Grafiku i modulimit të amplitudës. Modulimi i amplitudës

Modulimi i amplitudës- lloji i modulimit, në të cilin parametri i ndryshueshëm i sinjalit bartës është amplituda e tij.

Modulimi i amplitudës (AM) është një modulim në të cilin luhatjet e qëndrueshme ndryshojnë në amplitudë në përputhje me lëkundjet e një frekuence më të ulët që e modulon atë.

Me modulimin e amplitudës (AM), amplituda e lëkundjes (bartësit) me frekuencë të lartë ndryshon sipas ligjit të sinjalit modulues (primar).

Me AM, spektri i sinjalit modulues transferohet në rajonin e frekuencës së bartësit, duke formuar përbërësit anësor të sipërm dhe të poshtëm të spektrit. Meqenëse ky transformim prodhon frekuenca të reja, procedura e modulimit është një transformim jolinear. Por meqenëse me AM spektri i sinjalit modulues nuk ndryshon, por vetëm transferohet në rajonin e frekuencës së lartë, AM konsiderohet një lloj linear i modulimit.

Qëllimi i çdo modulimi është transmetimi i sinjalit të pashtrembëruar mbi një linjë të caktuar komunikimi me më pak ndërhyrje.

Parimet e transformimit të spektrit me AM përdoren gjerësisht në teknologji,

për shembull, në zhvillimin e qarqeve për transmetuesit dhe marrësit televizivë, sistemet e telefonisë me shumë kanale me shumëfishim të ndarjes së frekuencës së linjave të komunikimit dhe, në veçanti, janë në qendër të pajisjes së analizuesit të spektrit.

Frekuenca e transportuesit, frekuenca e lëkundjeve harmonike që i nënshtrohen modulimit nga sinjalet me qëllim të transmetimit të informacionit. Forma e valës me frekuencë të ulët nganjëherë quhet valë bartëse. Vetë dridhjet me frekuenca të ulëta nuk përmbajnë informacion, vetëm e “mbartin”. Spektri i lëkundjeve të moduluara përmban, përveç frekuencave anësore LF, të cilat përmbajnë informacionin e transmetuar.

Nëse një sinjal me formulë sinusoidale merret si sinjal primar, atëherë sinjali i moduluar nga amplituda do të ketë formën e treguar në figurë.

Në mënyrë cilësore, modulimi i amplitudës (AM) mund të përkufizohet si ndryshimi i amplitudës së bartësit në proporcion me amplituda e sinjalit modulues.

Lëkundja harmonike e frekuencës së lartë w modulohet në amplitudë nga lëkundje harmonike e frekuencës së ulët W (t = 1 / W është periudha e saj), t është koha, A është amplituda e lëkundjes me frekuencë të lartë, T është periudha e saj.

Modulimi i amplitudës me një sinjal sinusoidal, w është frekuenca bartëse, W është frekuenca e lëkundjeve moduluese, Amax dhe Amin janë vlerat maksimale dhe minimale të amplitudës.

Për një sinjal modulues me amplitudë të madhe, amplituda përkatëse e bartësit të moduluar duhet të jetë e madhe dhe për vlera të vogla të amplitudës.Kjo skemë modulimi mund të zbatohet duke shumëzuar dy sinjale.

Thellësia e modulimit të amplitudës- devijimi relativ maksimal i amplitudës nga mesatarja

Dendësia spektrale e sinjalit të moduluar përfaqëson dy spektra të funksionit modulues të vizatuar në lidhje me frekuencat w = w 0 dhe w = -w 0 (të zhvendosur nga frekuenca bartëse).

Shembull... Spektri i modulimit me një ton

Sinjali i radios përbëhet nga një formë valore bartëse dhe dy forma valore sinusoidale të quajtura breza anësor.

Me modulimin konvencional të amplitudës, informacioni përmbahet në secilën prej dy brezave anësor

Sinjali i bartësit- një sinjal, një ose disa parametra të të cilit mund të ndryshojnë gjatë modulimit. Shkalla e ndryshimit të parametrave përcaktohet nga vlera e menjëhershme e sinjalit të informacionit (modulues).

Çdo sinjal i palëvizshëm mund të përdoret si bartës. Më shpesh, një lëkundje harmonike me frekuencë të lartë (në lidhje me sinjalin e informacionit) përdoret si sinjal bartës, për shkak të thjeshtësisë së demodulimit dhe një spektri të ngushtë. Sidoqoftë, në disa raste, këshillohet të përdorni lloje të tjera të sinjalit bartës, për shembull, drejtkëndor.

Sinjali i transportuesit shpesh quhet thjesht si bartës(nga frekuenca e bartësit), ose bartës (lëkundje). Të gjitha këto terma nënkuptojnë pothuajse të njëjtën gjë. Në terminologjinë angleze, një sinjal bartës shënohet me fjalën transportues.

