Teoria e valëve të radios: modulimi analog. Modulimi i frekuencës

Shprehja (1.27) është pika fillestare për përcaktimin e spektrit të vibrimit me modulim këndor harmonik. Për të thjeshtuar shprehjet, do të pranojmë dhe rishkruajmë (1.27) në formë

Shprehja (1.28) paraqet shumën e dy lëkundjeve të frekuencës kuadratike nga të cilat secila modulohet në amplitudë sipas frekuencës Modulimi këndor zakonisht ndahet në brez të ngushtë dhe brez të gjerë. Duke supozuar se kemi

Kështu, spektri i sinjaleve me brez të ngushtë të modulimit këndor është i ngjashëm me spektrin e dridhjes më të thjeshtë AM të paraqitur në Fig. 1.2. Ai përmban komponentët e frekuencës bartëse dhe të dy frekuencave anësore.Parametri që përcakton amplituda të frekuencave anësore, këtu është indeksi i modulimit.Gjerësia e spektrit të modulimit këndor me brez të ngushtë është e njëjtë si për AM: është e barabartë me dyfishi i frekuencës së modulimit.

Pavarësisht identitetit të spektrit, dridhja në shqyrtim ndryshon nga dridhja AM, e cila është pasojë e ndryshimit të shenjave (dmth., në zhvendosjen e fazës me 180 °) të përbërësve të frekuencës së anës së poshtme në shprehje (1.30) dhe (1.10). Kjo do të thotë që është e mundur të konvertohet forma e valës AM në një formë valore FM me brez të ngushtë duke rrotulluar fazën e njërës prej frekuencave anësore me 180 °. Për të ilustruar atë që është thënë në Fig. 1.8a ndërtohet një diagram vektorial i lëkundjeve AM. Duke ndryshuar fazën e frekuencës së anës së poshtme me 180 °, marrim diagramin vektorial në Fig. 1.86, në të cilin fundi i vektorit të lëkundjes që rezulton lëviz me një frekuencë të ulët përgjatë një linje horizontale, e cila korrespondon me një ndryshim në fazë. Në këtë rast, edhe amplituda ndryshon disi. Megjithatë, kur ndryshimi në amplitudë është i papërfillshëm. . Sipas fig. 1.8 b. Duke zëvendësuar tangjentet me argumentet e tyre në vlera të vogla, marrim ndryshimin e fazës që korrespondon me lëkundjen FM.

Në rastin e modulimit këndor me brez të gjerë, të dyja shprehjet (1.29) dhe (1.30) janë të pavlefshme. Ne duhet të përcaktojmë spektrin e vibrimit direkt nga (1.28). Shprehjet janë funksione periodike të frekuencës dhe për këtë arsye ato mund të zgjerohen në seritë Fourier. I pari nga këto funksione është çift, i dyti është tek. Në teorinë e Besselit

funksionet, vërtetohet se seria Fourier për këto funksione ka formën

ku funksioni Bessel i llojit të parë të rendit të argumentit. 1.9 tregon grafikët e funksioneve Bessel Duke zëvendësuar (1.31) në (1.28), marrim

Kështu, spektri i lëkundjeve FM dhe FM i moduluar nga një sinjal harmonik rezulton të jetë diskret, simetrik në lidhje me dhe që përmban një numër të pafund frekuencash anësore të formës me amplituda Për, është paraqitur në Fig. 1.10. Marrëdhëniet ndërmjet funksioneve Bessel të renditjeve të ndryshme dhe, rrjedhimisht, midis amplitudave të komponentëve të ndryshëm anësor, përcaktohen nga indeksi i modulimit. Për disa vlera, komponentët individualë mund të zhduken (nëse e njëjta gjë vlen edhe për amplituda bartëse,

Prania e një numri pafundësisht të madh të komponentëve të spektrit anësor do të thotë që, teorikisht, spektri i lëkundjeve FM dhe FM është pafundësisht i gjerë. Sidoqoftë, funksioni Bessel, duke filluar me disa, zvogëlohet me shpejtësi me rritjen, gjë që mund të shihet në Fig. 1.9 dhe 1.10. Kjo lejon që spektri i dobishëm (praktik) i sinjaleve të tilla të kufizohet në një numër të caktuar frekuencash anësore. Kur kufizoni spektrin, është e nevojshme të merret parasysh ndikimi i dy faktorëve kontradiktore: në një brez më të ngushtë frekuencash, ndikimi i ndërhyrjes dobësohet, por në të njëjtën kohë shtrembërimet e sinjalit rriten për shkak të mungesës së përbërësve të hequr. Në praktikë, zgjidhet një zgjidhje kompromisi.

Nëse kufizohemi në spektër në komponentët anësor, amplitudat e të cilave nuk e kalojnë amplitudën maksimale të komponentit spektral (shih Fig. 1.10), atëherë për secilin mund të llogaritet gjerësia spektrale përkatëse. Do të rezultojë të jetë disi më e madhe se Fig. 1.10 rrjedh se në Për 4 gjerësia e spektrit Në indekset e modulimit të madh (të rendit të dhjetëra

dhe qindra) gjerësia praktike e spektrit, e llogaritur në mënyrë të ngjashme, është afër dyfishit të devijimit të frekuencës

Duke përfunduar shqyrtimin e çështjes së gjerësisë së spektrit të sinjaleve të modulimit këndor harmonik, le të theksojmë ndryshimin e tij nga intervali i frekuencës brenda të cilit ndryshon frekuenca e menjëhershme e sinjalit:

1) gjerësia e spektrit teorik

2) vlera e tij praktike në rezulton të jetë dhe në disi e tejkalon dhe konsiderohet vetëm përafërsisht e barabartë me të (1.33).

Le të shqyrtojmë ndikimin e parametrave të sinjalit modulues në spektrat e lëkundjeve FM dhe FM, duke përdorur shprehjen e përafërt (1.33) për të përcaktuar gjerësinë e spektrit. Kur ndryshon amplituda X e sinjalit modulues, spektrat e lëkundjeve FM dhe FM ndryshojnë në të njëjtën mënyrë. Me një rritje në X, ndodh një rritje proporcionale në indeksin e modulimit, spektri zgjerohet për shkak të një rritje të numrit të komponentëve spektralë.

Një ndryshim në frekuencën e dridhjeve moduluese ka një efekt të ndryshëm në ndryshimin e spektrit të dridhjeve FM dhe FM. Me FM, ndryshimi nuk ndikon në vlerën e indeksit të modulimit dhe, rrjedhimisht, në numrin e komponentëve spektralë (Fig. 1.11a, b).

Në FM, indeksi i modulimit rritet me ulje, gjë që çon në një rritje të numrit të komponentëve spektralë (Fig. 1.11 c, d). Si rezultat, gjerësia e spektrit të lëkundjeve FM është pothuajse e pavarur nga frekuenca, dhe në FM ndryshon proporcionalisht

Në vend të modulimit të amplitudës, si në AM, DSBSC dhe SSB, informacioni mund të transmetohet duke moduluar frekuencën ose fazën e sinjalit bartës:

FM dhe FM janë të lidhura ngushtë dhe ndonjëherë ato quhen kolektivisht si i ashtuquajturi "modulim këndor". FM është i njohur mirë si një lloj modulimi i përdorur në brezin e transmetimit të mikrovalëve 88-108 MHz (banda VHF), ndërsa AM përdoret në brezin e transmetimit MHz. Kushdo me një marrës FM të sintonizueshëm me siguri i ka kushtuar vëmendje "zbutjes" së zhurmës së sfondit në marrjen FM. Kjo veçori (rritja e raportit ose rritja e kanalit) e bën FM me brez të gjerë të preferuar mbi AM për transmetime me cilësi të lartë.

