خروجی هر فرستنده در هر صورت (با هر مدولاسیون) با افزودن یا ضرب سیگنال حامل در سیگنالی که قرار است ارسال شود، به عنوان مثال، سیگنال خروجی میکروفون به دست می آید. تفاوت بین مدولاسیون ها فقط در این است که چه چیزی ضرب می شود، چه چیزی به آن اضافه می شود و در چه قسمتی از مدار فرستنده این اتفاق می افتد.
از نظر دریافت، همه چیز به استخراج آنچه سیگنال با آن مدوله شده است، از سیگنال دریافتی، تقویت آن و قابل درک کردن (قابل شنیدن، قابل مشاهده) است.

مدولاسیون دامنه - AM (AM، مدولاسیون دامنه)

همانطور که مشاهده می شود، در مدولاسیون دامنهسطح ولتاژ نوسان فرکانس بالا(حامل) مستقیماً به مقدار ولتاژی که از میکروفون می آید بستگی دارد.
ولتاژ در خروجی میکروفون افزایش می یابد و ولتاژ حامل در خروجی فرستنده نیز افزایش می یابد، یعنی. قدرت بیشتردر خروجی، ولتاژ کمتر از میکروفون، ولتاژ کمتر در خروجی. هنگامی که ولتاژ خروجی میکروفون در یک موقعیت مرکزی خاص قرار دارد، فرستنده یک توان مرکزی خاص را منتشر می کند (با مدولاسیون AM 100٪ با سکوت در مقابل میکروفون با توان 50٪).
عمق مدولاسیون AM میزان تأثیر سیگنال میکروفون بر سطح توان خروجی فرستنده است. اگر لرزش 30٪ باشد، قوی ترین پالس ولتاژ منفی از میکروفون، سطح حامل خروجی را 30٪ از حداکثر توان کاهش می دهد.
و اینگونه است که طیف سیگنال با مدولاسیون AM به نظر می رسد (توزیع اجزای آن بر اساس فرکانس):

در مرکز، در فرکانس 27175000 هرتز، یک حامل داریم، و فرکانس پایین و بالاتر. نوارهای جانبی"، یعنی مجموع سیگنال حامل و فرکانس های صوتی سیگنال آزمایشی ما:
27175000+1000 هرتز و 27175000-1000 هرتز
27175000+3000 هرتز و 27175000-3000 هرتز
صدای حامل منهای نوار کناری پایینی و صدا حامل به علاوه نوار کناری بالایی است.
دیدن اینکه فقط یک باند کناری برای انتقال اطلاعات کافی است کار سختی نیست، دومی فقط همان اطلاعات را تکرار می کند، اما فقط با علامت مخالف، قدرت فرستنده را برای انتشار این اطلاعات تکراری در هوا هدر می دهد.
اگر حامل را حذف کنید، که اطلاعات مفیدبه هیچ وجه شامل یکی از باندهای جانبی نیست، سپس مدولاسیون SSB (به روسی: OBP) را دریافت می کنید - مدولاسیون با یک باند جانبی و بدون حامل (مدولاسیون یک باند جانبی).

مدولاسیون SSB (SSB، مدولاسیون تک باند جانبی)

این چیزی است که SSB در خروجی فرستنده به نظر می رسد:

مشاهده می شود که این سیگنال تفاوت چندانی با مدولاسیون AM ندارد. قابل درک است ، SSB ادامه AM است ، یعنی SSB از مدولاسیون AM ایجاد می شود که از سیگنال آن یک نوار جانبی و حامل غیر ضروری حذف می شود.
اگر به طیف سیگنال نگاه کنید، تفاوت آشکار است:

در اینجا هیچ حامل یا باند جانبی تکراری وجود ندارد (این نمودار USB را نشان می‌دهد، یعنی مدولاسیون یک باند، جایی که باند جانبی بالایی سمت چپ است، همچنین LSB وجود دارد، این زمانی است که باند کناری پایینی باقی مانده است).
هیچ حاملی وجود ندارد، هیچ طرف تکراری وجود ندارد - تمام قدرت فرستنده فقط برای انتقال اطلاعات مفید صرف می شود.
فقط دریافت چنین مدولاسیونی در یک گیرنده AM معمولی غیرممکن است. برای پذیرش، باید "نقطه شروع" - حامل را بازیابی کنید. انجام این کار آسان است - فرکانسی که فرستنده در آن کار می کند مشخص است، بنابراین فقط باید یک حامل با همان فرکانس اضافه کنید و نقطه شروع ظاهر می شود. خواننده کنجکاو احتمالا قبلاً متوجه شده است که اگر فرکانس فرستنده مشخص نباشد، نقطه شروع درست نخواهد بود، حامل اشتباه را اضافه می کنیم، چه خواهیم شنید؟ و در عین حال صدای "گاو نر" یا "کوتوله" را خواهیم شنید. این اتفاق می افتد زیرا گیرنده در این نوع مدولاسیون نمی داند که ما در ابتدا چه فرکانس هایی داشتیم، 1000 هرتز و 3000 هرتز، یا 2000 هرتز و 4000 هرتز، یا 500 هرتز و 2500 هرتز - "فاصله ها" بین فرکانس ها درست است، اما اینجا درست است. به تغییر، در نتیجه "وی-وی-وی" یا "بو-بو-بو."

مدولاسیون CW (تلگراف)

با تلگراف، همه چیز ساده است - این یک سیگنال مدولاسیون 100٪ AM است، فقط واضح است: یا سیگنالی در خروجی فرستنده وجود دارد یا سیگنالی وجود ندارد. کلید تلگراف فشرده شده است - یک سیگنال وجود دارد، آزاد می شود - چیزی وجود ندارد.
تلگراف در نمودارها به این صورت است:

بر این اساس، طیف سیگنال تلگراف:

