Амплитудная модуляция

редактировать

Радиомодуляция по амплитуде волны

Анимация аудио, модулированных несущих AM и FM.

Рис. 1. Аудиосигнал (вверху) может передаваться с помощью сигнала несущей с использованием методов AM или FM.

Амплитудная модуляция (AM) - это метод модуляции, используемый в электронной связи, чаще всего для передачи сообщений с помощью радио несущая волна. При амплитудной модуляции амплитуда (мощность сигнала) несущей волны изменяется пропорционально амплитуде сигнала сообщения, такого как аудиосигнал. Этот метод отличается от угловой модуляции, в которой либо частота несущей изменяется, как в частотной модуляции, либо ее фаза, как и в фазовая модуляция.

AM был самым ранним методом модуляции, который использовался для передачи звука в радиовещании. Он был разработан в первой четверти 20-го века, начиная с экспериментов Роберто Ланделла де Моура и Реджинальда Фессендена по радиотелефону в 1900 году. Эта оригинальная форма AM иногда называется двухполосной амплитудной модуляцией (DSBAM ), потому что стандартный метод создает боковые полосы по обе стороны от несущей частоты. Однополосная модуляция использует полосовые фильтры для устранения одной из боковых полос и, возможно, сигнала несущей, что улучшает отношение мощности сообщения к общей мощности передачи, снижает требования к мощности линейных повторителей и позволяет лучше использовать полосу пропускания среды передачи.

AM по-прежнему используется во многих формах связи, помимо AM-вещания : коротковолновое радио, любительское радио, двух- путевые радиостанции, авиационная радиостанция УКВ, гражданская радиостанция и в компьютерных модемах в виде QAM.

Содержание

1 Формы
- 1.1 Обозначения ITU
2 История
- 2.1 Непрерывные волны
- 2.2 Ранние технологии
- 2.3 Вакуумные лампы
- 2.4 Односторонняя полоса
3 Упрощенный анализ стандарта AM
4 Спектр
5 Мощность и эффективность использования спектра
6 Индекс модуляции
7 Методы модуляции
- 7.1 Генерация низкого уровня
- 7.2 Генерация высокого уровня
8 Методы демодуляции
9 См. также
10 Ссылки
11 Библиография
12 Внешние ссылки

Формы

В электронике и телекоммуникациях, модуляция означает изменение некоторых аспектов непрерывного сигнала несущего сигнала с помощью несущей информацию формы волны модуляции, такой как аудиосигнал который представляет звук, или видеосигнал , который представляет изображения. В этом смысле несущая волна, которая имеет гораздо более высокую частоту, чем сигнал сообщения, несет информацию. На принимающей станции сигнал сообщения извлекается из модулированной несущей с помощью демодуляции.

. При амплитудной модуляции изменяется амплитуда или сила колебаний несущей. Например, в радиосвязи AM непрерывный радиочастотный сигнал (синусоидальная несущая ) перед передачей модулирует амплитуду звуковой волны. Аудиосигнал изменяет амплитуду несущей волны и определяет огибающую формы волны. В частотной области амплитудная модуляция создает сигнал с мощностью, сконцентрированной на несущей частоте и двух соседних боковых полосах. Каждая боковая полоса равна ширине полосы модулирующего сигнала и является зеркальным отображением другой. Поэтому стандартную AM иногда называют «двухполосной амплитудной модуляцией» (DSBAM). Однобоковая амплитудная модуляция

Недостатком всех методов амплитудной модуляции, не только стандартной AM, является то, что приемник усиливает и обнаруживает шум и электромагнитные помехи в равной пропорции. к сигналу. Увеличение отношения сигнал / шум принятого , скажем, в 10 раз (улучшение на 10 децибел ), таким образом, потребует увеличения мощности передатчика в 10 раз. отличается от частотной модуляции (FM) и цифрового радио, где эффект такого шума после демодуляции сильно снижается до тех пор, пока принимаемый сигнал значительно превышает порог для приема. По этой причине AM-вещание не является предпочтительным для музыки и высококачественного вещания, а скорее для голосовой связи и радиопередач (спорт, новости, разговорное радио и т. Д.).