Më shumë rreth FM: nëse devijimi i frekuencës është i madh në krahasim me frekuencën moduluese (c) frekuencat më të larta ruhen), ju keni "FM me brez të gjerë", si në brezin e transmetimit VHF. Indeksi i modulimit, i barabartë me raportin e devijimit të frekuencës me frekuencën moduluese, është në këtë rast më i madh se një. FM me brez të gjerë preferohet pasi rritet me 6 dB në kushtet e duhura të marrjes për çdo dyfishim të devijimit të FM. Vërtetë, kjo rrit gjerësinë e brezit të kanalit, pasi sinjali me FM me brez të gjerë zë afërsisht aty ku është devijimi maksimal i frekuencës së bartësit. Transmetimi FM në brezin 88-108 MHz përdor një devijim maksimal prej / dev, domethënë, çdo stacion zë një brez prej rreth. Kjo shpjegon pse FM me brez të gjerë nuk përdoret, për shembull, në brezin e valës së mesme AM (MHz): në këtë rast, vetëm gjashtë stacione në një zonë të caktuar transmetimi mund të funksionojnë në të gjithë brezin.

Oriz. 13.44. Spektri FM me brez të gjerë.

Spektri FM.

Spektri i lëkundjes së bartësit, i moduluar me frekuencë nga një valë sinus, është i ngjashëm me atë të treguar në Fig. 13.44. Frekuencat e shumëfishta të brezit anësor ndahen nga frekuenca bartëse me shumëfisha të frekuencës moduluese dhe amplituda e tyre përcaktohet nga funksionet Bessel. Numri i brezave të rëndësishëm anësor korrespondon afërsisht me indeksin e modulimit. Për FM me brez të ngushtë (indeksi i modulimit është vetëm një brez anësor në secilën anë të frekuencës bartëse. Nga pamja e jashtme duket si një spektër AM, por nëse merrni parasysh fazën e brezave anësore, rezulton se këto valë kanë një amplitudë konstante dhe frekuencë e ndryshueshme, dhe jo një frekuencë konstante dhe Amplitudë e ndryshueshme (AM) Në FM me brez të gjerë, amplituda e bartësit mund të jetë shumë e vogël, duke rezultuar në efikasitet të lartë FM, që do të thotë se pjesa më e madhe e energjisë së transmetuar përmbahet në brezat anësor që mbartin informacion.

Gjenerimi dhe zbulimi.

FM merret lehtësisht duke ndryshuar parametrat e elementeve të qarkut të akorduar të gjeneratorit; varicap (një diodë e përdorur si një kapacitet i kontrolluar me tension (sek.) është ideal këtu. Metoda të tjera përfshijnë integrimin e sinjalit modulues të ndjekur nga modulimi i fazës. Në çdo rast është më mirë të moduloni në devijime të vogla dhe më pas të aplikoni shumëzimin e frekuencës për të rritur indeksin Modulimi Kjo bazohet në faktin se shpejtësia e devijimit të frekuencës nuk ndryshon kur frekuenca shumëzohet, ndërsa vetë vlera e devijimit shumëzohet me frekuencën bartëse.

Për zbulimin, përdoret një marrës konvencional superheterodin me dy veçori. E para është prania e një kufizuesi në fazën përfundimtare të fitimit IF, në këtë fazë amplituda është konstante (ngopje). Së dyti, detektori që ndjek kufizuesin (i quajtur diskriminues) duhet të konvertojë devijimet e frekuencës në amplitudë. Këtu janë disa metoda të zakonshme të zbulimit.

1. “Detektori është vetëm një qark paralel LC, i akorduar në njërën anë në lidhje me frekuencën e ndërmjetme; si rezultat, ajo ka një kurbë ndjeshmërie në rritje kundrejt frekuencës në të gjithë gjerësinë e brezit IF; kjo konverton FM në AM, dhe një detektor konvencional më pas konverton AM në frekuenca audio. Detektorët e avancuar të pjerrësisë përdorin një çift të balancuar qarqesh β që janë të rreshtuara në mënyrë simetrike rreth qendrës IF.

2. Detektori Foster-Seely ose varianti i tij "detektor raporti" përbëhet nga një qark i vetëm rezonant i lidhur me një pajisje diodë djallëzore për të marrë një amplitudë lineare kundrejt varësisë së frekuencës së daljes mbi të gjithë gjerësinë e brezit IF. Diskriminues të tillë janë më të mirë se detektorët e thjeshtë të pjerrësisë (Figura 13.45).

3. Lak i mbyllur në fazë (PLL). Kjo pajisje ndryshon frekuencën e oshilatorit të kontrolluar të tensionit të brendshëm për të përshtatur frekuencën e sinjalit të daljes; u përshkrua në sekt. 9.31. Nëse një sinjal IF vepron në hyrjen e tij, atëherë voltazhi në qarkun PLL që kontrollon gjeneratorin varet linearisht nga frekuenca e sinjalit të hyrjes, domethënë mund të përdoret si një dalje e frekuencës audio.

4. Një qark mesatar në të cilin sinjali IF konvertohet në një sekuencë pulsesh identike që kanë frekuencën e sinjalit hyrës.

Oriz. 13.45. Diskriminuesit FM. Detektor A-fraksional; Detektor kuadraturë i balancuar B.

Si rezultat i mesatares së kësaj sekuence pulsesh, në dalje gjenerohet një sinjal që është proporcional me IF, domethënë me një sinjal audio të shtuar me një komponent të caktuar konstant.

5. Një "detektor kuadraturash i balancuar" është një kombinim i një detektori fazor (shih seksionet 9.27 dhe 9.31) dhe një qark të zhvendosjes së fazës. Sinjali IF kalohet përmes një qarku në të cilin zhvendosja e fazës ndryshon në mënyrë lineare me frekuencën në brezin e kalimit IF (qarqet e kryejnë këtë funksion në mënyrë perfekte). Sinjalet e zhvendosura në fazë dhe ato parësore futen në një detektor fazor, në daljen e të cilit sinjali ndryshon në proporcion me zhvendosjen relative të fazës. Ky dalje është sinjali i dëshiruar i zërit (Fig. 13.45).

Shpesh theksohet se FM, nëse kanali ka një raport të mjaftueshëm, siguron marrjen me zhurmë dukshëm më të vogël në krahasim me AM, ku ndërhyrja zvogëlohet pak me rritjen e fuqisë së sinjalit. Kujtoni se kjo bëhet e dukshme nëse sinjalet FM janë të kufizuara në amplitudë përpara zbulimit. Në këtë rast, sistemi bëhet relativisht i pandjeshëm ndaj sinjaleve ndërhyrëse dhe zhurmës, të cilat shfaqen si ndryshime të amplitudës të mbivendosura në sinjalin e transmetuar.