یعنی فرکانس حامل 100% با فشار دادن کلید تلگراف مدوله می شود.
چرا 2 میله در طیف وجود دارد که کمی از سیگنال "فرکانس مرکزی" منحرف می شود و نه یک واحد - حامل؟
همه چیز در اینجا ساده است: به هر حال تلگراف AM است و AM مجموع سیگنال های حامل و مدولاسیون است، زیرا تلگراف (کد مورس) مجموعه ای از فشارهای کلیدی است، پس اینها نیز نوساناتی با مقدار مشخصی هستند. فرکانس، هرچند در مقایسه با صدا کم است. در فرکانس فشار دادن کلید است که باندهای جانبی سیگنال تلگراف از حامل دور می شوند.
چگونه می توان چنین سیگنال هایی را ارسال کرد؟
در ساده ترین حالت، با فشار دادن دکمه انتقال در هنگام سکوت در مقابل میکروفون.
چگونه می توان چنین سیگنال هایی را دریافت کرد؟
برای دریافت، باید حاملی را که روی هوا ظاهر می شود با ضربان فشار دادن کلید به صدا تبدیل کنید. روش‌های زیادی وجود دارد، ساده‌ترین آنها اتصال یک مدار به خروجی آشکارساز گیرنده AM است که هر بار که ولتاژی روی آشکارساز ظاهر می‌شود (یعنی یک حامل به آشکارساز می‌رسد) بوق می‌دهد. یک راه پیچیده تر و معقول تر این است که سیگنالی را که از هوا می آید با سیگنال ژنراتور (نوسان ساز محلی) ساخته شده در گیرنده مخلوط کنید و تفاوت سیگنال را روی تقویت کننده صدا اعمال کنید. بنابراین اگر فرکانس سیگنال روی هوا 27175000 هرتز باشد، فرکانس ژنراتور گیرنده 27174000 است، سپس ورودی تقویت کننده فرکانس صوتیسیگنال 27175000+27174000=54349000 هرتز و 27175000-27174000=1000 هرتز وجود خواهد داشت، طبیعتاً اولین آنها یک سیگنال صوتی نیست بلکه یک سیگنال رادیویی است، تقویت کننده صدای آن در حال حاضر تقویت نمی شود، اما تقویت کننده صدای دوم از قبل aHz است. صدا و آن را تقویت می کند و ما "peiii" را می شنویم، در حالی که یک حامل در هوا وجود دارد و سکوت (صدای هوا) زمانی که نیست.
به هر حال، وقتی دو تا به طور همزمان برای انتقال روشن می شوند، به نظرم خیلی ها متوجه اثر "پیو" ناشی از جمع و تفریق حامل ها در گیرنده شدند. آنچه شنیده می شود تفاوت بین سیگنال های حاملی است که در گیرنده ما رخ می دهد.

مدولاسیون FM (FM، مدولاسیون فرکانس)

در واقع، جوهر مدولاسیون فرکانس ساده است: فرکانس حامل در زمان با ولتاژ خروجی میکروفون کمی تغییر می کند. هنگامی که ولتاژ میکروفون افزایش می یابد، فرکانس نیز افزایش می یابد؛ زمانی که ولتاژ در خروجی میکروفون کاهش می یابد، فرکانس حامل نیز کاهش می یابد.
کاهش و افزایش فرکانس حامل در محدوده های کوچک اتفاق می افتد، به عنوان مثال، برای ایستگاه های رادیویی CB، این به علاوه / منهای 3000 هرتز در فرکانس حامل مرتبه 27،000،000 هرتز است، برای ایستگاه های پخش FM، این به علاوه / منهای 100،000 است. هرتز
پارامتر مدولاسیون FM، شاخص مدولاسیون است. نسبت صدای حداکثر فرکانسی که تقویت کننده میکروفون فرستنده از آن عبور می کند به حداکثر تغییر فرکانس حامل در بلندترین صدا. دیدن این که برای CB این 1 (یا 3000/3000) است، و برای ایستگاه های پخش FM حدود 6 ... 7 (100000/15000) دشوار نیست.
با مدولاسیون FM، سطح حامل (قدرت سیگنال فرستنده) همیشه ثابت است، با حجم صداهای جلوی میکروفون تغییر نمی کند.
AT فرم گرافیکی، در خروجی فرستنده FM، مدولاسیون به صورت زیر است:

با مدولاسیون FM، مانند AM، خروجی فرستنده هم دارای یک حامل و هم دو باند جانبی است، زیرا فرکانس حامل با سیگنال تعدیل کننده در زمان آویزان است و از مرکز عقب نشینی می کند:

DSB، DFT، فاز و انواع دیگر مدولاسیون

انصافاً باید توجه داشت که انواع دیگری از مدولاسیون حامل وجود دارد:
DSB - دو باند جانبی و یک حامل گم شده است. DSB، در واقع، مدولاسیون AM است که در آن حامل حذف شده است (برش، سرکوب).
DFT - یک تلگراف دو فرکانس، در واقع، چیزی بیش از مدولاسیون فرکانس نیست، اما با فشار دادن یک کلید تلگراف. به عنوان مثال، یک نقطه مربوط به تغییر حامل 1000 هرتز و یک خط تیره به 1500 هرتز است.
مدولاسیون فاز - مدولاسیون فاز حامل. مدولاسیون فرکانس در شاخص های کوچک 1-2 اساساً مدولاسیون فاز است.

در برخی از سیستم ها (تلویزیون، پخش استریو FM)، اپراتور توسط اپراتور مدوله شده دیگری مدوله می شود و از قبل اطلاعات مفیدی را حمل می کند.
به عنوان مثال، به طور ساده، یک سیگنال پخش استریو FM یک حامل مدوله شده با مدولاسیون فرکانس است، که خود حامل مدوله شده با مدولاسیون های DSB است، که در آن یک باند جانبی سیگنال کانال چپ و باند جانبی دیگر سیگنال کانال صوتی سمت راست است.

جنبه های مهم دریافت و ارسال سیگنال های AM، FM و SSB

از آنجایی که AM و SSB مدولاسیون‌هایی هستند که در آنها سیگنال خروجی فرستنده متناسب با ولتاژی است که از میکروفون می‌آید، مهم است که به صورت خطی در طرف گیرنده و فرستنده تقویت شود. یعنی اگر آمپلی فایر 10 بار تقویت شود، پس در ولتاژ 1 ولت در ورودی آن، خروجی باید 10 ولت باشد و در 17 ولت در ورودی، خروجی باید دقیقاً 170 ولت باشد. اگر تقویت کننده خطی نباشد، یعنی در ولتاژ ورودی 1 ولت، بهره 10 و در خروجی 10 ولت و در 17 ولت در ورودی، بهره فقط 5 و خروجی 85 ولت خواهد بود. ، سپس اعوجاج ظاهر می شود - خس خس و غرغر با صداهای بلند قبل از میکروفون. اگر برعکس، بهره برای سیگنال های ورودی کوچک کمتر باشد، در آن حالت خس خس وجود خواهد داشت صداهای آرامو صداهای ناخوشایند حتی در صدای بلند (زیرا در ابتدای نوسان آن، هر صدایی از ناحیه ای نزدیک به صفر می گذرد).
خطی بودن تقویت کننده ها به ویژه برای مدولاسیون SSB.