Raporti U / U 0 quhet faktori i modulimit mAM. Shpesh shprehet si përqindje. Nëse U 0> = Umax, atëherë koeficienti mAM do të ndryshojë nga 0 në 1.

Koeficienti i modulimit të amplitudës(Koeficienti AM, thellësia e modulimit të vjetër) - karakteristika kryesore e modulimit të amplitudës - raporti i diferencës midis vlerave maksimale dhe minimale të amplitudave të sinjalit të moduluar me shumën e këtyre vlerave, të shprehur në përqindje

Dridhjet AM janë rezultat i shtimit të tre dridhjeve me frekuencë të lartë; lëkundjet me një frekuencë f 0 dhe një amplitudë U 0 dhe dy lëkundje me frekuenca f 0 + F dhe f 0 - F dhe një amplitudë prej 0,5 mA * U 0.

Në sistemet e modulimit të amplitudës (AM), vala moduluese ndryshon amplituda e valës bartëse të frekuencës së lartë. Analiza e frekuencave të daljes tregon praninë jo vetëm të frekuencave hyrëse f 0 dhe F, por edhe shumën dhe ndryshimin e tyre: fn + F dhe fn - F. Nëse vala e brezit bazë është komplekse, siç është një sinjal i të folurit, i cili përbëhet nga shumë frekuenca, atëherë shumat dhe diferencat e frekuencave të ndryshme do të zënë dy breza, një nën dhe një mbi frekuencën e bartësit. Frekuencat f n + F dhe f n - F quhen përkatësisht frekuencat e anës së sipërme dhe të poshtme.

Shirit anësor të sipërmështë një kopje e sinjalit origjinal të folur, i zhvendosur vetëm nga frekuenca Fc. Brezi i poshtëm është një kopje e përmbysur e sinjalit origjinal, d.m.th. trefishi në origjinal është basi në pjesën e poshtme.

Shirit anësor të poshtëmështë një pasqyrim i anës së sipërme të frekuencës bartës Fc.

Një sistem AM që transmeton të dyja palët dhe bartësin njihet si double sidebaud (DSB). Transportuesi nuk mbart asnjë informacion të dobishëm dhe mund të hiqet, por me ose pa transportues, gjerësia e brezit të sinjalit DSB është dyfishi i gjerësisë së brezit të sinjalit origjinal. Për të ngushtuar shiritin, është e mundur të zhvendosni jo vetëm transportuesin, por edhe një nga ato anësore, pasi ato mbajnë të njëjtin informacion. Ky lloj operimi njihet si Single SideBand Suppressed Carrier (SSB-SC).

Modulimi i amplitudës së një sinjali kompleks

Çdo stacion radio transmetues që funksionon në modulimin e amplitudës nuk lëshon një frekuencë, por një grup (spektër) të tërë frekuencash. Në rastin më të thjeshtë (me një sinjal sinusoidal), ky spektër përmban vetëm tre përbërës - një bartës dhe dy anë. Nëse sinjali modulues nuk është sinusoidal, por më kompleks, atëherë në vend të dy frekuencave anësore në lëkundjen e moduluar do të ketë dy breza anësore, përbërja e frekuencës së të cilave përcaktohet nga përbërja e frekuencës së sinjalit modulues.

Prandaj, çdo stacion transmetues zë një interval të caktuar frekuence në ajër. Për të shmangur interferencat, frekuencat bartëse të stacioneve të ndryshme duhet të ndahen nga njëra-tjetra me një distancë më të madhe se shuma e brezave anësor. Gjerësia e brezit anësor varet nga natyra e sinjalit të transmetuar: për transmetimin e radios - 10 kHz, për televizionin - 6 MHz. Në bazë të këtyre vlerave zgjidhet intervali ndërmjet frekuencave bartëse të stacioneve të ndryshme. Për të marrë një lëkundje të moduluar nga amplituda, luhatja e frekuencës së bartësit dhe sinjali modulues futen në një pajisje të veçantë - një modulator.

Demodulimi i sinjalit AM arrihet duke përzier sinjalin e moduluar me një bartës të së njëjtës frekuencë si në modulator.

Sinjali origjinal më pas merret si një frekuencë (ose gjerësi brezi) e veçantë dhe mund të filtrohet nga sinjalet e tjera. Bartësi për demodulim gjenerohet në nivel lokal dhe mund të mos përkojë në asnjë mënyrë me frekuencën e bartësit në modulator. Dallimi i vogël midis dy frekuencave është arsyeja e mospërputhjes së frekuencës që është e natyrshme në qarqet telefonike.

Për shkak të modulimit të amplitudës së sinjalit kompleks, shpejtësia e transmetimit të të dhënave rritet.