Metodat e analizës së sinjaleve parësore të konsideruara më sipër bëjnë të mundur përcaktimin e karakteristikave të tyre spektrale dhe energjetike. Sinjalet primare janë bartësit kryesorë të informacionit. Në të njëjtën kohë, karakteristikat e tyre spektrale nuk korrespondojnë me karakteristikat e frekuencës së kanaleve të transmetimit të sistemeve të informacionit teknik radio. Si rregull, energjia e sinjaleve parësore përqendrohet në rajonin e frekuencës së ulët. Kështu, për shembull, kur transmetohet fjalimi ose muzika, energjia e sinjalit parësor përqendrohet afërsisht në intervalin e frekuencës nga 20 Hz në 15 kHz. Në të njëjtën kohë, diapazoni i gjatësisë së valës decimetër, i cili përdoret gjerësisht për transmetimin e informacionit dhe programeve muzikore, zë frekuenca nga 300 në 3000 megahertz. Problemi lind me transferimin e spektrave të sinjaleve parësore në intervalet përkatëse të radiofrekuencave për transmetimin e tyre përmes kanaleve radio. Kjo detyrë realizohet me anë të një operacioni modulimi.

Modulimi është procedura për konvertimin e sinjaleve parësore me frekuencë të ulët në sinjale të radiofrekuencës..

Procedura e modulimit përfshin sinjalin primar dhe disa lëkundje ndihmëse, të quajtura duke mbajtur dridhje ose thjesht një transportues. Në përgjithësi, procedura e modulimit mund të përfaqësohet si më poshtë

ku është rregulli i transformimit (operatori) i sinjalit primar në një lëkundje të moduluar.

Ky rregull tregon se cili parametër (ose disa parametra) të lëkundjes së bartësit ndryshon sipas ligjit të ndryshimit. Meqenëse kontrollon ndryshimin e parametrave, atëherë, siç u përmend në seksionin e parë, sinjali është një sinjal kontrolli (modulues), por një sinjal i moduluar. Natyrisht, ajo korrespondon me operatorin e diagramit strukturor të përgjithësuar të RTIS.

Shprehja (4.1) na lejon të klasifikojmë llojet e modulimit, e cila është paraqitur në Fig. 4.1.

Oriz. 4.1

Si veçori të klasifikimit, ne zgjedhim llojin (formën) e sinjalit të kontrollit, formën e valës bartëse dhe llojin e parametrit të kontrolluar të valës bartëse.

Në pjesën e parë u krye klasifikimi i sinjaleve parësore. Në sistemet e informacionit të inxhinierisë radio, sinjalet e vazhdueshme dhe dixhitale përdoren më gjerësisht si sinjale parësore (kontrolluese). Në përputhje me këtë, mund të dallohet nga lloji i sinjalit të kontrollit e vazhdueshme dhe diskrete modulimi.

Në inxhinierinë praktike të radios, lëkundjet harmonike dhe sekuencat e pulsit përdoren si lëkundje bartëse. Në përputhje me formën e dridhjes së bartësit, ato dallohen modulimi i bartësit harmonik dhe modulimi i pulsit.

Dhe së fundi, sipas formës së parametrit të kontrolluar të lëkundjes së bartësit në rastin e një transportuesi harmonik, mund të dallohet amplituda, frekuenca dhe modulimi fazor... Natyrisht, në këtë rast, amplituda, frekuenca ose faza fillestare e lëkundjes harmonike veprojnë si një parametër i kontrolluar, përkatësisht. Nëse një sekuencë pulsi përdoret si valë bartëse, atëherë analogi i modulimit të frekuencës është modulimi i gjerësisë së pulsit, ku parametri i kontrolluar është kohëzgjatja e pulsit, dhe analog i modulimit të fazës është modulimi i pulsit kohor, ku parametri i kontrolluar është pozicioni i pulsit në boshtin e kohës.

Në sistemet moderne të inxhinierisë radio, vala harmonike përdoret më gjerësisht si valë bartëse. Duke marrë parasysh këtë rrethanë, në të ardhmen, vëmendja kryesore do t'i kushtohet sinjaleve me modulim të vazhdueshëm dhe diskret të një bartësi harmonik.

4.2. Sinjalet e modulimit të amplitudës së vazhdueshme

Le të fillojmë shqyrtimin e sinjaleve të moduluara me sinjale në të cilat është parametri i ndryshueshëm amplituda dridhje bartëse. Sinjali i moduluar në këtë rast është amplituda e moduluar ose sinjal i moduluar me amplitudë (Sinjali AM).

Siç u përmend më lart, vëmendja kryesore do t'i kushtohet sinjaleve, dridhja bartëse e të cilave është një dridhje harmonike e formës

ku është amplituda e dridhjes së bartësit,

Është frekuenca e valës bartëse.

Konsideroni format valore të vazhdueshme fillimisht si forma valore të brezit bazë. Atëherë sinjalet e moduluara do të jenë sinjale me modulimi i vazhdueshëm i amplitudës... Një sinjal i tillë përshkruhet nga shprehja

ku është zarfi i sinjalit AM,

Është faktori i modulimit të amplitudës.

Nga shprehja (4.2) rezulton se sinjali AM është produkt i mbështjelljes dhe funksionit harmonik. Faktori i modulimit të amplitudës karakterizon thellësia e modulimit dhe përgjithësisht përshkruhet me shprehjen

. (4.3)

Natyrisht, kur sinjali është vetëm një valë bartëse.

Për një analizë më të detajuar të karakteristikave të sinjaleve AM, le të shqyrtojmë sinjalin më të thjeshtë AM, në të cilin një lëkundje harmonike vepron si një sinjal modulues.

, (4.4)

ku, - respektivisht amplituda dhe frekuenca e sinjalit modulues (kontrollues), dhe. Në këtë rast, sinjali përshkruhet nga shprehja

, (4.5)

dhe quhet sinjal modulimi i amplitudës së një toni.

Në fig. 4.2 tregon formën e valës së brezit bazë, formën e valës bartëse dhe formën e valës.

Për një sinjal të tillë, koeficienti i thellësisë së modulimit të amplitudës është

Duke përdorur relacionin e njohur trigonometrik

pas transformimeve të thjeshta marrim

Shprehja (4.6) përcakton përbërjen spektrale të një sinjali AM me një ton. Termi i parë është një formë vale e pamoduluar (forma valore bartëse). Termat e dytë dhe të tretë korrespondojnë me komponentë të rinj harmonikë, të cilët u shfaqën si rezultat i modulimit të amplitudës së lëkundjes së bartësit; frekuenca e këtyre dridhjeve dhe quhen frekuenca të anës së poshtme dhe të sipërme, dhe vetë komponentët quhen frekuenca e anës së poshtme dhe të sipërme.

Amplituda e këtyre dy lëkundjeve janë të njëjta dhe arrijnë në

, (4.7)

Në fig. 4.3 tregon spektrin e amplitudës së një sinjali AM me një ton. Nga kjo figurë rezulton se amplituda e komponentëve anësore janë të vendosura në mënyrë simetrike në lidhje me amplituda dhe fazën fillestare të valës bartëse. Natyrisht, gjerësia e spektrit të një sinjali AM me një ton është e barabartë me dyfishin e frekuencës së sinjalit të kontrollit

Në rastin e përgjithshëm, kur sinjali i kontrollit karakterizohet nga një spektër arbitrar i përqendruar në brezin e frekuencës nga në, natyra spektrale e sinjalit AM nuk ndryshon rrënjësisht nga ai me një ton.