برای یکسان سازی سطوح سیگنال در گیرنده های AM و SSB، از گره های مدار ویژه استفاده می شود - کنترل های بهره خودکار (مدارهای AGC). وظیفه AGC انتخاب چنین بهره ای از گره های گیرنده است، به طوری که سیگنال قوی(از یک خبرنگار نزدیک) و ضعیف (از راه دور) در نهایت تقریباً یکسان بود. اگر از AGC استفاده نشود، سیگنال‌های ضعیف بی‌صدا شنیده می‌شوند و سیگنال‌های قوی، پخش‌کننده صدای گیرنده را تکه تکه می‌کنند، مانند قطره نیکوتین که یک همستر را پاره می‌کند. اگر AGC خیلی سریع به تغییرات سطح واکنش نشان دهد، نه تنها سطوح سیگنال‌های ارسالی از نزدیک و دور را یکسان می‌کند، بلکه مدولاسیون داخل سیگنال را خفه می‌کند - با افزایش ولتاژ، بهره را کاهش می‌دهد و زمانی که افزایش می‌یابد افزایش می‌یابد. کاهش یافته و تمام مدولاسیون را به یک سیگنال بدون تعدیل کاهش می دهد.

برای مدولاسیون FM، هیچ خطی خاصی از تقویت کننده ها مورد نیاز نیست، با مدولاسیون FM، تغییر فرکانس حامل اطلاعات است و هیچ اعوجاج یا محدودیت سطح سیگنال نمی تواند فرکانس سیگنال را تغییر دهد. در واقع در گیرنده FM معمولاً یک محدود کننده سطح سیگنال نصب می شود، زیرا سطح مهم نیست، فرکانس مهم است و تغییر سطح فقط در جداسازی تغییرات فرکانس و تبدیل حامل FM به صدای سیگنال با اختلال ایجاد می کند. که مدوله شده است.
به هر حال، دقیقاً به این دلیل است که همه سیگنال‌ها در گیرنده FM محدود هستند، یعنی نویزهای ضعیف تقریباً به اندازه یک سیگنال مفید قوی هستند، در صورت عدم وجود سیگنال FM، آشکارساز (دمودولاتور) نویز زیادی ایجاد می‌کند. - سعی می کند تغییر فرکانس نویز در ورودی گیرنده و نویز خود گیرنده را برجسته کند و در نویز تغییر فرکانس بسیار زیاد و تصادفی است، بنابراین صداهای تصادفی قوی شنیده می شود: صدای بلند.
در گیرنده AM و SSB در غیاب سیگنال نویز کمتری وجود دارد، زیرا نویز خود گیرنده هنوز از نظر سطح کم است و نویز در ورودی نسبت به سیگنال مفید از نظر سطح کم است. و برای AM و SSB این سطح است که مهم است.

برای تلگراف، خطی بودن نیز خیلی مهم نیست، جایی که اطلاعات با حضور یا عدم حضور حامل حمل می شود و سطح آن فقط یک پارامتر جانبی است.

FM، AM و SSB توسط گوش

در سیگنال‌های AM و SSB، نویز ضربه‌ای بسیار محسوس‌تر است، مانند صدای تروق ناشی از احتراق معیوب خودرو، صدای ضربه‌های صاعقه یا صدای سر و صدای مبدل‌های ولتاژ سوئیچینگ.
چگونه سیگنال ضعیف ترهرچه قدرت آن کمتر باشد، صدای خروجی گیرنده آرام تر و هر چه قوی تر، بلندتر باشد. اگرچه AGC کار خود را انجام می دهد و سطوح سیگنال را یکسان می کند، اما امکانات آن بی پایان نیست.
برای مدولاسیون SSB، تقریباً غیرممکن است که از یک سرکوب کننده نویز استفاده کنید و به طور کلی درک کنید که چه زمانی یک خبرنگار دیگر انتقال را منتشر کرده است، زیرا هنگامی که در جلوی میکروفون در SSB سکوت وجود دارد، فرستنده چیزی در هوا منتشر نمی کند - وجود ندارد. حامل، و اگر در جلوی میکروفون سکوت وجود داشته باشد، هیچ باند جانبی وجود ندارد.

سیگنال های FM کمتر تحت تاثیر نویز ضربه ای قرار می گیرند، اما به دلیل صدای بلندیک آشکارساز FM در غیاب سیگنال به سادگی غیرقابل تحمل است که بدون سرکوب کننده نویز بنشیند. هر خاموش شدن انتقال خبرنگار در گیرنده با یک "پف" مشخص همراه است - آشکارساز قبلاً شروع به تبدیل نویز به صدا کرده است و اسکولچ هنوز بسته نشده است.

اگر به AM از طریق گیرنده FM گوش دهید یا برعکس، صدای غرغر را می شنوید، اما همچنان می توانید متوجه شوید که در مورد چیست. اگر از گیرنده FM یا AM به SSB گوش دهید، فقط یک فرنی صوتی وحشی از "oink-zhu-zhu-bzhu" وجود خواهد داشت و کاملاً قابل فهم نیست.
در گیرنده SSB، می توانید به طور کامل به CW (تلگراف)، AM، و با مقداری اعوجاج و FM با شاخص های مدولاسیون پایین گوش دهید.

اگر دو یا چند ایستگاه رادیویی AM یا FM همزمان با فرکانس یکسان روشن شوند، در آن صورت حامل ها به هم ریخته می شوند، نوعی جیغ و جیغ که در میان آنها هیچ چیز از هم جدا نمی شود.
اگر دو یا چند فرستنده SSB در یک فرکانس روشن شوند، هر کسی که صحبت می کند در گیرنده شنیده می شود، زیرا SSB حامل ندارد و چیزی برای ضرب و شتم وجود ندارد (میکس تا سوت). شما می توانید صدای همه را بشنوید، انگار همه در یک اتاق نشسته اند و یکباره صحبت می کنند.

اگر فرکانس AM یا FM گیرنده دقیقاً با فرکانس فرستنده مطابقت نداشته باشد، در صداهای بلند اعوجاج، "خس خس" وجود دارد.
اگر فرکانس فرستنده SSB در زمان با سطح سیگنال تغییر کند (به عنوان مثال، تجهیزات برق را نمی کشند)، در این صورت غرغر در صدا شنیده می شود. اگر فرکانس گیرنده یا فرستنده شناور باشد، صدا در فرکانس شناور می شود، سپس "غرغر می کند"، سپس "چیک می کند".