Në panelin e çdo marrësi modern të radios ka një ndërprerës AM-FM. Si rregull, një konsumator i zakonshëm nuk mendon se çfarë kuptimi kanë këto shkronja, mjafton që ai të kujtojë se në FM është stacioni i tij i preferuar radio VHF, duke transmetuar një sinjal në tingull stereo dhe me cilësi të shkëlqyeshme, dhe në AM mund të kap "Mayak". Nëse gërmoni në detajet teknike të paktën në nivelin e manualit të përdoruesit, rezulton se AM është modulim amplitudë dhe FM është modulim i frekuencës. Si janë të ndryshëm?

Në mënyrë që muzika të tingëllojë nga altoparlanti i radios, ajo duhet të pësojë disa ndryshime. Para së gjithash, ai duhet të bëhet i përshtatshëm për transmetim. Modulimi i amplitudës ishte mënyra e parë se si inxhinierët e komunikimit mësuan të transmetonin programe të të folurit dhe muzikës përmes ajrit. Amerikani Fessenden në 1906 me ndihmën e një gjeneratori mekanik mori lëkundje prej 50 kilohertz, e cila u bë frekuenca e parë bartëse në histori. Më pas ai e zgjidhi problemin teknik në mënyrën më të thjeshtë, duke vendosur një mikrofon në daljen e mbështjelljes. Kur ekspozohej ndaj pluhurit të qymyrit brenda kutisë së membranës, rezistenca e tij ndryshoi dhe vlera e sinjalit që vinte nga gjeneratori në antenën transmetuese u ul ose u rrit në varësi të tyre. Kështu u shpik modulimi i amplitudës, domethënë ndryshimi i lëkundjes së sinjalit bartës në atë mënyrë që forma e linjës së zarfit të korrespondonte me formën e sinjalit të transmetuar. Në vitet njëzetë, gjeneratorët mekanikë u zëvendësuan nga tubat vakum. Kjo ka ulur ndjeshëm madhësinë dhe peshën e transmetuesve.

Ai ndryshon nga amplituda në atë që fshirja e valës bartëse mbetet e pandryshuar, frekuenca e saj ndryshon. Me zhvillimin e bazës elektronike dhe qarkut, u shfaqën metoda të tjera, me ndihmën e të cilave sinjali i informacionit "u ul" në frekuencën e diapazonit të radios. Ndryshimi i fazës dhe gjerësisë së pulsit dha emrin faza dhe modulimi i gjerësisë së pulsit. Dukej se modulimi i amplitudës si metodë e transmetimit ishte i vjetëruar. Por doli ndryshe, ajo ruajti pozicionin e saj, megjithëse në një formë paksa të modifikuar.

Kërkesat në rritje për ngopjen e informacionit të frekuencave i shtynë inxhinierët të kërkojnë mënyra për të rritur numrin e kanaleve të transmetuara në një gjatësi vale. Aftësitë e transmetimit shumëkanalësh përcaktohen edhe nga barriera Nyquist, megjithatë, përveç kuantizimit të sinjalit, u bë e mundur rritja e ngarkesës së informacionit duke ndryshuar fazën. Modulimi i amplitudës kuadratike është një metodë transmetimi në të cilën sinjale të ndryshme transmetohen në të njëjtën frekuencë, të cilat janë 90 gradë jashtë faze me njëri-tjetrin. Katërfazori formon një kuadraturë ose një kombinim të dy komponentëve të përshkruar nga funksionet trigonometrike sin dhe cos, prandaj emri.

Modulimi i amplitudës kuadratike përdoret gjerësisht në komunikimet dixhitale. Në thelbin e tij, është një kombinim i modulimit të fazës dhe amplitudës.

Me modulimin e amplitudës, në përputhje me ligjin e mesazhit të transmetuar, amplituda e sinjalit të moduluar ndryshon. Modulimi i amplitudës është lloji më i zakonshëm i modulimit analog në sistemet e komunikimit radio, transmetimit dhe televizionit.

Forma më e thjeshtë e modulimit të amplitudës është me një ton(nga fjala ton - tingulli i një frekuence), në të cilën sinjali modulues është një lëkundje harmonike:

ku
- amplituda e sinjalit modulues (lartësia maksimale e sinusoidit);

- frekuenca rrethore (këndore),
;

- periudha e lëkundjes moduluese;

- faza fillestare.

Një sinjal harmonik me frekuencë të lartë përdoret pothuajse gjithmonë si valë bartëse në sistemet e komunikimit dhe transmetimit.

Le të marrim një sinjal sinusoidal si një mesazh analog provë:

(40)

Transportuesit, d.m.th. lëkundjet e moduluara

(41)

ku frekuenca e valëve bartëse
- frekuenca e lëkundjes moduluese.

Si rezultat i ndikimit të lëkundjes (40) në amplituda e lëkundjeve të bartësit (41), marrim një sinjal me modulim të amplitudës:

ku
është faktori i modulimit të amplitudës.