Në fig. 4.4 tregon spektrat e sinjalit të kontrollit dhe sinjalin me modulim amplitudë. Ndryshe nga një sinjal AM me një ton të vetëm, spektri i një sinjali arbitrar AM përfshin brezat anësor të poshtëm dhe të sipërm. Në këtë rast, brezi anësor i sipërm është një kopje e spektrit të sinjalit të kontrollit, i zhvendosur përgjatë boshtit të frekuencës nga

vlera, dhe shiriti anësor i poshtëm është një shfaqje zekal e asaj të sipërme. Natyrisht, gjerësia e spektrit të një sinjali arbitrar AM është

ato. e barabartë me dyfishin e frekuencës së sipërme të ndërprerjes së sinjalit të kontrollit.

Le të kthehemi te sinjali i modulimit të amplitudës me një ton dhe të gjejmë karakteristikat e tij të energjisë. Fuqia mesatare e sinjalit AM gjatë periudhës së sinjalit të kontrollit përcaktohet nga formula:

. (4.9)

Që, a, kemi vënë , ku. Zëvendësimi i shprehjes (4.6) në (4.9), pas transformimeve të thjeshta, por mjaft të rënda, duke marrë parasysh faktin se dhe duke përdorur marrëdhëniet trigonometrike

Këtu, termi i parë karakterizon fuqinë mesatare të dridhjes së bartësit, dhe e dyta - fuqinë mesatare totale të komponentëve anësore, d.m.th.

Meqenëse fuqia mesatare totale e komponentëve anësor ndahet në mënyrë të barabartë midis pjesës së poshtme dhe të sipërme, e cila rrjedh nga (4.7), rrjedh nga kjo

Kështu, më shumë se gjysma e fuqisë (duke marrë parasysh këtë) shpenzohet në transmetimin e valës bartëse në sinjalin AM sesa në transmetimin e komponentëve anësore. Meqenëse informacioni është i ngulitur pikërisht në komponentët anësore, transmetimi i komponentit të dridhjes së bartësit është jopraktik nga pikëpamja energjetike. Kërkimi i metodave më efektive të përdorimit të parimit të modulimit të amplitudës çon në sinjale të modulimit të amplitudës të balancuar dhe me një brez të vetëm.

4.3. Sinjalet e balancuara dhe SSB

Sinjalet e modulimit të amplitudës së balancuar (BAM) karakterizohen nga mungesa e një komponenti të dridhjeve të bartësit në spektër. Le të vazhdojmë drejtpërdrejt në shqyrtimin e sinjaleve të modulimit të balancuar me një ton, kur një sinjal harmonik i formës (4.4) vepron si një lëkundje kontrolli. Përjashtimi nga (4.6) i komponentit të dridhjes së bartësit

çon në rezultat

Le të llogarisim fuqinë mesatare të sinjalit të modulimit të balancuar. Zëvendësimi i (4.12) në (4.9) pas transformimeve jep shprehjen

.

Natyrisht, fitimi i energjisë kur përdorni sinjale të balancuara të modulimit në krahasim me modulimin klasik të amplitudës do të jetë i barabartë me

Në këtë rast, fitimi është.

Në fig. 4.5 tregon një nga variantet e diagramit bllok të gjeneratorit të sinjalit të modulimit të amplitudës së balancuar. Formuesi përmban:

• Inv1, Inv2 - invertorët e sinjalit (pajisjet që ndryshojnë polaritetin e tensioneve në të kundërtën);
• AM1, AM2 - modulatorët e amplitudës;
• SM - mbledhës.

Lëkundja e frekuencës së bartësit furnizohet drejtpërdrejt në hyrjet e modulatorëve AM1 dhe AM2. Sa i përket sinjalit të kontrollit, ai shkon drejtpërdrejt në hyrjen e dytë AM1, dhe në hyrjen e dytë AM2 përmes inverterit Inv1. Si rezultat, lëkundjet e formës formohen në daljet e modulatorëve

Hyrjet e grumbulluesit marrin, përkatësisht, lëkundjet dhe ... Sinjali që rezulton në daljen e grumbulluesit do të jetë

Në rastin e modulimit të amplitudës me një ton, shprehja (4.13) merr formën

Duke përdorur formulën për prodhimin e kosinuseve, pas shndërrimeve fitojmë

i cili, deri në një faktor konstant, përkon me (4.12). Natyrisht, gjerësia e spektrit të sinjaleve BAM është e barabartë me gjerësinë e spektrit të sinjaleve AM.

Modulimi i balancuar i amplitudës eliminon transmetimin e valëve bartëse, duke rezultuar në fitimin e energjisë. Megjithatë, të dy shiritat anësor (shiritat anësore në rastin e një ton AM të vetëm) mbajnë të njëjtin informacion. Kjo sugjeron një përfundim në lidhje me këshillueshmërinë e gjenerimit dhe transmetimit të sinjaleve me një nga brezat anësor të shtypur. Në këtë rast, vijmë te modulimi i amplitudës së brezit të vetëm anësor (OAM).

Nëse një nga komponentët anësor (të themi, komponenti i sipërm anësor) përjashtohet nga spektri i sinjalit BAM, atëherë në rastin e një sinjali kontrolli harmonik, marrim

Meqenëse fuqia mesatare e sinjalit BAM ndahet në mënyrë të barabartë midis komponentëve anësor, është e qartë se fuqia mesatare e sinjalit OAM do të jetë

Fitimi i energjisë në krahasim me modulimin e amplitudës do të jetë

dhe në të do të jetë e barabartë.

Formimi i një sinjali AM me një brez të vetëm mund të kryhet në bazë të kondicionerëve të sinjalit të modulimit të balancuar. Diagrami bllok i një gjeneratori të sinjalit AM me një brez të vetëm është paraqitur në Fig. 4.6.

Kondicioneri i sinjalit SSB përfshin:

Sinjalet e mëposhtme merren në hyrjet BAM1:

Pastaj, në daljen e tij, në përputhje me (4.15), gjenerohet një sinjal

Sinjalet merren në hyrjet e BAM2

dhe .

Nga dalja e BAM2, lëkundja e përshkruar në përputhje me (4.14) hiqet me zëvendësimin e kosinusit me sinus.

Duke marrë parasysh relacionin e njohur trigonometrik

sinjali dalës i BAM2 konvertohet në formë

Shtimi i sinjaleve (4.17) dhe (4.18) në grumbulluesin SM jep

i cili, deri në një faktor konstant, përkon me (4.16). Sa i përket karakteristikave spektrale, gjerësia e spektrit të sinjaleve OAM është sa gjysma e spektrit të sinjaleve AM ose BAM.