بهره وری مدولاسیون - AM، FM و SSB

از نظر تئوری، تأکید می کنم - از نظر تئوری، با قدرت فرستنده برابر، محدوده ارتباطی به نوع مدولاسیون به شرح زیر بستگی دارد:
AM = فاصله * 1
FM = فاصله * 1
SSB = فاصله * 2
در همان تئوری، از نظر انرژی، SSB در توان 4 برابر یا در ولتاژ 2 برابر AM بهتر است. افزایش به دلیل این واقعیت است که قدرت فرستنده در انتشار یک حامل بی فایده و تکرار بیهوده اطلاعات باند جانبی دوم صرف نمی شود.
در عمل، سود کمتر است، زیرا مغز انسان عادت به شنیدن صدای اتر در مکث های بین ندارد. سروصدا های بلندو خوانایی تا حدودی آسیب می بیند.
FM همچنین مدولاسیون "با شگفتی" است - برخی از کتاب های هوشمند می گویند که AM و FM بهتر از دیگری نیستند، یا حتی FM بدتر است، برخی دیگر استدلال می کنند که با شاخص های مدولاسیون کوچک (که CBS و ایستگاه های رادیویی آماتور هستند)، FM عملکرد بهتری دارد. AM در 1.5 برابر. در واقع، توسط نظر ذهنینویسنده جام جهانی حدود 1.5 برابر "پاکتر" از AM است، در درجه اول به این دلیل که جام جهانی کمتر مستعد ابتلا به آن است. نویز ضربه ایو نوسانات سطح سیگنال

تجهیزات AM، FM و SSB از نظر پیچیدگی و تبدیل یکی به دیگری

پیچیده ترین تجهیزات SSB است.
در واقع، یک واحد SSB می تواند به راحتی در AM یا FM با یک تغییر ناچیز کار کند.
تبدیل یک فرستنده AM یا FM به SSB تقریبا غیرممکن است (شما باید گره های بسیار بسیار زیادی را به مدار وارد کنید و واحد فرستنده را به طور کامل دوباره انجام دهید).
توجه نویسنده: تبدیل یک واحد AM یا FM به SSB برای من دیوانگی کامل به نظر می رسد.
دستگاه SSB "از ابتدا" - مونتاژ شده است، اما برای بازسازی AM یا FM در SSB - نه.

دومین مورد در پیچیدگی، دستگاه جام جهانی است.
در واقع، دستگاه FM در حال حاضر همه چیز مورد نیاز برای تشخیص سیگنال های AM را در گیرنده دارد، زیرا AGC نیز دارد ( تنظیم خودکارتقویت) و بنابراین آشکارساز سطح حامل دریافتی، یعنی در واقع یک گیرنده AM تمام عیار، فقط در جایی در داخل کار می کند (سرکوب کننده نویز آستانه نیز از این قسمت از مدار کار می کند).
این کار با فرستنده دشوارتر خواهد بود، زیرا تقریباً تمام آبشارهای آن در حالت غیر خطی کار می کنند.
از نویسنده: می توانید آن را دوباره انجام دهید، اما هرگز نیازی به آن نبود.

تجهیزات AM ساده ترین هستند.
برای تبدیل یک گیرنده AM به FM، باید گره های جدیدی را معرفی کنید - یک محدود کننده و یک آشکارساز FM. در واقع محدود کننده و آشکارساز FM 1 میکرو مدار و چند جزئیات هستند.
تبدیل فرستنده AM به FM بسیار ساده تر است، زیرا فقط باید زنجیره ای را معرفی کنید که فرکانس حامل را به موقع با ولتاژ ورودی از میکروفون "چت" کند.
از نویسنده: چند بار فرستنده AM را به AM / FM بازسازی کردم، به ویژه ایستگاه های رادیویی CBS "Cobra 23 plus" و "Cobra 19 plus".

در این مقاله بر روی طیف سیگنال با مدولاسیون زاویه ای تمرکز خواهیم کرد. ابتدا، ما مدولاسیون زاویه ای تک رنگ را در نظر می گیریم، پس از آن یک مورد کلی تر با سیگنال مدوله کننده دلخواه را در نظر می گیریم. لازم به ذکر است که تنها در مورد مدولاسیون زاویه ای تک تن می توان یک بیان برای طیف به صورت تحلیلی به دست آورد.

اجازه دهید ابتدا برخی روابط ریاضی را از تئوری توابع بسل و اعداد مختلط ارائه کنیم که در تحلیل به آنها نیاز خواهیم داشت.

در ریاضیات ثابت شده است که تابع به یک سری بی نهایت گسترش می یابد:

(1)

جایی که تابع بسل از نوع اول از ترتیب عدد صحیح استدلال است، واحد خیالی است. به طور مشابه، تابع در کنار هم نشان داده می شود:

از تئوری توابع پیچیده به یاد بیاورید که:

سیگنال تعدیل کننده کجاست، آیا شاخص مدولاسیون فاز، فرکانس حامل است، فاز اولیه تصادفی موج حامل است. حالت مدولاسیون فاز تک تن را در نظر بگیرید، زمانی که فرکانس سیگنال مدوله‌کننده کجاست، فاز اولیه سیگنال مدوله‌کننده است. سپس

بیایید آن را به سه مجموع تقسیم کنیم:

حالا بیایید بخش واقعی را در نظر بگیریم:

(12)

تجزیه و تحلیل طیف یک سیگنال با مدولاسیون زاویه تک تن

حالا فهمیدیم طیف بی نهایت است و از هارمونیک هایی تشکیل شده است که مضربی از فرکانس سیگنال تعدیل کننده در سمت راست و چپ فرکانس مرکزی هستند. دامنه هارمونیک ها به شاخص مدولاسیون بستگی دارد. در این حالت پنج عبارت رفتار طیف را نشان می دهد.

عبارت اول نشان می دهد که دامنه هارمونیک های زوج زیر فرکانس مرکزی برابر است، در حالی که فاز این هارمونیک ها برابر با ضریب است. دامنه و طیف فاز برای اولین ترم سیگنال در شکل 1 به رنگ زرشکی نشان داده شده است.

جمله دوم دامنه ها و مراحل هارمونیک های فرد زیر فرکانس مرکزی را نشان می دهد. دامنه هارمونیک های فرد زیر فرکانس مرکزی برابر و فازها برابر هستند. تغییر فاز به این دلیل است که مجموع دوم شامل سینوس است نه کسینوس. همانطور که در ترم اول، هر هارمونیک چهارم، با شروع از اول (1،5،9،13،17...) به دلیل ضریب تغییر می یابد. دامنه و طیف فاز برای ترم دوم سیگنال در شکل 1 به رنگ آبی نشان داده شده است.