AM также неэффективен в использовании энергии; не менее двух третей мощности сосредоточено в сигнале несущей. Несущий сигнал не содержит исходной передаваемой информации (голос, видео, данные и т. Д.). Однако его наличие обеспечивает простое средство демодуляции с использованием обнаружения огибающей, обеспечивая опорную частоту и фазу для извлечения модуляции из боковых полос. В некоторых системах модуляции на основе AM требуется меньшая мощность передатчика за счет частичного или полного исключения несущей, однако приемники для этих сигналов более сложны, поскольку они должны обеспечивать точный опорный сигнал несущей частоты (обычно со сдвигом до промежуточная частота ) от сильно уменьшенной "пилотной" несущей (в передаче с уменьшенной несущей или DSB-RC) для использования в процессе демодуляции. Даже при полном исключении несущей в двухполосной передаче с подавленной несущей, регенерация несущей возможна с использованием контура фазовой автоподстройки частоты Костаса. Это не работает для однополосной передачи с подавленной несущей (SSB-SC), что приводит к характерному звуку "Дональда Дака" от таких приемников при небольшой расстройке. Тем не менее однополосный AM широко используется в любительской радиосвязи и другой голосовой связи, потому что он имеет эффективность по мощности и полосе пропускания (сокращая полосу пропускания RF вдвое по сравнению со стандартным AM). С другой стороны, в средневолновом и коротковолновом вещании стандартная AM с полной несущей позволяет принимать с использованием недорогих приемников. Вещательная компания берет на себя дополнительные затраты на электроэнергию, чтобы значительно увеличить потенциальную аудиторию.

Дополнительная функция, обеспечиваемая несущей в стандартном AM, но которая теряется при передаче с подавленной несущей с одной или двумя боковыми полосами, заключается в том, что она обеспечивает опорную амплитуду. В приемнике автоматическая регулировка усиления (AGC) реагирует на несущую, так что воспроизводимый уровень звука остается в фиксированной пропорции к исходной модуляции. С другой стороны, при передачах с подавленной несущей отсутствует передаваемая мощность во время пауз в модуляции, поэтому AGC должен реагировать на пики передаваемой мощности во время пиков модуляции. Обычно это включает так называемую быструю атаку, схему медленного затухания, которая удерживает уровень АРУ в течение секунды или более после таких пиков, между слогами или короткими паузами в программе. Это очень приемлемо для радиосвязи, где сжатие аудио способствует разборчивости. Однако это абсолютно нежелательно для музыки или обычных программ телевещания, где ожидается точное воспроизведение исходной программы, включая ее различные уровни модуляции.

Простая форма амплитудной модуляции - это передача речевых сигналов от традиционного аналогового телефонного аппарата с использованием локальной линии связи с батареей. Постоянный ток, обеспечиваемый батареей центрального офиса, является несущей с частотой 0 Гц, которая модулируется микрофоном (передатчиком) в телефонном аппарате в соответствии с акустическим сигналом изо рта говорящего. Результатом является постоянный ток переменной амплитуды, переменная составляющая которого представляет собой речевой сигнал, извлеченный в центральном офисе для передачи другому абоненту.

Простая форма цифровой амплитудной модуляции, которая может использоваться для передачи двоичных данных, - это двухпозиционная манипуляция, простейшая форма амплитудной манипуляции., в котором единицы и нули представлены наличием или отсутствием носителя. Двухпозиционная манипуляция также используется радиолюбителями для передачи кода Морзе, где это известно как режим непрерывной волны (CW), даже если передача не является строго «непрерывной». Более сложная форма AM, квадратурная амплитудная модуляция, теперь чаще используется с цифровыми данными, при этом более эффективно используя доступную полосу пропускания.

Обозначения ITU

В 1982 году Международный союз электросвязи (ITU) обозначил типы амплитудной модуляции:

Обозначение	Описание
A3E	double-sideband a full-carrier - основная схема амплитудной модуляции
R3E	single-sideband уменьшенная несущая
H3E	single-sideband полная несущая
J3E	однополосная подавленная несущая
B8E	независимая боковая полоса излучение
C3F	рудиментарная боковая полоса
Lincompex	связаны компрессор и детандер (подрежим любого из вышеперечисленных режимов излучения ITU)

История

Один из примитивных предвакуумных ламповых AM-передатчиков, передатчик дуги Telefunken с 1906 г. Несущая волна генерируется 6 электрическими дугами в вертикальных трубках, подключенных к настроенной цепи. Модуляция осуществляется с помощью большого угольного микрофона (конусообразной формы) в антенном выводе.