Kështu, me të njëjtin brez AM dhe me një brez të vetëm, AM siguron një fitim të konsiderueshëm energjie në krahasim me AM klasik dhe modulimin e balancuar. Në të njëjtën kohë, zbatimi i sinjaleve të modulimit të amplitudës së balancuar dhe me një brez të vetëm anësor shoqërohet me disa vështirësi që lidhen me nevojën për të rivendosur valën bartëse gjatë përpunimit të sinjaleve në anën marrëse. Ky problem zgjidhet nga pajisjet e sinkronizimit të anëve transmetuese dhe marrëse, gjë që në përgjithësi çon në ndërlikimin e pajisjes.

4.4. Sinjalet e moduluara me kënd të vazhdueshëm

4.4.1. Përgjithësimi i sinjaleve të moduluara nga këndi

Në seksionin e mëparshëm, u konsiderua procedura e modulimit, kur parametri i informacionit ndryshoi në përputhje me ligjin e sinjalit të kontrollit (modulues) ishte amplituda e valës bartëse. Sidoqoftë, përveç amplitudës, dridhja e bartësit karakterizohet gjithashtu nga frekuenca dhe faza fillestare

ku është faza totale e valës bartëse, e cila përcakton vlerën aktuale të këndit të fazës.

Ndryshimi ose ose sipas sinjalit të kontrollit korrespondon modulimi këndor... Kështu, koncepti i modulimit këndor i përfshin të dyja frekuenca(Kupa e Botës) dhe faza Modulimi (FM).

Le të shqyrtojmë marrëdhëniet analitike të përgjithësuara për sinjalet me modulimin e këndit. Në modulimi i frekuencës në përputhje me sinjalin e kontrollit, frekuenca e menjëhershme e lëkundjes së bartësit ndryshon në intervalin nga frekuenca më e ulët në frekuencat e ndërprerjes

Vlera më e madhe e devijimit të frekuencës nga quhet devijimi frekuenca

.

Nëse frekuencat e ndërprerjes janë të vendosura në mënyrë simetrike në lidhje me, atëherë devijimi i frekuencës

. (4.22)

Është ky rast i modulimit të frekuencës që do të shqyrtohet në vijim.

Ligji total i ndryshimit të fazës përcaktohet si integral i frekuencës së menjëhershme. Pastaj, duke marrë parasysh (4.21) dhe (4.22), mund të shkruajmë

Duke zëvendësuar (4.23) në (4.20), marrim një shprehje analitike të përgjithësuar për sinjalin me modulim të frekuencës

Afati është komponenti i modulimit të frekuencës së fazës totale. Është e lehtë të sigurohesh për këtë faza e plotë ndryshimet e sinjalit të moduluara me frekuencë sipas ligjit integral nga.

Në modulimi fazor, në përputhje me sinjalin modulues, faza fillestare e lëkundjes së bartësit ndryshon në intervalin nga vlerat kufitare të poshtme në ato të sipërme të fazës

Devijimi më i madh i zhvendosjes së fazës nga quhet devijimi fazor. Nëse dhe janë të vendosura në mënyrë simetrike në lidhje me, atëherë ... Në këtë rast, faza totale e sinjalit të moduluar fazor është

Më pas, duke zëvendësuar (4.26) në (4.20), marrim një shprehje analitike të përgjithësuar për sinjalin me modulim fazor

Le të shqyrtojmë se si ndryshon frekuenca e menjëhershme e sinjalit gjatë modulimit të fazës. Dihet se frekuenca e menjëhershme dhe fusha aktuale janë

faza janë të lidhura nga relacioni

.

Duke zëvendësuar formulën (4.26) në këtë shprehje dhe duke kryer operacionin e diferencimit, marrim

ku - komponenti i frekuencës për shkak të pranisë së modulimit fazor të lëkundjes së bartësit (4.20).

Kështu, një ndryshim në fazën fillestare të valës bartëse çon në një ndryshim në vlerat e menjëhershme të frekuencës sipas ligjit të derivatit kohor.

Zbatimi praktik i pajisjeve për gjenerimin e sinjaleve të modulimit këndor mund të kryhet me një nga dy metodat: direkte ose indirekte. Në metodën direkte, në përputhje me ligjin e ndryshimit të sinjalit të kontrollit, ndryshohen parametrat e qarkut oscilues të oshilatorit bartës. Sinjali i daljes më pas modulohet me frekuencë. Për të marrë një sinjal të modulimit të fazës, një qark diferencues ndizet në hyrjen e modulatorit të frekuencës.

Sinjalet e modulimit të fazës me metodën direkte formohen duke ndryshuar parametrat e qarkut oscilues të amplifikatorit të lidhur me daljen e oshilatorit bartës. Për të kthyer sinjalet e modulimit të fazës në një sinjal të modulimit të frekuencës, luhatja e kontrollit zbatohet në hyrjen e modulatorit të fazës nëpërmjet një qarku integrues.

Metodat indirekte nuk nënkuptojnë një ndikim të drejtpërdrejtë të sinjalit të kontrollit në parametrat e qarkut oscilues. Një nga metodat indirekte bazohet në shndërrimin e sinjaleve të moduluara me amplitudë në sinjale të modulimit fazor, dhe ato, nga ana tjetër, në sinjale të modulimit të frekuencës. Më në detaje, çështjet e formimit të sinjaleve të modulimit të frekuencës dhe fazës do të diskutohen më poshtë.

4.4.2. Sinjalet e moduluara me frekuencë

Ne e fillojmë analizën tonë të karakteristikave të sinjaleve të moduluara këndore duke parë modulimin e frekuencës me një ton. Sinjali i kontrollit në këtë rast është një lëkundje e një amplitude njësi (ai gjithmonë mund të reduktohet në këtë formë)

, (4.29)

dhe parametri i moduluar i valës bartëse është frekuenca e çastit. Pastaj, duke zëvendësuar (4.29) në (4.24), marrim:

Pas kryerjes së operacionit të integrimit, arrijmë në shprehjen e mëposhtme për sinjalin e modulimit të frekuencës me një ton

Qëndrimi

thirrur indeks modulimi i frekuencës dhe ka kuptimin fizik të pjesës së devijimit të frekuencës për njësi të frekuencës së sinjalit modulues. Kështu për shembull, nëse devijimi i frekuencës së bartësit në MHz është , dhe frekuenca e sinjalit të kontrollit është kHz, atëherë indeksi i modulimit të frekuencës do të jetë. Në shprehjen (4.30), faza fillestare nuk merret parasysh se nuk ka rëndësi themelore.

Diagrami i kohës së sinjalit për FM me një ton është paraqitur në Fig. 4.7

Ne do të fillojmë të shqyrtojmë karakteristikat spektrale të sinjalit FM me një rast të veçantë i vogël indeksi i modulimit të frekuencës. Duke përdorur raportin

përfaqësojmë (4.30) në formën

Që atëherë mund të përdorni paraqitjet e përafërta

dhe shprehja (4.31) merr formën

Duke përdorur relacionin e njohur trigonometrik

dhe duke vendosur dhe, marrim:

Kjo shprehje i ngjan shprehjes (4.6) për një sinjal AM me një ton. Dallimi është se nëse në një sinjal AM me një ton fazat fillestare të komponentëve anësore janë janë të njëjta, pastaj në një sinjal FM me një ton në indekset e modulimit të frekuencës së ulët ato ndryshojnë nga një kënd, d.m.th. janë në antifazë.