Grafikët e tre luhatjeve të emërtuara janë paraqitur në Fig. 13 dhe fig. 14.

Për hir të qartësisë, Fig. 15, a, b grafikët e lëkundjes moduluese janë paraqitur në
, duke mbajtur - në
.

1. Spektri i sinjalit i moduluar nga amplituda

Nga (42) marrim shprehjen:

të cilën në përputhje me formulën për prodhimin e funksioneve trigonometrike e reduktojmë në formë

nga ku rezulton se spektri i lëkundjeve me modulim amplitudë nga një sinjal toni përbëhet nga tre komponentë me frekuenca: (përkon me frekuencën e bartësit), (
) (ana e poshtme), (
) (ana e sipërme). A m amplituda e komponentit anësor
.

Oriz. 15. Modulimi i amplitudës

a - sinjal modulues (kontrollues); b- vibrimi i bartësit (sinjali i radiofrekuencës); v- sinjal i moduluar nga amplituda.

Gjerësia e spektrit AM
... Prandaj, duke pasur një bazë B = 1, sinjali me modulim amplitudë i përket klasës së brezit të ngushtë.

Kur modulohet me një mesazh më kompleks që zë një spektër nga
përpara
(Fig. 16, a), spektri i lëkundjeve AM, i paraqitur në Fig. 1, do të ndryshojë në përputhje me rrethanat. 16, b.

Spektri i një sinjali të moduluar nga amplituda është një grup lëkundjesh (përbërësish) të thjeshta (harmonike) të frekuencave dhe amplitudave të ndryshme, në të cilat mund të zbërthehet një proces kompleks oscilues përgjatë boshtit të frekuencës, d.m.th. Sinjali AM. Një shprehje analitike për një sinjal të tillë, duke marrë parasysh formulën trigonometrike të produktit të kosinuseve, mund të përfaqësohet si një shumë e lëkundjeve:

(45)

Nga formula (44) mund të shihet se me modulimin me një ton, spektri i sinjalit AM përbëhet nga tre komponentë me frekuencë të lartë: lëkundja fillestare e bartësit me amplituda
dhe frekuencës , si dhe dy lëkundje të reja harmonike me frekuenca të ndryshme
dhe
, por me të njëjtat amplituda
/2 që shfaqen gjatë modulimit të amplitudës dhe pasqyrojnë mesazhin e transmetuar.

Lëkundjet me frekuenca
dhe
quhen përkatësisht komponentët (frekuenca) anësore të sipërme dhe të poshtme. Ato janë të vendosura në mënyrë simetrike në lidhje me frekuencën e bartësit. .

Spektri i një sinjali AM me një ton është paraqitur në Fig. 17. Nga figura shihet qartë se gjerësia e spektrit të sinjalit AM (
) me modulim me një ton është i barabartë me vlerën e dyfishuar të frekuencës së modulimit:

(46)

ku F është frekuenca e modulimit ciklik (sinjali modulues).

Në mungesë të modulimit (M = 0), amplituda e komponentëve anësor janë të barabarta me zero dhe spektri i sinjalit AM shndërrohet në spektrin e dridhjes së bartësit (komponenti
në frekuencë ). Në rastin e modulimit të një transportuesi me një sinjal të një forme komplekse, të përbërë nga disa harmonikë të frekuencave të ndryshme, çdo harmonik i sinjalit modulues (kontrollues) krijon dy frekuenca anësore në spektrin e sinjalit radio, të vendosura në mënyrë simetrike në lidhje me frekuenca e bartësit. Rrjedhimisht, spektri i një sinjali të tillë AM përbëhet nga një bartës dhe dy breza anësore - një i sipërm dhe një i poshtëm. Gjerësia e çdo shiriti anësor është
, dhe gjerësia e spektrit të sinjalit kompleks AM rezulton të jetë e barabartë me vlerën e dyfishuar të frekuencës më të lartë në spektrin e sinjalit modulues (Fig. 18).