Один из первых ламповых AM-радиопередатчиков, построенных Мейснером в 1913 году с ранней триодной лампой Роберта фон Либена.. Он использовал его в исторической передаче голоса на 36 км (24 мили) из Берлина в Науэн, Германия. Сравните его небольшой размер с указанным выше передатчиком.

Хотя AM использовался в нескольких грубых экспериментах по мультиплексному телеграфу и телефонной передаче в конце 1800-х годов, практическое развитие амплитудной модуляции является синонимом разработки между 1900 и 1920 годами "<230".>радиотелефон "передача, то есть попытка передать звук (аудио) радиоволнами. Первые радиопередатчики, называемые передатчиками с искровым разрядником, передавали информацию с помощью беспроводной телеграфии, используя импульсы несущей волны разной длины для написания текстовых сообщений в коде Морзе. Они не могли передавать звук, потому что носитель состоял из цепочек затухающих волн, импульсов радиоволн, которые уменьшались до нуля, что звучало как гудение в приемниках. Фактически они уже были модулированы по амплитуде.

Непрерывные волны

Первая передача AM была сделана канадским исследователем Реджинальдом Фессенденом 23 декабря 1900 года с использованием передатчика искрового промежутка со специально разработанным высокочастотный прерыватель 10 кГц на расстоянии 1 мили (1,6 км) на острове Кобб, штат Мэриленд, США. Его первыми переданными словами были: «Здравствуйте. Раз, два, три, четыре. Там, где вы находитесь, мистер Тиссен, идет снег?». Слова были едва различимы на фоне гудения искры.

Фессенден был важной фигурой в развитии AM-радио. Он был одним из первых исследователей, которые на основе экспериментов, подобных описанным выше, осознали, что существующая технология производства радиоволн, искровой передатчик, непригодна для амплитудной модуляции, и что новый тип передатчика, который производит синусоидальные непрерывные волны. В то время это была радикальная идея, потому что эксперты считали, что импульсная искра необходима для генерации радиоволн, и Фессенден высмеивал. Он изобрел и помог разработать один из первых передатчиков непрерывного излучения - генератор переменного тока Alexanderson, с помощью которого он сделал то, что считается первой общественной развлекательной трансляцией AM в канун Рождества 1906 года. Он также обнаружил принцип, на котором работает AM основан, гетеродинирование, и изобрел один из первых детекторов, способных выпрямлять и принимать AM, электролитический детектор или «жидкий бареттер», в 1902 году. Другое Радиодетекторы, изобретенные для беспроводной телеграфии, такие как клапан Флеминга (1904) и детектор на кристалле (1906), также оказались способными исправлять AM-сигналы, поэтому технологическим препятствием было создание AM-волн. ; получить их не было проблемой.

Ранние технологии

Ранние эксперименты по радиопередаче AM, проведенные Фессенденом Вальдемаром Поулсеном, Эрнстом Румером, Квирино Майораной, Чарльз Геррольд и Ли де Форест столкнулись с проблемой отсутствия технологии амплификации. Первые практические передатчики непрерывного действия AM были основаны либо на огромном дорогом генераторе Alexanderson, разработанном в 1906–1910 гг., Либо на версиях передатчика Poulsen arc (arc конвертер), изобретенный в 1903 году. Модификации, необходимые для передачи AM, были неуклюжими и привели к очень низкому качеству звука. Модуляция обычно осуществлялась угольным микрофоном, вставленным непосредственно в антенну или провод заземления; его переменное сопротивление изменяло ток, подаваемый на антенну. Ограниченная способность микрофона управлять мощностью сильно ограничивала мощность первых радиотелефонов; многие микрофоны имели водяное охлаждение.