Diagrami spektral i një sinjali të tillë është paraqitur në Fig. 4.8

Vlerat e fazës fillestare të përbërësve anësor tregohen në kllapa. Natyrisht, gjerësia e spektrit të sinjalit FM në indekse të vogla të modulimit të frekuencës është e barabartë me

.

Sinjalet me modulim me frekuencë të ulët përdoren rrallë në inxhinierinë praktike të radios.

Në sistemet reale të inxhinierisë radio, indeksi i modulimit të frekuencës tejkalon ndjeshëm unitetin.

Për shembull, në sistemet moderne të komunikimit celular analog që përdorin sinjale të modulimit të frekuencës për transmetimin e mesazheve zanore në frekuencën e sipërme të sinjalit të të folurit në kHz dhe devijimin e frekuencës kHz, indeksi, siç shihet lehtë, arrin një vlerë prej ~ 3-4. Në sistemet e transmetimit VHF, indeksi i modulimit të frekuencës mund të kalojë një vlerë të barabartë me 10. Prandaj, le të shqyrtojmë karakteristikat spektrale të sinjaleve FM në vlera arbitrare të vlerës.

Le të kthehemi te shprehja (4.32). Janë të njohura llojet e mëposhtme të dekompozimit

ku është funksioni Bessel i llojit të parë të rendit të th.

Duke zëvendësuar këto shprehje në (4.32), pas transformimeve të thjeshta, por mjaft të rënda duke përdorur marrëdhëniet tashmë të përmendura në mënyrë të përsëritur të produkteve të kosinusit dhe sinusit, marrim

(4.36)

ku .

Shprehja që rezulton është zbërthimi i një sinjali FM me një ton në komponentë harmonikë, d.m.th. spektri i amplitudës. Termi i parë i kësaj shprehjeje është komponenti spektral i lëkundjes së frekuencës bartëse me një amplitudë ... Shuma e parë e shprehjes (4.35) karakterizon përbërësit anësor me amplituda dhe frekuenca, d.m.th. brezi anësor i poshtëm, dhe shuma e dytë është brezat anësor me amplituda dhe frekuenca, d.m.th. brezi i sipërm anësor i spektrit.

Diagrami spektral i sinjalit FM për një sinjal arbitrar është paraqitur në Fig. 4.9.

Le të analizojmë natyrën e spektrit të amplitudës së sinjalit FM. Para së gjithash, vërejmë se spektri është simetrik në lidhje me frekuencën e dridhjeve të bartësit dhe teorikisht është i pafund.

Përbërësit e shiritave anësore janë të vendosura në një distancë Ω nga njëri-tjetri, dhe amplituda e tyre varen nga indeksi i modulimit të frekuencës. Dhe së fundi, për përbërësit spektralë të frekuencave të anës së poshtme dhe të sipërme me indekse çift, fazat fillestare përkojnë, dhe për komponentët spektralë me indekse tek ata ndryshojnë nga një kënd.

Tabela 4.1 tregon vlerat e funksionit Bessel për të ndryshme i dhe . Le t'i kushtojmë vëmendje komponentit të dridhjes së bartësit. Amplituda e këtij komponenti është ... Nga tabela 4.1 rrjedh se në amplitudë, d.m.th. komponenti spektral i dridhjes së bartësit në spektrin e sinjalit FM mungon. Por kjo nuk do të thotë se nuk ka lëkundje bartëse në sinjalin FM (4.30). Energjia e dridhjes së bartësit thjesht rishpërndahet midis përbërësve të brezave anësore.

Tabela 4.1

Siç u theksua tashmë më lart, spektri FM - sinjali është teorikisht i pafund. Në praktikë, gjerësia e brezit të pajisjeve radio është gjithmonë e kufizuar. Le të vlerësojmë gjerësinë praktike të spektrit në të cilin riprodhimi i sinjalit FM mund të konsiderohet i pa shtrembëruar.

Fuqia mesatare e sinjalit FM përcaktohet si shuma e fuqive mesatare të komponentëve spektralë

Llogaritjet treguan se rreth 99% e energjisë së sinjalit FM është e përqendruar në komponentët e frekuencës me numra. Kjo do të thotë se komponentët e frekuencës me numra mund të neglizhohet. Pastaj gjerësia praktike e spektrit për një FM me një ton, duke marrë parasysh simetrinë e tij në lidhje me

dhe për vlera të mëdha

ato. e barabartë me dyfishin e devijimit të frekuencës.

Kështu, gjerësia e spektrit të sinjalit FM është afërsisht në herë më e madhe se gjerësia e spektrit të sinjalit AM. Në të njëjtën kohë, ai përdoret për transmetimin e informacionit gjithë energjinë sinjal. Ky është avantazhi i sinjaleve FM mbi sinjalet AM.

4.5. Sinjalet e moduluara diskrete

Sinjalet e mësipërme me modulim të vazhdueshëm përdoren kryesisht në transmetimet radio, radiotelefonia, televizioni dhe të tjera. Në të njëjtën kohë, kalimi në teknologjitë dixhitale në inxhinierinë radio, përfshirë fushat e sipërpërmendura, ka çuar në përdorimin e gjerë të sinjaleve me modulim ose manipulim diskret. Meqenëse historikisht, sinjalet diskrete të modulimit u përdorën për herë të parë për të transmetuar mesazhe telegrafike, sinjale të tilla quhen gjithashtu sinjale telegrafike amplitude (AT), frekuencë (FT) dhe fazore (FT). Më poshtë, kur përshkruhen sinjalet përkatëse, kjo shkurtim do të përdoret për t'i dalluar ato nga sinjalet me modulim të vazhdueshëm.

4.5.1. Sinjalet e moduluara me amplitudë diskrete

Sinjalet e modulimit të amplitudës diskrete karakterizohen në atë që amplituda e formës valore bartëse ndryshon në përputhje me një sinjal kontrolli, i cili është një sekuencë pulsesh, zakonisht në formë drejtkëndore. Gjatë studimit të karakteristikave të sinjaleve me modulim të vazhdueshëm, një sinjal harmonik u konsiderua si një sinjal kontrolli. Për analogji me këtë, për sinjalet me modulim diskret si sinjal kontrolli, ne përdorim një sekuencë periodike pulsesh drejtkëndëshe

Natyrisht, siç vijon nga (4.39), kohëzgjatja e pulsit është dhe cikli i punës.

Në fig. 4.10 tregon diagramet e sinjalit të kontrollit, lëkundjet e bartësit dhe sinjalin e kyçur të zhvendosjes së amplitudës. Në vijim, do të supozojmë se amplituda e pulseve të sinjalit të kontrollit është e barabartë, dhe faza fillestare e lëkundjes së bartësit. Atëherë sinjali me modulim të amplitudës diskrete mund të shkruhet si më poshtë

Më parë, u mor zgjerimi i një sekuence pulsesh drejtkëndëshe në serinë Fourier (2.13). Për rastin në shqyrtim dhe shprehja (2.13) merr formën

Duke zëvendësuar (4.41) në (4.40) dhe duke përdorur formulën për prodhimin e kosinuseve, marrim:

Në fig. 4.11 tregon spektrin e amplitudës së një amplitude sinjali të moduluar nga një sekuencë pulsesh drejtkëndëshe. Spektri përmban një komponent të frekuencës bartëse me një amplitudë dhe dy breza anësor, secila prej të cilave përbëhet nga një numër i pafund komponentësh harmonikë të vendosur në frekuenca, amplituda e të cilave ndryshon sipas ligjit. ... Brezat anësore, si në rastin e AM të vazhdueshme, janë të pasqyruara në lidhje me komponentin spektral të frekuencës bartëse. Zerot e spektrit të amplitudës së sinjalit AT korrespondojnë me zerot e spektrit të amplitudës së sinjalit, por zhvendosen majtas dhe djathtas.

