Додати сторінку в закладки встановити стартовою
Посада:Головна >> Новини >> Завдання

продукти Категорія

продукти Теги

Fmuser Сайти

Модуляція амплітуди в РФ: теорія, часова область, частотна область

Date:2020/5/22 12:05:57 Hits:



"Радіочастота - частота коливань змінного електричного струму або напруги або магнітного, електричного або електромагнітного поля або механічної системи в діапазоні частот від приблизно 20 кГц до приблизно 300 ГГц. ----- FMUSER"



зміст

Радіочастотна модуляція
● Математика
● Домен часу

● Домен частоти
● Негативні частоти

● Підсумки


Радіочастотна модуляція
Дізнайтеся про найпростіший спосіб кодування інформації у формі хвилі несучої.

Ми бачили, що РЧ-модуляція - це просто навмисна модифікація амплітуди, частоти чи фази синусоїдального несучого сигналу. Ця модифікація виконується за певною схемою, яка реалізована передавачем і зрозуміла приймачем. Модуляція амплітуди - що, звичайно, є походженням терміна "AM радіо" - змінює амплітуду носія відповідно до миттєвого значення сигналу базової смуги.

Математика
Математичне співвідношення для амплітудної модуляції просте та інтуїтивне: ви помножуєте носія на сигнал базової смуги. Частота носія сама не змінюється, але амплітуда буде постійно змінюватися залежно від значення базової смуги. (Однак, як ми побачимо згодом, амплітудні зміни вводять нові частотні характеристики.) Одна тонка деталь тут - необхідність зміщення сигналу базової смуги; ми обговорювали це на попередній сторінці. Якщо ми маємо форму хвилі основної смуги, яка коливається між –1 та +1, математичне співвідношення можна виразити так:

Див також: >>Яка різниця між AM та FM-радіо?


де xAM - модульована амплітудою форма хвилі, xC - носій, а xBB - сигнал базової смуги. Ми можемо зробити це на крок далі, якщо будемо вважати носій нескінченною, постійною амплітудою, синусоїдою з фіксованою частотою. Якщо припустити, що амплітуда несучої дорівнює 1, ми можемо замінити xC на sin (ωCt).



Поки що добре, але є одна проблема в цьому взаємозв'язку: ви не маєте контролю над «інтенсивністю» модуляції. Іншими словами, фіксований зв'язок база-смуга-зміна-носій-амплітуда-зміна. 



Наприклад, ми не можемо спроектувати систему таким чином, що невелика зміна значення базової смуги створить велику зміну амплітуди несучої. Для вирішення цього обмеження вводимо m, відомий як індекс модуляції.


Див також: >>Як усунути шум на AM і FM-приймач 


Тепер, змінюючи m, ми можемо контролювати інтенсивність впливу сигналу базової смуги на амплітуду несучої. Зауважте, однак, що m помножується на вихідний сигнал базової смуги, а не на зміщену основну смугу. 


Таким чином, якщо xBB поширюється від –1 до +1, будь-яке значення m, що перевищує 1, призведе до (1 + mxBB) поширення на негативну частину осі y - але саме цього ми намагалися уникнути зміщенням це в першу чергу вгору. Тому пам’ятайте, що якщо використовується індекс модуляції, сигнал повинен бути зміщений на основі максимальної амплітуди mxBB, а не xBB.

>>Перейти до початку сторінки

Домен часу
Ми розглянули форми хвиль AM часової області на попередній сторінці. Ось фінальний сюжет (основна смуга червоного кольору, форма хвилі AM синім кольором):




Тепер розглянемо ефект індексу модуляції. Ось подібний сюжет, але цього разу я змістив сигнал базової смуги, додавши 3 замість 1 (початковий діапазон все ще –1 до +1).




Тепер ми включимо індекс модуляції. Наступний графік з m = 3.




Амплітуда несучої тепер "більш чутлива" до різного значення сигналу базової смуги. Зміщена основна смуга не входить в негативну частину осі y, оскільки я вибрав зміщення постійного струму відповідно до індексу модуляції.