Modulimi i amplitudës - një lloj modulimi në të cilin parametri i ndryshueshëm i sinjalit bartës është amplituda e tij
Përvoja e parë e transmetimit të fjalës dhe muzikës me radio duke përdorur metodën e modulimit të amplitudës u bë në vitin 1906 nga inxhinieri amerikan R. Fessenden. Frekuenca bartëse prej 50 kHz e transmetuesit të radios u krijua nga një gjenerator makine (alternatori); për modulimin e tij, një mikrofon karboni u ndez midis gjeneratorit dhe antenës, duke ndryshuar dobësimin e sinjalit në qark. Që nga viti 1920, gjeneratorët e tubave vakum janë përdorur në vend të alternatorëve. Në gjysmën e dytë të viteve 1930, me zhvillimin e valëve ultrashkurtër, modulimi i amplitudës gradualisht filloi të zëvendësohej nga transmetimi i radios dhe komunikimi radio në modulimin e frekuencës VHF. Që nga mesi i shekullit të 20-të, modulimi me brez të vetëm anësor (SSB) është futur në shërbimin dhe komunikimet radio amatore në të gjitha frekuencat, gjë që ka një sërë avantazhesh të rëndësishme ndaj AM. U ngrit çështja e transferimit në SSB dhe transmetimin radiofonik, por kjo do të kërkonte zëvendësimin e të gjithë marrësve të transmetimit me ata më komplekse dhe më të shtrenjtë, prandaj nuk u krye. Në fund të shekullit të 20-të, filloi kalimi në transmetimin dixhital duke përdorur sinjale kyçe me zhvendosje amplitude.
Sinjali audio mund të modulojë amplituda (AM) ose frekuencën (FM) të bartësit. Le të jetë S (t) një sinjal informacioni, | S (t) |<1, U_c(t) — несущее колебание. Тогда амплитудно-модулированный сигнал U_\text{am}(t) может быть записан следующим образом: U_\text{am}(t)=U_c(t).\qquad\qquad(1) Здесь m — некоторая константа, называемая коэффициентом модуляции. Формула (1) описывает несущий сигнал U_c(t), модулированный по амплитуде сигналом S(t) с коэффициентом модуляции m. Предполагается также, что выполнены условия: |S(t)|<1,\quad 0Shembull Le të themi se duam të modulojmë formën e valës bartëse me një sinjal monoharmonik. Shprehja për lëkundjen e bartësit me frekuencën \ omega_c ka formën (faza fillestare vendoset e barabartë me zero U_c (t) = C \ sin (\ omega_c t). Shprehja për sinjalin sinusoidal modulues me frekuencën \ omega_s është U_s (t) = U_0 \ sin ( \ omega_s t + \ varphi), ku \ varphi është faza fillestare. Pastaj U_ \ mathrm (am) (t) = C \ sin (\ omega_c t). Formula e mësipërme për y (t) mund të shkruhet si: U_ \ mathrm (am) (t) = C \ sin (\ omega_c t) + \ frac (mCU_0) (2) (\ cos ((\ omega_c- \ omega_s) t- \ varphi ) - \ cos ((\ omega_c + \ omega_s) t + \ varphi)) Sinjali i radios përbëhet nga një formë vale bartëse dhe dy forma valore sinusale të quajtura breza anësor, secila me një frekuencë të ndryshme nga \ omega_c. Për formën valore sinusale të përdorur këtu, frekuencat janë \ omega_c + \ omega_s dhe \ omega_c- \ omega_s Për sa kohë që frekuencat bartëse të radiove fqinje janë mjaftueshëm larg njëri-tjetrit dhe brezat anësor nuk mbivendosen, stacionet nuk do të ndërhyjnë me njëri-tjetrin.

Për transmetim në një distancë pa tela të fjalës, muzikës, imazheve, përdoret një tension i alternuar me frekuencë të lartë (mbi 100 kHz), i emetuar në hapësirën e antenës së transmetuesit të radios. Për të kryer transmetimin radiotelefonik të një sinjali, amplituda e frekuencës së lartë të transmetuesit ose frekuenca e tij duhet të ndryshojë sipas ligjit të frekuencës së ulët (audio). Modulimi i amplitudës karakterizohet nga koeficienti i thellësisë së modulimit (m), i cili shpreh raporti i rritjes së amplitudës së frekuencës së lartë (dUm) me vlerën e saj mesatare (Um): m = dUm / Um * 100% Gjatë transmetimit të radios, mund të ndryshojë nga 0 në 80 përqind - është jopraktike të rriteni më shumë, pasi mund të shfaqen shtrembërime jolineare të një sinjali me frekuencë të ulët. Nëse modulimi i frekuencës së lartë kryhet me një sinjal të një frekuence të ulët (Fн), atëherë sinjali i moduluar do të përfaqësojë një kombinim të tre frekuencave: bartës, anën e sipërme dhe anën e poshtme. Nëse modulimi kryhet me një spektër të tërë frekuencash, atëherë ju merrni një spektër me frekuencë të lartë me breza anësore të sipërme dhe të poshtme. Prandaj, një transmetues radio transmetues zë një gjerësi brezi prej të paktën 10 kHz në intervalin e frekuencës së lartë.

Modulimi i amplitudës është procesi i formimit të një sinjali të moduluar nga amplituda, d.m.th. sinjal, amplituda e të cilit ndryshon sipas ligjit të sinjalit modulues (mesazhi i transmetuar). Ky proces kryhet nga një modulator amplitudë.

Modulatori i amplitudës duhet të formojë një dridhje me frekuencë të lartë, shprehja analitike për të cilën në rastin e përgjithshëm ka formën

ku është mbështjellja e lëkundjes së moduluar, e përshkruar nga një funksion që karakterizon ligjin e ndryshimit të amplitudës;

Sinjali modulues;

Dhe - frekuenca dhe faza fillestare e lëkundjes me frekuencë të lartë.