جمله سوم هارمونیک های فرکانس حامل را نشان می دهد. دامنه آن، فاز. در شکل 1، هارمونیک فرکانس مرکزی سیاه است.

جمله چهارم دامنه ها و مراحل هارمونیک های زوج بالای فرکانس مرکزی را نشان می دهد. دامنه ها مانند هارمونیک های زوج زیر فرکانس مرکزی است و فازها برابر هستند و فاکتور از قبل شناخته شده در هر فاز چهارم با شروع از دوم تغییر می کند. در شکل 1، هارمونیک های ترم چهارم با رنگ قرمز نشان داده شده است.

و در نهایت، جمله پنجم آخر مربوط به هارمونیک های فرد بالای هارمونیک مرکزی است. دامنه ها مانند هارمونیک های فرد زیر فرکانس مرکزی است، فازها برابر هستند. تغییر فاز به این دلیل است که مجموع شامل سینوس است نه کسینوس و البته هر هارمونیک چهارم با شروع از اول جابجا می شود. در شکل 1، هارمونیک های ترم پنجم به رنگ سبز نشان داده شده است.

شکل 1: دامنه و طیف فاز سیگنال با مدولاسیون فازبرای m = 10

چند نکته در مورد شکل 1. پهنای باند یک سیگنال با مدولاسیون زاویه در سطح 0.5 (-3 دسی بل) به شاخص مدولاسیون و فرکانس سیگنال تعدیل کننده بستگی دارد:

(13)

انحراف فرکانس کجاست هرچه فرکانس سیگنال مدولاسیون بیشتر باشد و شاخص مدولاسیون بیشتر باشد، پهنای باند سیگنال بیشتر می شود. شکل 1 به وضوح نشان می دهد که دقیقا در 10 هارمونیک در سمت راست و چپ دارای دامنه بیش از نصف حداکثر است. طیف فاز خطوط مستقیم موازی را نشان می دهد که از طریق طیف فاز کشیده شده اند و هر چهارمین هارمونیک را لمس می کنند و تغییر فاز را با تغییر عدد هارمونیک نشان می دهند. در این مورد، باید توجه داشت که طیف فازی که در شکل 1 نشان داده شده است، تناوب فاز را در نظر نمی گیرد. طیف فاز، با در نظر گرفتن تناوب فاز، در شکل 2 نشان داده شده است.

شکل 2: طیف فاز با در نظر گرفتن تناوب فاز

در این حالت، طیف به دست آمده با مدولاسیون فاز تک تن در فرکانس سیگنال مدولاسیون و شاخص مدولاسیون مربوط به طیف سیگنال با مدولاسیون فرکانس تک تن با انحراف فرکانس است. بدین ترتیب فاز تک تون و مدولاسیون فرکانسغیر قابل تشخیص اگر فرکانس سیگنال تعدیل کننده تغییر کند، تفاوت ها مشاهده می شود. بیایید با یک مثال خاص به این موضوع نگاه کنیم.

بگذارید یک سیگنال تعدیل کننده با فرکانس 10 کیلوهرتز وجود داشته باشد.

(14)

دو سیگنال - سیگنال PM و - سیگنال FM را در نظر بگیرید. انحراف فاز را برای PM و انحراف فرکانس برای FM را روی تنظیم کنید. فرکانس حامل هر دو سیگنال را برابر قرار می دهیم

طیف دامنه سیگنال های FM و PM برای این پارامترها در شکل 3 نشان داده شده است.

شکل 3: طیف سیگنال های FM و PM در فرکانس باند پایه 10 کیلوهرتز

معلوم شد که طیف دامنه یکسان است، زیرا در پارامترهای داده شدهسیگنال FM، انحراف فاز سیگنال FM را مانند PM دریافت می کنیم. بنابراین، سیگنال هایی را در باند 200 کیلوهرتز با همان تعداد هارمونیک در سمت راست و چپ حامل دریافت کردیم.

حالا بیایید فرکانس سیگنال مدوله را 2 برابر کاهش دهیم، یعنی فرکانس حامل و همچنین فرکانس و انحراف فاز تغییر نمی کند. طیف دامنه در این مورد در شکل 4 نشان داده شده است.

شکل 4: طیف سیگنال های FM و PM در فرکانس باند پایه 5 کیلوهرتز

طیف تغییر کرده است. بیایید آن را بفهمیم. گام بین هارمونیک ها 2 برابر (نسبت به شکل 3) کاهش یافته است، زیرا گام بین هارمونیک ها برابر با فرکانس سیگنال مدوله است و 2 برابر کاهش یافته است.

از آنجایی که FM انحراف فرکانس را مشخص می کند، پهنای باند سیگنال FM در مقایسه با پهنای باند سیگنال FM در شکل 3 تغییر نکرده است. از آنجایی که انحراف فرکانس و انحراف فاز با یکدیگر مرتبط هستند. سپس انحراف فاز در FM به دلیل کاهش فرکانس سیگنال تعدیل کننده ضریب 2 افزایش یافته است (انحراف فرکانس در FM نمی تواند تغییر کند).

در واقع، تعداد هارمونیک ها در باند سیگنال FM دو برابر شده است. در PM، برعکس، انحراف فاز تنظیم می شود، یعنی تعداد هارمونیک ها در طیف، بنابراین، با کاهش فاصله بین هارمونیک ها، انحراف فرکانس سیگنال PM کاهش می یابد، در این مورد 2 بار در مقایسه با شکل 3. به نظر می رسید که طیف PM در امتداد محور فرکانس بدون تغییر شکل آن کوچک می شود، در حالی که طیف FM، برعکس، هارمونیک های بیشتری به دست می آورد. اگر فرکانس نوسان تعدیل‌کننده را بیشتر کاهش دهیم، به عنوان مثال، به 2 کیلوهرتز، طیف FM به همان اندازه گسترده باقی می‌ماند، زیرا انحراف فرکانس تغییر نکرده است، اما حتی با هارمونیک‌ها اشباع‌تر می‌شود، زیرا انحراف فاز خواهد بود. برابر با طیف PM باشد، در حالی که حتی بیشتر کوچک می شود و تعداد هارمونیک ها نیز باقی می ماند. انحراف فرکانس در PM فقط خواهد بود.این را می توان با مشاهده شکل 5 مشاهده کرد.