Вакуумные лампы

Открытие в 1912 году усилительной способности Audion вакуумной лампы, изобретенной в 1906 году Ли де Форест, решил эти проблемы. Генератор с обратной связью на электронных лампах, изобретенный в 1912 году Эдвином Армстронгом и Александром Мейснером, был дешевым источником непрерывных волн и мог быть легко модулируется для создания AM-передатчика. Модуляцию не нужно было выполнять на выходе, но ее можно было применить к сигналу перед лампой оконечного усилителя, поэтому микрофон или другой источник звука не должен был обрабатывать большую мощность. Исследования военного времени значительно продвинули искусство модуляции AM, и после войны доступность дешевых ламп вызвала большой рост числа радиостанций, экспериментировавших с AM-передачей новостей или музыки. Электронная лампа была ответственна за рост AM-радиовещания около 1920 года, первого электронного массового развлечения. Амплитудная модуляция была практически единственным типом, который использовался для радиовещания, пока FM-вещание не началось после Второй мировой войны.

В то же время, когда появилось радио AM, телефонные компании, такие как ATT, разрабатывали другое крупное приложение для AM: отправка нескольких телефонных вызовов по одному проводу путем их модуляции на отдельных несущих частотах, называемых частотой мультиплексирование с разделением.

Однобоковая полоса

Джон Реншоу Карсон в 1915 году провел первый математический анализ амплитудной модуляции, показав, что сигнал и несущая частота, объединенные в нелинейном устройстве, создают две боковые полосы по обе стороны от несущей. частота, и прохождение модулированного сигнала через другое нелинейное устройство извлечет исходный сигнал основной полосы частот. Его анализ также показал, что для передачи аудиосигнала была необходима только одна боковая полоса, и Карсон 1 декабря 1915 г. запатентовал однополосную модуляцию (SSB). Этот более продвинутый вариант амплитудной модуляции был принят ATT для longwave трансатлантическая телефонная связь с 7 января 1927 года. После Второй мировой войны она была разработана военными для связи с самолетами.

Упрощенный анализ стандартного AM

Иллюстрация амплитудной модуляции

Несущая волна (синусоида ) с частотой f c и амплитудой A выражается как

c (t) = A sin ⁡ (2 π fct) {\ displaystyle c (t) = A \ sin (2 \ pi f_ {c} t) \,}

{\ displaystyle c (t) = A \ sin (2 \ pi f_ {c} t) \, }

сигнал сообщения, например звуковой сигнал, который используется для модуляции несущей, равен m (t) и имеет частоту f m, намного ниже, чем f c:

m (t) = M cos ⁡ (2 π fmt + ϕ) Знак равно A м соз ⁡ (2 π fmt + ϕ) {\ displaystyle m (t) = M \ cos \ left (2 \ pi f_ {m} t + \ phi \ right) = Am \ cos \ left (2 \ pi f_ {m} t + \ phi \ right) \,}

m(t)=M\cos \left(2\pi f_{m}t+\phi \right)=Am\cos \left(2\pi f_{ m}t+\phi \right)\,

где m - амплитудная чувствительность, M - амплитуда модуляции. Если m < 1, (1 + m(t)/A) is always positive for undermodulation. If m>1, то возникает перемодуляция, и восстановление сигнала сообщения из переданного сигнала приведет к потере исходного сигнала. Амплитудная модуляция возникает, когда несущая c (t) умножается на положительную величину (1 + m (t) / A):

y (t) = [1 + m (t) A] c (t) = [ 1 + м соз ⁡ (2 π fmt + ϕ)] грех ⁡ (2 π fct) {\ displaystyle {\ begin {align} y (t) = \ left [1 + {\ frac {m (t)} {A}} \ right] c (t) \\ = \ left [1 + m \ cos \ left (2 \ pi f_ {m} t + \ phi \ right) \ right] A \ sin \ left (2 \ pi f_ {c} t \ right) \ end {align}}}

{\ displaystyle { \ begin {align} y (t) = \ left [1 + {\ frac {m (t)} {A}} \ right] c (t) \\ = \ left [1 + m \ cos \ left (2 \ pi f_ {m} t + \ phi \ right) \ right] A \ sin \ left (2 \ pi f_ {c} t \ right) \ end {align}}}

В этом простом случае m идентично индексу модуляции, обсуждаемому ниже. При m = 0,5 амплитудно-модулированный сигнал y (t), таким образом, соответствует верхнему графику (обозначенному «50% -ная модуляция») на рисунке 4.