Për shkak të faktit se pjesa kryesore e energjisë së sinjalit të kontrollit është e përqendruar brenda lobit të parë të spektrit, gjerësia praktike e spektrit në rastin në shqyrtim, bazuar në Fig. 4.11 mund të përkufizohet si

. (4.43)

Ky rezultat është në përputhje me llogaritjet e spektrit të dhëna në [L.4], ku tregohet se pjesa më e madhe e fuqisë është e përqendruar në komponentët anësore me frekuenca dhe.

4.5.2. Sinjalet e moduluara me frekuencë diskrete

Kur analizoni sinjale me modulim këndor diskret, është e përshtatshme të përdorni një sekuencë periodike të pulseve drejtkëndore të formës "meander" si një sinjal modulues. Pastaj sinjali i kontrollit në intervalin kohor merr vlerën , dhe në intervalin kohor - vlera. Përsëri, si në analizën e sinjaleve AT, do të supozojmë.

Siç vijon nga nënseksioni 4.3.1, një sinjal me modulim të frekuencës përshkruhet me shprehjen (4.24). Më pas, duke marrë parasysh faktin se në interval sinjali i kontrollit, dhe në interval sinjali i kontrollit, pas kryerjes së operacionit të integrimit, marrim shprehjen për sinjalin QT.

Figura 4.12 tregon diagramet e kohës së sinjalit të kontrollit, formën e valës së bartësit dhe sinjalin e modulimit të frekuencës diskrete.

Nga ana tjetër, sinjali FT, siç vijon nga Fig. 4.12, mund të përfaqësohet nga shuma e dy sinjaleve të modulimit të amplitudës diskrete dhe, frekuencat e lëkundjeve të bartësve të të cilave janë përkatësisht të barabarta

,

Një lloj tjetër i zakonshëm i modulimit që përdoret në komunikimet radio është modulimi i frekuencës (FM), në të cilin frekuenca e bartësit ndryshon në përputhje me sinjalin e brezit bazë (Figura 15.1).

Oriz. 15.1. Modulimi i frekuencës.

Vini re se amplituda e bartësit mbetet konstante ndërsa frekuenca ndryshon.

Devijimi i frekuencës

Devijimi i frekuencës është shpejtësia me të cilën ndryshon frekuenca e bartësit kur niveli i sinjalit ndryshon me 1 V. Devijimi i frekuencës matet në kilohertz për volt (kHz / V). Supozoni, për shembull, që një bartës 1000 kHz do të modulohet me një sinjal me valë katrore 5 V (Figura 15.2). Le të supozojmë gjithashtu se devijimi i frekuencës është 10 kHz / V. Pastaj, në intervalin kohor nga A në B, frekuenca e bartësit do të rritet me 5 · 10 = 50 kHz (produkti i amplitudës së sinjalit dhe devijimit të frekuencës) dhe do të bëhet e barabartë me 1000 kHz + 50 kHz = 1050 kHz. Në intervalin kohor nga B në C, frekuenca e bartësit do të ndryshojë me të njëjtën sasi, përkatësisht me 5 · 10 = 50 kHz, por këtë herë në drejtim negativ me një ulje të frekuencës së bartësit në 1000 - 50 = 950 kHz.

Oriz. 15.2.

Devijimi maksimal

Ndryshimi në frekuencën e bartësit me një ndryshim në nivelin e sinjalit duhet të kufizohet në një vlerë të caktuar maksimale, tejkalimi i së cilës është i papranueshëm. Kjo vlerë quhet devijimi maksimal. Për shembull, transmetimet e BBC FM përdorin një devijim frekuence prej 15 kHz / V dhe një devijim maksimal prej 75 kHz. Vlera maksimale e sinjalit modulues përcaktohet nga devijimi maksimal i lejuar.

Devijimi maksimal ± 75

Sinjali maksimal = -------------- = - = ± 5V

Devijimi i frekuencës 15

ose, me fjalë të tjera, 5 V në rajonin pozitiv ose negativ.

Frekuencat anësore dhe gjerësia e brezit

Nëse transportuesi modulohet me frekuencë me një sinjal harmonik, gjenerohet një numër i pakufizuar frekuencash anësore. Amplituda e komponentëve anësor zvogëlohet gradualisht ndërsa frekuenca e këtyre komponentëve largohet nga frekuenca e bartësit.

Kështu, për të akomoduar të gjitha brezat anësore, gjerësia e brezit të sistemit FM duhet të jetë e pafundme. Në praktikë, komponentët e brezit anësor me amplitudë të vogël të sinjalit FM mund të hidhen poshtë pa paraqitur ndonjë shtrembërim të dukshëm. Për shembull, transmetimet e BBC FM kryhen duke përdorur një gjerësi brezi 250 kHz.

KrahasimiJAM- dhe sistemet e modulimit FM

Frekuenca e amplitudës

modulimi i modulimit

1. Amplituda e bartësit Ndryshon së bashku Mbetet

Me një konstante sinjali

2. Frekuenca anësore Dy për çdo Infinit

Frekuencat në numrin e spektrit

Sinjali

3. Gjerësia e zënë nga gjerësia e brezit 9 kHz 250 kHz

4. Gama e frekuencës DV, SV. KB VHF

Përfitimet e modulimit të frekuencës

Transmetimi FM ka përparësitë e mëposhtme mbi transmetimin e programit AM.

1. Sistemi FM ofron cilësinë më të mirë të zërit. Kjo është për shkak të gjerësisë së brezit të madh të frekuencës së sinjalit FM, duke mbuluar një numër shumë më të madh harmonike.

2. Transmetimi FM arrin një nivel zhurme shumë të ulët. Zhurma janë sinjale të padëshiruara që shfaqen në dalje, zakonisht në formën e një ndryshimi në amplituda e bartësit. Në një sistem FM, këto sinjale eliminohen lehtësisht nga kufizimi i amplitudës së bartësit me dy drejtime. Informacioni i bartur nga frekuenca e ndryshimit ruhet plotësisht.

Kjo video flet për modulimin e frekuencës:

Vazhdojmë serinë e artikujve arsimor të përgjithshëm nën titullin e përgjithshëm “Teoria e valëve të radios”.
Në artikujt e mëparshëm, u njohëm me valët dhe antenat e radios: Le të shohim më nga afër modulimin e sinjalit të radios.