شکل 5: طیف سیگنال های FM و PM در فرکانس باند پایه 2 کیلوهرتز

حالت کلی طیف سیگنال با مدولاسیون زاویه

در مورد مدولاسیون زاویه تک تن، طیف سیگنال متقارن است، اما در حالت کلی، طیف سیگنال با مدولاسیون زاویه متقارن نیست. تقارن طیف زمانی اتفاق می افتد که شکل سیگنال تعدیل کننده از بالا و پایین یکسان باشد.شکل نمونه ای از سیگنال مدوله کننده را نشان می دهد که مدولاسیون زاویه ای آن منجر به طیفی نامتقارن نسبت به فرکانس مرکزی خواهد شد. در هر دو حالت فرکانس مرکزی 200 کیلوهرتز است.

شکل 6: طیف نامتعادل سیگنال FM و PM

شکل به وضوح نشان می دهد که طیف سیگنال های FM و PM نسبت به 200 کیلوهرتز نامتقارن هستند و شکل طیف ها به وضوح متفاوت است. عدم تقارن طیف سیگنال ها با مدولاسیون زاویه منجر به این واقعیت می شود که اجرای مدولاسیون زاویه یک باند غیرممکن است.

نتیجه گیری

بنابراین، ما یک بیان تحلیلی برای طیف یک سیگنال با مدولاسیون زاویه به دست آورده ایم، تفاوت بین سیگنال های FM و PM را زمانی که فرکانس سیگنال تعدیل کننده تغییر می کند، در نظر گرفته ایم، و همچنین عدم تقارن طیف سیگنال را با مدولاسیون زاویه نشان می دهیم. یک سیگنال تعدیل کننده دلخواه

ادامه سلسله مقالات آموزشی عمومی را با عنوان کلی «نظریه امواج رادیویی» می خوانیم.
در مطالب قبلی با امواج و آنتن های رادیویی آشنا شدیم: بیایید نگاهی دقیق تر به مدولاسیون سیگنال رادیویی بیندازیم.

در چارچوب این مقاله مورد توجه قرار خواهد گرفت مدولاسیون آنالوگانواع زیر:

• مدولاسیون دامنه
• مدولاسیون دامنه با یک باند جانبی
• مدولاسیون فرکانس
• مدولاسیون فرکانس خطی
• مدولاسیون فاز
• مدولاسیون فاز دیفرانسیل

مدولاسیون دامنه

با مدولاسیون دامنه، پوشش دامنه نوسان حامل طبق قانون منطبق با قانون تغییر می کند. پیام منتقل شده. فرکانس و فاز نوسان حامل تغییر نمی کند.

یکی از پارامترهای اصلی AM ضریب مدولاسیون (M) است.
ضریب مدولاسیون نسبت تفاوت بین حداکثر و حداقل مقادیر دامنه سیگنال مدوله شده به مجموع این مقادیر (%) است.
به بیان ساده، این ضریب نشان می دهد که مقدار دامنه موج حامل در چقدر قوی است. این لحظهاز میانگین منحرف می شود
هنگامی که ضریب مدولاسیون بیشتر از 1 باشد، یک اثر مدولاسیون بیش از حد رخ می دهد که منجر به اعوجاج سیگنال می شود.

طیف AM

این طیف مشخصه یک نوسان تعدیل کننده فرکانس ثابت است.

در نمودار، محور x نشان دهنده فرکانس، محور y نشان دهنده دامنه است.
برای AM علاوه بر دامنه فرکانس بنیادی واقع در مرکز، مقادیر دامنه های سمت راست و چپ فرکانس حامل نیز ارائه می شود. اینها به اصطلاح خطوط سمت چپ و راست هستند. آنها با یک فاصله از فرکانس حامل جدا می شوند برابر فرکانسمدولاسیون
فاصله از چپ به سمت راست نامیده می شود عرض طیف.
در حالت عادی، با ضریب مدولاسیون<=1, амплитуды боковых полос меньше или равны половине амплитуды несущей.
اطلاعات مفید فقط در نوارهای جانبی بالایی یا پایینی طیف موجود است. جزء اصلی طیفی - حامل، اطلاعات مفیدی را حمل نمی کند. توان فرستنده در طول مدولاسیون دامنه عمدتاً صرف "گرمایش هوا" می شود، به دلیل کمبود محتوای اطلاعاتی اساسی ترین عنصر طیف.

مدولاسیون دامنه با یک باند جانبی

به دلیل ناکارآمدی مدولاسیون دامنه کلاسیک، مدولاسیون دامنه با یک باند جانبی ابداع شد.
ماهیت آن حذف حامل و یکی از باندهای جانبی از طیف است، در حالی که تمام اطلاعات لازم از طریق باند جانبی باقی مانده منتقل می شود.

اما در شکل خالص خود، این گونه در پخش مصرف کننده ریشه نگرفت، زیرا. در گیرنده لازم است که حامل را با دقت بسیار بالا سنتز کنید. در تجهیزات فشرده سازی و رادیو آماتور استفاده می شود.
در پخش، AM با یک باند جانبی و حامل تا حدی سرکوب شده بیشتر استفاده می شود:

با این مدولاسیون، نسبت کیفیت/بازده به بهترین شکل به دست می آید.

مدولاسیون فرکانس

نوعی مدولاسیون آنالوگ که در آن فرکانس حامل بر اساس قانون مدولاسیون سیگنال فرکانس پایین تغییر می کند. دامنه ثابت می ماند.

الف) - فرکانس حامل، ب) سیگنال تعدیل کننده، ج) نتیجه مدولاسیون

بزرگترین انحراف فرکانس از مقدار متوسط ​​نامیده می شود انحراف.
در حالت ایده آل، انحراف باید مستقیماً با دامنه نوسان تعدیل کننده متناسب باشد.

طیف با مدولاسیون فرکانس به صورت زیر است:

متشکل از حامل و هارمونیک های باندهای جانبی است که به طور متقارن پشت آن به سمت راست و چپ، با فرکانس مضرب فرکانس نوسان تعدیل کننده، عقب می مانند.
این طیف نشان دهنده یک نوسان هارمونیک است. در مورد مدولاسیون واقعی، طیف دارای خطوط پیچیده تری است.
بین مدولاسیون FM پهن باند و باند باریک تمایز قائل شوید.
در پهنای باند - طیف فرکانس به طور قابل توجهی از فرکانس سیگنال تعدیل کننده فراتر می رود. در پخش FM استفاده می شود.
در ایستگاه های رادیویی، عمدتا از مدولاسیون FM با باند باریک استفاده می شود که نیاز به تنظیم دقیق گیرنده دارد و بر این اساس، از تداخل محافظت بیشتری می کند.
طیف پهنای باند و FM باند باریک در زیر نشان داده شده است.