Использование тождеств простафереза , y (t) можно показать как сумму трех синусоид:

y (t) = A sin ⁡ (2 π fct) + 1 2 A m [sin ⁡ (2 π [fc + fm] t + ϕ) + sin ⁡ (2 π [fc - fm] t - ϕ)]. {\ displaystyle y (t) = A \ sin (2 \ pi f_ {c} t) + {\ frac {1} {2}} Am \ left [\ sin \ left (2 \ pi \ left [f_ {c } + f_ {m} \ right] t + \ phi \ right) + \ sin \ left (2 \ pi \ left [f_ {c} -f_ {m} \ right] t- \ phi \ right) \ right]. \,}

{\ displaystyle y (t) = A \ sin (2 \ pi f_ {c} t) + {\ frac {1} {2}} Am \ left [\ sin \ left (2 \ pi \ left [f_ {c} + f_ {m} \ right]] t + \ phi \ right) + \ sin \ left (2 \ pi \ left [f_ {c} -f_ {m} \ right] t- \ phi \ right) \ right]. \,}

Следовательно, модулированный сигнал состоит из трех компонентов: несущей волны c (t), которая не изменяется по частоте, и двух боковых полос с частотами немного выше и ниже несущей частоты f c.

Спектр

Рис. 2. Двусторонние спектры сигналов основной полосы и AM.

Полезный сигнал модуляции m (t) обычно более сложен, чем одиночная синусоида, как описано выше. Однако по принципу разложения Фурье m (t) может быть выражено как сумма набора синусоидальных волн различных частот, амплитуд и фаз. Произведя умножение 1 + m (t) на c (t), как указано выше, результат состоит из суммы синусоидальных волн. Опять же, несущая c (t) присутствует без изменений, но каждая частотная составляющая m в f i имеет две боковые полосы на частотах f c + f i и f c - f i. Совокупность первых частот выше несущей называется верхней боковой полосой, а те, что ниже, составляют нижнюю боковую полосу. Модуляция m (t) может рассматриваться как состоящая из равного сочетания положительных и отрицательных частотных составляющих, как показано в верхней части рисунка 2. Можно рассматривать боковые полосы как ту модуляцию m (t), которая просто сдвинута по частоте. на f c, как показано в правом нижнем углу рисунка 2.

Рисунок 3: спектрограмма голосового вещания AM показывает две боковые полосы (зеленые) по обе стороны от несущая (красный) с течением времени в вертикальном направлении.

Кратковременный спектр модуляции, изменяющийся, например, для человеческого голоса, частотный состав (горизонтальная ось) может быть нанесен на график как функция времени (вертикальная ось), как на рис. 3. Можно снова увидеть, что по мере изменения содержания частоты модуляции верхняя боковая полоса генерируется в соответствии с теми частотами, которые смещены выше несущей частоты, и то же самое содержание отображается в зеркальном отображении в нижней боковой полосе. ниже несущей частоты. Все время сама несущая остается постоянной и имеет большую мощность, чем общая мощность боковой полосы.

Мощность и эффективность использования спектра

Ширина полосы РЧ AM-передачи (см. Рисунок 2, но только с учетом положительных частот) вдвое превышает ширину полосы модуляции (или «baseband ") сигнала, поскольку каждая верхняя и нижняя боковые полосы вокруг несущей частоты имеют ширину полосы, равную самой высокой частоте модуляции. Хотя полоса пропускания AM-сигнала уже, чем у сигнала, использующего частотную модуляцию (FM), она вдвое шире, чем у методов однополосной ; таким образом, его можно рассматривать как спектрально неэффективное. Таким образом, в пределах полосы частот может быть размещено только половина передач (или «каналов»). По этой причине в аналоговом телевидении используется вариант односторонней полосы (известная как рудиментарная боковая полоса, что является своего рода компромиссом с точки зрения ширины полосы), чтобы уменьшить требуемый разнос каналов.