Për të marrë një sinjal të tillë, është e nevojshme të shumëzohet luhatja me frekuencë të lartë (bartës) dhe sinjali modulues me frekuencë të ulët në atë mënyrë që të formohet një mbështjellës i formës. Prania e një komponenti konstant në strukturën e mbështjellësit siguron unipolaritetin e ndryshimit të tij, koeficienti përjashton mbimodulimin, d.m.th. siguron thellësi të modulimit. Është e qartë se një operacion i tillë shumëzimi do të shoqërohet me një transformim të spektrit, i cili bën të mundur që të konsiderohet modulimi i amplitudës si një proces në thelb jolinear ose parametrik.

Struktura e modulatorit të amplitudës në rastin e përdorimit të një elementi jolinear është paraqitur në Fig. 8.4.

Oriz. 8.4. Blloku i modulatorit të amplitudës

Elementi jolinear konverton valën bartëse dhe sinjalin modulues, si rezultat i të cilit formohet një rrymë (ose tension), spektri i së cilës përmban përbërës në brezin e frekuencës nga në, dhe është frekuenca më e lartë në spektrin e sinjali modulues. Një filtër brez-pass i ndan këta përbërës të spektrit, duke formuar një sinjal të moduluar nga amplituda në dalje.

Shumëzimi i dy sinjaleve mund të kryhet duke përdorur një element jolinear, karakteristika e të cilit përafrohet me një polinom që përmban një term kuadratik. Për shkak të kësaj, formohet katrori i shumës së dy sinjaleve, që përmban produktin e tyre.

Thelbi i asaj që u tha dhe ideja e përgjithshme e formimit të një lëkundjeje të moduluar nga amplituda ilustrohet nga transformime matematikore mjaft të thjeshta nën supozimin se kryhet modulimi tonal (një frekuencë).

1. Si element jolinear përdorim një transistor, karakteristika I – V e të cilit përafrohet me një polinom të shkallës së dytë. .

2. Hyrja e elementit jolinear furnizohet me një tension të barabartë me shumën e dy lëkundjeve: bartës dhe modulues, d.m.th.

3. Përbërja spektrale e rrymës përcaktohet si më poshtë:

Në shprehjen e përftuar, komponentët spektralë janë renditur në rend rritës të frekuencave të tyre. Midis tyre ka komponentë me frekuenca, dhe, të cilat formojnë një lëkundje të moduluar nga amplituda, d.m.th.

Pajisjet transmetuese zakonisht kombinojnë proceset e modulimit dhe amplifikimit, gjë që siguron shtrembërim minimal të sinjaleve të moduluara. Për këtë qëllim, modulatorët e amplitudës ndërtohen sipas skemës së amplifikatorëve të fuqisë rezonante, në të cilat një ndryshim në amplituda e lëkundjeve me frekuencë të lartë arrihet duke ndryshuar pozicionin e pikës së funksionimit sipas ligjit të sinjalit modulues.

Qarku i modulatorit të amplitudës dhe mënyrat e funksionimit

Diagrami i një modulatori të amplitudës bazuar në një përforcues rezonant është paraqitur në Fig. 8.5.

Oriz. 8.5. Qarku i modulatorit të amplitudës i bazuar në një përforcues rezonant

Në hyrjen e një amplifikuesi rezonant që funksionon në një mënyrë jolineare, futen sa vijon:

lëkundje bartëse nga një auto-gjenerator duke përdorur lidhjen e transformatorit me frekuencë të lartë të qarkut të qarkut të hyrjes me bazën e tranzitorit;

sinjal modulues duke përdorur një transformator me frekuencë të ulët.

Kondensatorët dhe - bllokimi, sigurojnë shkëputje të qarqeve hyrëse në frekuencat e lëkundjes së bartësit dhe sinjalit modulues, d.m.th. shkëputje në frekuenca të larta dhe të ulëta. Qarku oscilues në qarkun e kolektorit akordohet me frekuencën e lëkundjes së bartësit, faktori Q i qarkut siguron gjerësinë e brezit, ku është frekuenca më e lartë në spektrin e sinjalit modulues.

Mënyra e funksionimit të modulatorit përcaktohet nga zgjedhja e pikës së funksionimit. Dy mënyra janë të disponueshme: modaliteti i sinjalit të vogël dhe modaliteti i sinjalit të madh.

a. Modaliteti i hyrjes së vogël

Ky modalitet vendoset duke zgjedhur pikën e funksionimit në mes të seksionit kuadratik të karakteristikës I - V të tranzistorit. Zgjedhja e amplitudës së lëkundjes së bartësit siguron funksionimin e modulatorit brenda këtij seksioni (Fig. 8.6).