طیف FM باند باریک شبیه مدولاسیون دامنه است، اما اگر فاز باندهای جانبی را در نظر بگیرید، معلوم می شود که این امواج دارای دامنه ثابت و فرکانس متغیر هستند و نه فرکانس ثابت و دامنه متغیر (AM). با پهنای باند FM، دامنه حامل می تواند بسیار کوچک باشد و در نتیجه کارایی FM بالا باشد. این بدان معناست که بیشتر انرژی ارسالی در نوارهای جانبی حامل اطلاعات موجود است.

مزایای اصلی FM نسبت به AM راندمان انرژی و ایمنی در برابر نویز است.

به عنوان نوعی FM، مدولاسیون فرکانس خطی را اختصاص دهید.
ماهیت آن در این واقعیت نهفته است که فرکانس سیگنال حامل طبق یک قانون خطی تغییر می کند.

اهمیت عملی سیگنال های مدوله شده با فرکانس خطی (چیپ) در امکان فشرده سازی قابل توجه سیگنال در هنگام دریافت با افزایش دامنه آن بالاتر از سطح نویز نهفته است.
LFM کاربرد را در رادار پیدا می کند.

مدولاسیون فاز

در واقعیت، اصطلاح دستکاری فاز بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد، زیرا عمدتاً مدولاسیون سیگنال های گسسته را تولید می کند.
منظور از FM به این صورت است که با رسیدن سیگنال گسسته بعدی که با سیگنال قبلی متفاوت است، فاز حامل به طور ناگهانی تغییر می کند.

از طیف، می توانید عدم وجود تقریباً کامل حامل را مشاهده کنید که نشان دهنده راندمان بالای انرژی است.
نقطه ضعف این مدولاسیون این است که یک خطا در یک نماد می تواند منجر به دریافت نادرست تمام نمادهای بعدی شود.

کلید زدن فاز دیفرانسیل

در مورد این مدولاسیون، فاز با هر تغییر در مقدار پالس تعدیل کننده تغییر نمی کند، بلکه با تغییر در اختلاف تغییر می کند. در این مثال با رسیدن هر «1».

مزیت این نوع مدولاسیون این است که در صورت بروز خطای تصادفی در یک نماد، این امر مستلزم زنجیره ای از خطاها نیست.

شایان ذکر است که کلیدهای تغییر فاز نیز مانند مربعات وجود دارد که از تغییر فاز در 90 درجه و PM مرتبه بالاتر استفاده می کند، اما بررسی آنها از حوصله این مقاله خارج است.

ص: می خواهم یک بار دیگر متذکر شوم که هدف مقالات جایگزینی کتاب درسی نیست، بلکه گفتن "روی انگشتان دست" در مورد اصول اولیه رادیو است.
فقط انواع اصلی مدولاسیون برای ایجاد ایده ای از موضوع برای خواننده در نظر گرفته می شود.

سیگنال های مدولاسیون زاویه ای، مانند AM، می توانند به عنوان مجموع نوسانات هارمونیک نمایش داده شوند. این را می توان نسبتاً ساده برای مدولاسیون تن انجام داد. با مدولاسیون تن، طیف های FM و FM یکسان هستند، بنابراین، ما فقط طیف سیگنال FM را در نظر بگیریم.

ما (2.15) را طبق فرمول کسینوس مجموع دو آرگومان تبدیل می کنیم:

تابع بسل مرتبه سوم آرگومان کجاست. با جایگزینی (2.17) به (2.16)، انجام تبدیل های جبری معمول، و بسط حاصلضرب توابع مثلثاتی، به دست می آوریم:

.

بنابراین، طیف، حتی برای مدولاسیون زاویه تک تن، بسیار پیچیده است. در فرمول (2.18)، اولین عبارت جزء هارمونیک با فرکانس حامل است. گروهی از اجزای هارمونیک با فرکانس باند جانبی بالایی و گروهی از اجزای فرکانس را تعیین می کند نوار کناری پایین تعداد هارمونیک های بالا و پایین فرکانس های جانبی از نظر تئوری بی نهایت است. نوسانات هارمونیک جانبی با توجه به فاصله به صورت متقارن قرار دارند. دامنه همه اجزای طیف، از جمله آنهایی که فرکانس دارند، متناسب با مقادیر توابع بسل است.

فرمول (2.18) را می توان به شکل فشرده تری نشان داد. واقعا در نظر گرفتن ، ما گرفتیم:

.

برای ساختن نمودارهای طیفی، دانستن توابع بسل برای مقادیر مختلف و ضروری است. این اطلاعات در کتاب های مرجع ریاضی موجود است. روی انجیر 2.6 نمودارهای توابع بسل را برای . مقادیر توابع بسل که در نمودارها نیستند را می توان با استفاده از فرمول بازگشتی پیدا کرد:

.

مثال 2.1. بیان تحلیلی سیگنال مدوله شده داده شده است. یک نمودار طیفی از این سیگنال بسازید.

از معادله ریاضی سیگنال، نتیجه می شود که این یک مدولاسیون زاویه تک تن با یک شاخص است. مولفه های طیفی سیگنال از معادله (2.18) تعیین می شوند، تا زمانی که دامنه مولفه ها مشخص شود، مثلاً کمتر از 2٪ از . بر اساس نتایج محاسبات، یک نمودار طیفی ساخته شد (شکل 2.7).

تجزیه و تحلیل نمودارهای توابع بسل نشان می دهد که هر چه ترتیب تابع بسل بیشتر باشد، آرگومان های حداکثر آن بیشتر است، اما برای مقادیر توابع بسل کوچک است. در نتیجه، اجزای مربوط به طیف نیز کوچک خواهند بود. می توان آنها را نادیده گرفت. بنابراین، عرض طیف سیگنال ها با مدولاسیون زاویه ای را می توان تقریباً با فرمول تعیین کرد.

سیگنال های مدوله شده با دامنه و طیف آنها

در مدولاسیون دامنه (AM)، دامنه سیگنال حامل تحت تأثیر سیگنال پیام قرار می گیرد. مقدار لحظه ای نوسان AM با یک حامل هارمونیک را می توان به صورت نوشتاری نوشت

جایی که U m (t) - "دامنه متغیر" یا پوشش دامنه.

فرکانس دایره ای سیگنال حامل است.

فاز اولیه سیگنال حامل است.