Другое улучшение по сравнению со стандартным AM достигается за счет уменьшения или подавления несущей в модулированном спектре. На рисунке 2 это пик между боковыми полосами; даже при полной (100%) модуляции синусоидальной волны мощность несущей в два раза выше, чем в боковых полосах, но она не несет уникальной информации. Таким образом, имеется большое преимущество в эффективности уменьшения или полного подавления несущей, либо в сочетании с устранением одной боковой полосы (однополосная передача с подавленной несущей ), либо с оставшимися обеими боковыми полосами (двойная боковая полоса подавленный носитель ). Хотя эти передачи с подавленной несущей эффективны с точки зрения мощности передатчика, они требуют более сложных приемников, использующих синхронное обнаружение и регенерацию несущей частоты. По этой причине стандарт AM продолжает широко использоваться, особенно при широковещательной передаче, чтобы можно было использовать недорогие приемники, использующие обнаружение огибающей. Даже (аналоговое) телевидение с (в значительной степени) подавленной нижней боковой полосой включает в себя достаточную мощность несущей для использования обнаружения огибающей. Но для систем связи, где можно оптимизировать и передатчики, и приемники, подавление как одной боковой полосы, так и несущей представляет собой чистое преимущество и часто используется.

Техника, широко используемая в широковещательных AM-передатчиках, представляет собой приложение габбургской несущей, впервые предложенное в 1930-х годах, но непрактичное с доступной тогда технологией. Во время периодов низкой модуляции мощность несущей будет уменьшена и вернется к полной мощности в периоды высоких уровней модуляции. Это снижает общую потребляемую мощность передатчика и наиболее эффективно для программ речевого типа. С конца 80-х годов производители передатчиков используют различные торговые марки для его реализации.

Индекс модуляции

Индекс модуляции AM - это мера, основанная на соотношении колебаний модуляции РЧ-сигнала к уровню немодулированной несущей. Таким образом, он определяется как:

m = пиковое значение m (t) A = MA {\ displaystyle m = {\ frac {\ mathrm {peak \ value \ of \} m (t)} {A}} = {\ frac {M} {A}}}

{\ displaystyle m = {\ frac {\ mathrm {peak \ value \ of \} m (t)} {A}} = {\ frac {M} {A}}}

где $M {\ displaystyle M \,}$ $M \,$ и $A {\ displaystyle A \,}$ $A \,$ - модуляция амплитуда и амплитуда несущей соответственно; Амплитуда модуляции - это пиковое (положительное или отрицательное) изменение амплитуды РЧ от ее немодулированного значения. Индекс модуляции обычно выражается в процентах и может отображаться на измерителе, подключенном к передатчику AM.

Итак, если $m = 0,5 {\ displaystyle m = 0,5}$ ${\ displaystyle m = 0,5}$ , амплитуда несущей изменяется на 50% выше (и ниже) ее немодулированного уровня, как показано на первом осциллограмме., ниже. Для $m = 1.0 {\ displaystyle m = 1.0}$ ${\ displaystyle m = 1.0}$ он изменяется на 100%, как показано на рисунке ниже. При 100% -ной модуляции амплитуда волны иногда достигает нуля, и это представляет собой полную модуляцию с использованием стандартной AM и часто является целью (для получения максимально возможного отношения сигнал / шум ), но не должно превышено. Увеличение модулирующего сигнала за пределами этой точки, известное как перемодуляция, приводит к отказу стандартного AM-модулятора (см. Ниже), поскольку отрицательные отклонения огибающей волны не могут стать меньше нуля, что приводит к искажению ("отсечение") принятой модуляции. Передатчики обычно включают схему ограничителя, чтобы избежать перемодуляции, и / или схему компрессора (особенно для голосовой связи), чтобы по-прежнему приближаться к 100% -ной модуляции для максимальной разборчивости за пределами шума. Такие схемы иногда называют vogad.

. Однако можно говорить об индексе модуляции, превышающем 100%, без внесения искажений, в случае двухполосной передачи с уменьшенной несущей. В этом случае отрицательные отклонения от нуля влекут за собой инверсию фазы несущей, как показано на третьем сигнале ниже. Это не может быть произведено с использованием эффективных методов модуляции высокого уровня (выходной каскад) (см. Ниже), которые широко используются, особенно в передатчиках широковещательной передачи большой мощности. Скорее, специальный модулятор генерирует такую форму волны на низком уровне, за которым следует линейный усилитель. Более того, стандартный AM-приемник, использующий детектор огибающей , неспособен правильно демодулировать такой сигнал. Скорее требуется синхронное обнаружение. Таким образом, двухполосная передача обычно не упоминается как «AM», даже если она генерирует идентичную форму волны RF, что и стандартная AM, пока индекс модуляции ниже 100%. Такие системы чаще пытаются радикально снизить уровень несущей по сравнению с боковыми полосами (где присутствует полезная информация) до точки двухполосной передачи с подавленной несущей, где несущая (в идеале) сокращается до нуль. Во всех таких случаях термин «индекс модуляции» теряет свое значение, поскольку он относится к отношению амплитуды модуляции к довольно небольшой (или нулевой) оставшейся амплитуде несущей.