Oriz. 8.6. Moduluesi i amplitudës moduluesi i hyrjes së vogël

Amplituda e tensionit në qarkun oscilues, frekuenca rezonante e të cilit është e barabartë me frekuencën bartëse, përcaktohet nga amplituda e harmonikës së parë të rrymës, d.m.th. , ku është rezistenca rezonante e qarkut. Duke marrë parasysh se pjerrësia mesatare e karakteristikës I - V brenda seksionit të punës është e barabartë me raportin e amplitudës së harmonikës së parë me amplituda e dridhjes së bartësit, d.m.th. , ti mund te shkruash

.

Nën ndikimin e tensionit modulues të aplikuar në bazën e tranzistorit, pozicioni i pikës së funksionimit do të ndryshojë, që do të thotë se do të ndryshojë edhe pjerrësia mesatare e karakteristikës I - V. Meqenëse amplituda e tensionit në qark oscilues është proporcionale me pjerrësinë mesatare, atëherë për të siguruar modulimin e amplitudës së valës bartëse, është e nevojshme të sigurohet një varësi lineare e pjerrësisë nga sinjali modulues. Le të tregojmë se kjo është e mundur kur përdoret seksioni i punës i karakteristikës I – V të përafruar me një polinom të shkallës së dytë.

Pra, brenda seksionit kuadratik të karakteristikës I - V, të përshkruar nga një polinom, ekziston një tension i hyrjes i barabartë me shumën e dy lëkundjeve: bartës dhe modulues, d.m.th.

Përbërja spektrale e rrymës së kolektorit përcaktohet si më poshtë:

Ne zgjedhim harmoninë e parë të rrymës:

Kështu, amplituda e harmonikës së parë është:

Siç shihet nga shprehja e përftuar, amplituda e harmonikës së parë të rrymës varet linearisht nga tensioni modulues. Prandaj, pjerrësia mesatare do të jetë gjithashtu lineare me tensionin modulues.

Atëherë voltazhi në qark oscilues do të jetë i barabartë me:

Prandaj, në daljen e modulatorit në shqyrtim, formohet një sinjal i moduluar nga amplituda e formës:

Këtu është koeficienti i thellësisë së modulimit;

- amplituda e lëkundjes me frekuencë të lartë në daljen e modulatorit në mungesë të modulimit, d.m.th. në .

Gjatë projektimit të sistemeve të transmetimit, një kërkesë e rëndësishme është formimi i lëkundjeve të moduluara nga amplituda me fuqi të lartë me efikasitet të mjaftueshëm. Është e qartë se mënyra e konsideruar e funksionimit të modulatorit nuk mund të përmbushë këto kërkesa, veçanërisht e para prej tyre. Prandaj, i ashtuquajturi modaliteti i sinjalit të madh përdoret më shpesh.

b. Modaliteti i hyrjes së madhe

Ky modalitet vendoset duke zgjedhur pikën e funksionimit në karakteristikën I - V të transistorit, në të cilën amplifikatori funksionon me ndërprerje të rrymës. Nga ana tjetër, zgjedhja e amplitudës së lëkundjes së bartësit siguron ndryshimin e amplitudës së pulseve të rrymës së kolektorit sipas ligjit të sinjalit modulues (Fig. 8.7). Kjo çon në një ndryshim të ngjashëm në amplitudë të harmonisë së parë të rrymës së kolektorit dhe, rrjedhimisht, në një ndryshim në amplituda e tensionit në qarkun oscilues të modulatorit, meqë

dhe .

Oriz. 8.7. Moduluesi i amplitudës moduluesi i hyrjes së madhe

Ndryshimi i amplitudës së tensionit të hyrjes me frekuencë të lartë me kalimin e kohës shoqërohet me një ndryshim në këndin e ndërprerjes, dhe rrjedhimisht edhe koeficientin. Rrjedhimisht, forma e zarfit të tensionit në qark mund të ndryshojë nga forma e sinjalit modulues, gjë që është një disavantazh i metodës së konsideruar të modulimit. Për të siguruar shtrembërim minimal, është e nevojshme të vendosni kufij të caktuar për ndryshimin e këndit të prerjes dhe të punoni me një faktor modulimi jo shumë të lartë.

Në qarkun e modulatorit të amplitudës të paraqitur në Fig. 8.8, sinjali modulues aplikohet në bazën e transistorit të gjeneratorit të rrymës konstante. Vlera e kësaj rryme është proporcionale me tensionin e hyrjes. Në vlera të vogla të tensioneve hyrëse, amplituda e tensionit të daljes do të varet nga sinjali modulues si më poshtë

ku janë koeficientët e proporcionalitetit.

Karakteristikat e modulatorit të amplitudës

Për të zgjedhur mënyrën e funksionimit të modulatorit dhe për të vlerësuar cilësinë e funksionimit të tij, përdoren karakteristika të ndryshme, kryesore prej të cilave janë: karakteristika e modulimit statik, karakteristika e modulimit dinamik dhe përgjigja e frekuencës.