Në kuadrin e këtij neni, do të shqyrtohet modulimi analog i llojeve të mëposhtme:

• Modulimi i amplitudës
• Modulimi i amplitudës me një brez anësor
• Modulimi i frekuencës
• Modulimi linear i frekuencës
• Modulimi i fazës
• Modulimi i fazës diferenciale

Modulimi i amplitudës

Me modulimin e amplitudës, mbështjellja e amplitudave të lëkundjes së bartësit ndryshon sipas ligjit, që përkon me ligjin e mesazhit të transmetuar. Frekuenca dhe faza e valës bartëse nuk ndryshojnë në këtë rast.

Një nga parametrat kryesorë të AM është koeficienti i modulimit (M).
Indeksi i modulimit është raporti i diferencës midis vlerave maksimale dhe minimale të amplitudave të sinjalit të moduluar me shumën e këtyre vlerave (%).
E thënë thjesht, ky koeficient tregon se sa vlera e amplitudës së dridhjes së bartësit në një moment të caktuar devijon nga vlera mesatare.
Kur faktori i modulimit është më i madh se 1, ndodh efekti i mbimodulimit, duke rezultuar në shtrembërim të sinjalit.

Spektri AM

Ky spektër është karakteristik për një lëkundje moduluese të frekuencës konstante.

Në grafik, boshti X përfaqëson frekuencën, boshti Y përfaqëson amplituda.
Për AM, përveç amplitudës së frekuencës themelore të vendosur në qendër, paraqiten edhe vlerat e amplitudave në të djathtë dhe në të majtë të frekuencës së bartësit. Këto janë të ashtuquajturat vija të anës së majtë dhe të djathtë. Ato janë të ndara nga frekuenca e bartësit në një distancë të barabartë me frekuencën e modulimit.
Distanca nga shiriti i majtë në të djathtë quhet gjerësia e spektrit.
Në rastin normal, me një faktor modulimi<=1, амплитуды боковых полос меньше или равны половине амплитуды несущей.
Vetëm brezat anësor të sipërm ose të poshtëm të spektrit përmbajnë informacion të dobishëm. Komponenti kryesor spektral - bartësi, nuk mbart informacion të dobishëm. Fuqia e transmetuesit me modulim amplitudë më së shumti shpenzohet për "ngrohjen e ajrit", për shkak të mungesës së përmbajtjes informative të elementit më themelor të spektrit.

Modulimi i amplitudës me një brez anësor

Për shkak të joefikasitetit të modulimit klasik AM, u shpik modulimi AM me një brez anësor.
Thelbi i tij qëndron në heqjen e bartësit dhe një prej brezave anësor nga spektri, ndërsa i gjithë informacioni i nevojshëm transmetohet përgjatë brezit anësor të mbetur.

Por në formën e tij të pastër në transmetimin radiofonik vendas, kjo specie nuk zuri rrënjë, sepse marrësi duhet të sintetizojë bartësin me besnikëri shumë të lartë. Përdoret në pajisjet e ngjeshjes dhe radio amator.
Në transmetim, AM përdoret më shpesh me një brez anësor dhe një transportues pjesërisht të shtypur:

Me këtë modulim, raporti cilësi / efikasitet arrihet më së miri.

Modulimi i frekuencës

Një lloj modulimi analog, në të cilin frekuenca e bartësit ndryshon sipas ligjit të sinjalit modulues me frekuencë të ulët. Në këtë rast, amplituda mbetet konstante.

a) - frekuenca bartëse, b) sinjali modulues, c) rezultati i modulimit

Devijimi më i madh i frekuencës nga vlera mesatare quhet devijimi.
Në mënyrë ideale, devijimi duhet të jetë drejtpërdrejt proporcional me amplituda e formës së valës moduluese.

Spektri i moduluar i frekuencës duket si ky:

Përbëhet nga bartësi dhe që mbetet simetrikisht prej tij djathtas dhe majtas të harmonikave të brezave anësore, në një frekuencë që është shumëfish i frekuencës së lëkundjes moduluese.
Ky spektër përfaqëson dridhje harmonike. Në rastin e modulimit real, spektri ka skica më komplekse.
Dalloni ndërmjet modulimit FM me brez të gjerë dhe me brez të ngushtë.
Në brez të gjerë - spektri i frekuencave tejkalon ndjeshëm frekuencën e sinjalit modulues. Përdoret në transmetimet FM.
Në stacionet radio, përdoret kryesisht modulimi FM me brez të ngushtë, i cili kërkon akordim më të saktë të marrësit dhe, në përputhje me rrethanat, është më i mbrojtur nga ndërhyrja.
Spektrat FM me brez të gjerë dhe me brez të ngushtë janë paraqitur më poshtë.

Spektri FM me brez të ngushtë i ngjan modulimit të amplitudës, por kur faktorizoni fazën e brezave anësor, këto valë duket se kanë amplitudë konstante dhe frekuencë të ndryshueshme dhe jo frekuencë konstante dhe amplitudë të ndryshueshme (AM). Me FM me brez të gjerë, amplituda e bartësit mund të jetë shumë e vogël, duke rezultuar në efikasitet të lartë FM; kjo do të thotë se pjesa më e madhe e energjisë së transmetuar përmbahet në frekuencat anësore që mbartin informacion.

Përparësitë kryesore të FM ndaj AM janë efikasiteti i energjisë dhe imuniteti ndaj zhurmës.

Si lloj FM dallohet Modulimi Linear i Frekuencës.
Thelbi i tij qëndron në faktin se frekuenca e sinjalit bartës ndryshon në mënyrë lineare.

Rëndësia praktike e sinjaleve të moduluara me frekuencë lineare (LFM) qëndron në mundësinë e ngjeshjes së konsiderueshme të sinjalit gjatë marrjes me një rritje të amplitudës së tij mbi nivelin e zhurmës.
Cicërimat përdoren në radar.

Modulimi i fazës

Në realitet, përdoret më shumë termi kyçje me ndërrim fazor. kryesisht prodhojnë modulim të sinjaleve diskrete.
Kuptimi i FM është se faza bartëse ndryshon papritur kur vjen sinjali tjetër diskret, i ndryshëm nga ai i mëparshmi.

Nga spektri mund të shihni mungesë pothuajse të plotë të bartësit, gjë që tregon efikasitet të lartë të energjisë.
Disavantazhi i këtij modulimi është se një gabim në një simbol mund të çojë në marrjen e gabuar të të gjithë atyre të mëpasshëm.

Tastësimi i ndërrimit të fazës diferenciale

Në rastin e këtij modulimi, faza nuk ndryshon me çdo ndryshim të vlerës së pulsit modulues, por me ndryshimin e diferencës. Në këtë shembull, pas mbërritjes, çdo "1".

Avantazhi i këtij lloji të modulimit është se në rast të një gabimi aksidental në një simbol, kjo nuk sjell një zinxhir të mëtejshëm gabimesh.

Vlen të përmendet se ka edhe manipulime të kyçjes së fazës si kuadratura, e cila përdor një ndryshim fazor brenda 90 gradë dhe PM të rendit më të lartë, por shqyrtimi i tyre është përtej qëllimit të këtij artikulli.

PS: Dua të theksoj edhe një herë se qëllimi i artikujve nuk është të zëvendësojnë tekstin shkollor, por të tregojnë "në gishta" për bazat e radios.
Vetëm llojet kryesore të modulimeve konsiderohen për të krijuar një ide të temës për lexuesin.