Рис. 4: Глубина модуляции. На диаграмме немодулированная несущая имеет амплитуду 1.

Методы модуляции

Анодная (пластинчатая) модуляция. Напряжение на пластине тетрода и экранной сетке модулируется через звуковой преобразователь. Резистор R1 устанавливает смещение сетки; и вход, и выход представляют собой настроенные цепи с индуктивной связью.

Конструкции схем модуляции могут быть классифицированы как низко- или высокоуровневые (в зависимости от того, модулируют ли они в области малой мощности с последующим усилением для передачи, или в

Генерация низкого уровня

В современных радиосистемах модулированные сигналы генерируются посредством цифровой обработки сигналов (DSP). С помощью DSP многие типы AM возможны с программным управлением (включая DSB с несущей, SSB с подавленной несущей и независимой боковой полосой или ISB). Вычисленные цифровые отсчеты преобразуются в напряжения с помощью цифро-аналогового преобразователя , как правило, с частотой ниже желаемой выходной ВЧ-частоты. Затем аналоговый сигнал должен быть сдвинут по частоте и линейно усилен до желаемой частоты и уровня мощности (необходимо использовать линейное усиление для предотвращения искажения модуляции). Этот низкоуровневый метод для AM используется во многих радиолюбительских приемопередатчиках.

AM может также генерироваться на низком уровне с использованием аналоговых методов, описанных в следующем разделе.

Генерация высокого уровня

Мощные AM передатчики (например, используемые для AM-вещания ) основаны на высокой эффективности каскады усилителя мощности класса D и класса E , модулируемые путем изменения напряжения питания.

Более старые разработки (для радиовещания и любительского радио) также генерируют AM, управляя усилением оконечного усилителя передатчика (обычно класса C по эффективности). Следующие типы относятся к передатчикам на электронных лампах (но аналогичные варианты доступны с транзисторами):

Пластинчатая модуляция: При пластинчатой модуляции напряжение на пластине ВЧ усилителя модулируется звуковым сигналом. Требуемая мощность аудиосигнала составляет 50 процентов мощности несущей ВЧ.
Модуляция Heising (постоянный ток): Напряжение пластины усилителя ВЧ подается через дроссель (высокий -значение индуктора). Лампа модуляции AM питается через тот же индуктор, поэтому трубка модулятора отводит ток от усилителя RF. Дроссель действует как источник постоянного тока в звуковом диапазоне. Эта система имеет низкий КПД по мощности.
Модуляция управляющей сетки: Рабочее смещение и усиление оконечного РЧ-усилителя можно контролировать, изменяя напряжение управляющей сетки. Этот метод требует небольшой мощности звука, но необходимо соблюдать осторожность, чтобы уменьшить искажения.
Модуляция зажимной трубки (экранной сетки): Смещение экрана-сетки можно контролировать с помощью зажимной трубки, что снижает напряжение в соответствии с сигналом модуляции. С этой системой трудно достичь 100-процентной модуляции при сохранении низкого уровня искажений.

Методы демодуляции

Самая простая форма демодулятора AM состоит из диод, который настроен на работу как детектор огибающей. Другой тип демодулятора, детектор произведения, может обеспечить более качественную демодуляцию с дополнительной сложностью схемы.

См. Также

Ссылки

Библиография

Ньюкирк, Дэвид и Карлквист, Рик (2004). Смесители, модуляторы и демодуляторы. В книге Д. Дж. Рида (ред.), Справочник ARRL по радиосвязи (81-е изд.), Стр. 15.1–15.36. Ньюингтон: ARRL. ISBN 0-87259-196-4.

Внешние ссылки

Амплитудная модуляция Якуба Серича, Демонстрационный проект Wolfram.
Амплитудная модуляция, С. Састри.
Амплитудная модуляция, введение Федерацией американских ученых.
Учебное пособие по амплитудной модуляции, включая связанные темы модуляторов, демодуляторов и т. д.