Oriz. 8.8. Qarku i modulatorit të amplitudës me gjenerator të rrymës

a. Karakteristikë e modulimit statik

Karakteristika e modulimit statik (CMX)është varësia e amplitudës së tensionit në dalje të modulatorit nga tensioni i paragjykimit në një amplitudë konstante të tensionit bartës në hyrje, d.m.th. .

Në përcaktimin eksperimental të karakteristikës së modulimit statik, vetëm tensioni bartës aplikohet në hyrjen e modulatorit (sinjali modulues nuk jepet), vlera ndryshon (sikur ndryshimi në sinjalin modulues në statik është i simuluar) dhe ndryshimi në regjistrohet amplituda e lëkundjes së bartësit në dalje. Lloji i karakteristikës (Fig. 8.9, a) përcaktohet nga dinamika e ndryshimit të pjerrësisë mesatare të karakteristikës I – V kur ndryshohet tensioni i paragjykimit. Seksioni linear në rritje i CMX korrespondon me seksionin kuadratik të karakteristikës I - V, pasi në këtë seksion, me një rritje të tensionit të paragjykimit, rritet pjerrësia mesatare. Seksioni horizontal i CMX korrespondon me seksionin linear të karakteristikës I - V, d.m.th. një seksion me një pjerrësi mesatare konstante. Kur transistori hyn në modalitetin e ngopjes, shfaqet një seksion horizontal i karakteristikës I - V me pjerrësi zero, e cila reflektohet nga ulja e CMX

Karakteristika e modulimit statik ju lejon të përcaktoni madhësinë e tensionit të kompensimit dhe diapazonin e pranueshëm të sinjalit modulues në mënyrë që të siguroni varësinë e tij lineare nga tensioni i daljes. Modulatori duhet të funksionojë brenda seksionit linear të CMX. Vlera e tensionit të paragjykimit duhet të korrespondojë me mesin e seksionit linear, dhe vlera maksimale e sinjalit modulues nuk duhet të shkojë përtej kufijve të seksionit linear të CMX. Ju gjithashtu mund të përcaktoni faktorin maksimal të modulimit në të cilin nuk ka ende shtrembërim. Vlera e saj është .

Oriz. 8.9. Karakteristikat e modulatorit të amplitudës

b. Përgjigja dinamike e modulimit

Karakteristika e modulimit dinamik (DMX)është varësia e faktorit të modulimit nga amplituda e sinjalit modulues, d.m.th. ... Kjo karakteristikë mund të merret në mënyrë eksperimentale, ose me karakteristikë të modulimit statik. Lloji DMX është paraqitur në Fig. 8.9, b. Seksioni linear i karakteristikës korrespondon me funksionimin e modulatorit brenda seksionit linear të CMX.

v. Përgjigja e frekuencës

Përgjigja e frekuencësështë varësia e faktorit të modulimit nga frekuenca e sinjalit modulues, d.m.th. ... Ndikimi i transformatorit të hyrjes çon në një rënie të karakteristikave në frekuenca të ulëta (Fig. 8.9, c). Me një rritje të frekuencës së sinjalit modulues, përbërësit anësor të lëkundjes së moduluar nga amplituda largohen nga frekuenca e bartësit. Kjo çon në amplifikimin e tyre më të vogël për shkak të vetive selektive të qarkut oscilues, i cili shkakton një rënie të karakteristikave në frekuenca më të larta. Nëse gjerësia e brezit të zënë nga sinjali modulues është brenda seksionit horizontal të përgjigjes së frekuencës, atëherë shtrembërimi i modulimit do të jetë minimal.

Modulator i amplitudës së balancuar

Për përdorim efikas të fuqisë së transmetuesit, përdoret modulimi i balancuar i amplitudës. Në këtë rast, formohet një sinjal i moduluar nga amplituda, në spektrin e të cilit nuk ka asnjë përbërës në frekuencën bartëse.

Një qark modulator i balancuar (Figura 8.10) është një kombinim i dy qarqeve tipike të modulatorëve të amplitudës me lidhje specifike me hyrjet dhe daljet e tyre. Hyrjet në frekuencën e bartësit janë të lidhura paralelisht, dhe daljet janë të lidhura me përmbysje në lidhje me njëra-tjetrën, duke formuar një ndryshim në tensionet e daljes. Sinjali modulues aplikohet tek modulatorët në antifazë. Si rezultat, në daljet e modulatorëve kemi

Dhe, dhe në daljen e modulatorit të balancuar

Oriz. 8.10. Qarku i modulatorit të amplitudës së balancuar

Kështu, spektri i sinjalit të daljes përmban komponentë me frekuenca dhe. Nuk ka asnjë komponent me frekuencën e bartësit.