"دامنه متغیر" U m (t) متناسب با سیگنال کنترل (سیگنال پیام) U c (t) است:

, (2.17)

که در آن U m 0 دامنه سیگنال حامل قبل از مدولاسیون دامنه است، یعنی رسیدن به مدولاتور.

- ضریب تناسب.

هنگام تعدیل سیگنال حامل با سیگنال پیام، لازم است اطمینان حاصل شود که U m (t) یک مقدار مثبت است. این نیاز با انتخاب ضریب برآورده می شود.

برای از بین بردن تأثیر گذراها در مدار رادیویی الکترونیکی مدولاتور و سایر مدارهای تبدیل سیگنال مدوله شده بر روی طیف سیگنال پیام، شرط زیر باید رعایت شود: بالاترین مولفه طیفی فرکانس در طیف محدود پیام. سیگنال باید فرکانس داشته باشد - که با انتخاب فرکانس سیگنال حامل تضمین می شود.

روی انجیر شکل 2.10 و 2.11 دو نمونه از رسم نوسانات AM را نشان می دهد. شکل ها نمودارهای زیر را نشان می دهند:

a – سیگنال پیام u c (t)؛

b - سیگنال حامل u 0 (t)؛

ج - پوشش دامنه U m (t)؛

(د) سیگنال AM u(t).

برای درک شکل گیری طیف سیگنال AM، یک مورد ساده را در نظر بگیرید: یک نوسان مدوله شده با دامنه تک تن. در این مورد، سیگنال تعدیل کننده هارمونیک است (تک صدای):

با دامنه U mc , فرکانس و فاز اولیه .

پوشش دامنه یک نوسان AM تک تون به شکل زیر است:

حداکثر افزایش دامنه کجاست. مقدار لحظه ای یک شکل موج AM تک تن

رابطه نامیده می شود فاکتور عمق مدولاسیونیا به سادگی فاکتور مدولاسیون. از آنجایی که U m (t) > 0 سپس 0 < متر < 1. اغلب m به عنوان درصد اندازه گیری می شود، سپس 0 < متر < 100% با در نظر گرفتن معرفی ضریب مدولاسیون، نوسان مدوله شده تک تن را به شکل زیر می نویسیم:

نمودارهایی که فرآیند مدولاسیون دامنه تک تون را توضیح می دهند در شکل نشان داده شده اند. 2.12.

برنج. 2.12. مدولاسیون دامنه تک تن

برای یافتن طیف سیگنال مدوله‌شده با دامنه تک‌تنی، باید تبدیل‌های زیر را انجام داد:

(2.20)

هنگام استخراج عبارت (2.20)، از فرمول مثلثاتی استفاده شد

بنابراین، با مدولاسیون دامنه تک تن سیگنال حامل، طیف شامل سه جزء است: یکی در فرکانس حامل دارای دامنه U m 0 و دو در فرکانس های جانبی با دامنه mU m 0/2، بسته به ضریب مدولاسیون است. دستگاه خودپرداز < 1، دامنه آنها بیش از نیمی از دامنه هارمونیک حامل نیست. مراحل اولیه نوسانات اجزای طیفی جانبی متفاوت است فاز اولیهبر اساس اندازه روی انجیر 2.13 نمودارهای AFS و FFS یک نوسان مدوله شده با دامنه تک تن را نشان می دهد.

برنج. 2.13. طیف یک نوسان مدوله شده با دامنه تک تن

از تجزیه و تحلیل طیف نتیجه می شود که ASF نسبت به فرکانس زوج است و FSF نسبت به نقطه با مختصات فرد است ( , ).

به شرط اینکه تمام اجزای طیف فرکانس بالایی داشته باشند، بنابراین، چنین سیگنالی می تواند به طور موثر با استفاده از EMW منتقل شود.

پارامترهای انرژی یک سیگنال AM تک صدایی را در نظر بگیرید. توان متوسط ​​در طول دوره سیگنال حامل، تخصیص یافته به مقاومت واحد،

در صورت عدم مدولاسیون، این توان برابر است با

و در طول مدولاسیون از آن متفاوت است

.

اگر m=100% باشد، و Pmin = 0. میانگین توان سیگنال در طول دوره مدولاسیون، مجموع توان های مولفه های طیفی خواهد بود.

در مورد m=100% R cf = 1.5 R 0 .

بیایید به بررسی ادامه دهیم مورد کلیبه به اصطلاح سیگنال AM چند تنی. سیگنال تعدیل کننده، یعنی سیگنال پیام، طیفی به شکل (1.22) دارد.

.

پاکت دامنه به شکل زیر است:

که در آن حداکثر افزایش در دامنه n ام هارمونیک سیگنال مدوله است.

عبارت سیگنال AM چند تنی به شکل زیر خواهد بود:

(2.23)

ضریب مدولاسیون nامین هارمونیک سیگنال تعدیل کننده کجاست. با اعمال تبدیل های مثلثاتی مشابه، همانطور که برای مدولاسیون دامنه تک رنگ انجام شد، به دست می آوریم

(2.24)

بیان (2.24) طیف سیگنال مدوله شده با دامنه را نشان می دهد. در مورد نوسان با فرکانس، دو ردیف از اجزا با فرکانس سمت بالا و پایین وجود دارد. این اجزا به اصطلاح نوارهای جانبی بالایی و پایینی طیف را تشکیل می دهند.

انتقال کل طیف سیگنال AM از طریق کانال اطلاعات غیرممکن است دلایل زیر. اول، ایجاد یک مدار خطی ایده آل در محدوده فرکانس غیرممکن است، به بخش 1.4 مراجعه کنید. دوم، با افزایش پهنای باند مدار خطینسبت قدرت سیگنال به توان نویز ممکن است کاهش یابد (به بخش 1.5 مراجعه کنید). ثالثاً، پهنای باند، در صورت امکان، باید حداقل باشد، به طوری که در یک معین محدوده فرکانستا آنجایی که ممکن است پیوندهای رادیویی (کانال های رادیویی) که روی یکدیگر تأثیر نمی گذارند، یعنی با یکدیگر تداخل ندارند، کار می کند. بنابراین، طیف سیگنال به دورترین فرکانس از فرکانس سیگنال حامل محدود می شود. روی انجیر 2.14 طیف دامنه کاهش یافته سیگنال AM. عرض طیف تعیین می شود حداکثر فرکانسدر طیف سیگنال تعدیل کننده و 2 است. مقادیر تقریبی عرض طیف برای برخی از سیگنال های AM در جدول ارائه شده است. 1.1.