Вам може бути цікаво щось: як ми можемо вибрати правильне зміщення постійного струму, не знаючи точних амплітудних характеристик сигналу базової смуги? Іншими словами, як ми можемо забезпечити, щоб негативний розмах сигналу основної смуги поширився рівно до нуля? 


Відповідь: Вам цього не потрібно. Попередні два сюжети однаково справедливі форми хвиль AM; сигнал в базовій смузі вірно передається в обох випадках. Будь-яке зміщення постійного струму, яке залишається після демодуляції, легко видаляється серійним конденсатором. (Наступна глава стосуватиметься демодуляції.)

>>Перейти до початку сторінки


Див також: >>У чому різниця між AM і FM?


Домен частоти
Як ми обговорювали раніше, в розробці РЧ широко використовується аналіз частотно-доменного аналізу. Ми можемо перевірити і оцінити модульований сигнал в реальному житті, вимірюючи його за допомогою аналізатора спектру, але це означає, що нам потрібно знати, як повинен виглядати спектр.

Почнемо з представлення частотного домену сигналу несучої:




Це саме те, що ми очікуємо від немодульованого носія: один спайк на 10 МГц. Тепер давайте розглянемо спектр сигналу, створеного модуляцією амплітуди носія з синусоїдою 1 МГц постійної частоти.






Тут ви бачите стандартні характеристики модульованої амплітудою форми хвилі: сигнал базової смуги зміщений відповідно до частоти носія. 


Див також: >>РФ Фільтр Основи Підручник 


Ви також можете подумати про це як "додавання" частоти базової смуги до сигналу несучої. Це дійсно те, що ми робимо, коли ми використовуємо амплітудну модуляцію - частота несучої залишається, як ви бачите у форматі хвиль часової області, але Зміни амплітуди становлять новий вміст частоти, що відповідає спектральним характеристикам сигналу базової смуги.

Якщо ми більш уважно подивимось на модульований спектр, то можемо побачити, що два нових піки на 1 МГц (тобто базову частоту) вище і на 1 МГц нижче несучої частоти:



(У випадку, якщо вам цікаво, асиметрія є артефактом процесу обчислення; ці графіки були створені за допомогою реальних даних з обмеженою роздільною здатністю. Ідеалізований спектр був би симетричним.)


>>Перейти до початку сторінки


Негативні частоти
Таким чином, підсумовуючи, амплітудна модуляція переводить спектр основної смуги в смугу частот, зосереджену навколо несучої частоти. Однак нам потрібно пояснити щось: чому існують два піки - один на частоті несучої плюс базову смугу частот, а інший на частоті несучої за вирахуванням частоти базової смуги? 


Див також: >>Що таке частотна модуляція Ширина смуги частот, Спектр і бічних смуг?

Відповідь стає зрозумілою, якщо ми просто пам’ятаємо, що спектр Фур’є симетричний відносно осі y; хоча ми часто відображаємо лише позитивні частоти, негативна частина осі x містить відповідні негативні частоти. 


Ці негативні частоти легко ігноруються, коли ми маємо справу з вихідним спектром, але важливо включати негативні частоти, коли ми зміщуємо спектр.

Наведена нижче схема повинна прояснити цю ситуацію.



Як бачимо, спектр основної смуги та спектр несучої симетричні відносно осі y. Для сигналу основної смуги в результаті виходить спектр, який постійно поширюється від позитивної частини осі x до негативної частини; для носія у нас просто два шипи, один при + ωC і один при –ωC. А спектр AM, знову ж таки, симетричний: переведений спектр основної смуги з'являється у позитивній та негативній частині осі x.


>>Повернутися доp


І ось ще одне, що потрібно пам’ятати: амплітудна модуляція призводить до збільшення пропускної здатності в 2 рази. Ми вимірюємо пропускну здатність, використовуючи лише позитивні частоти, тому пропускна здатність базової смуги просто BWBB (див. Схему нижче). Але після перекладу всього спектру (позитивні та негативні частоти) всі вихідні частоти стають позитивними, так що модульована смуга пропускання дорівнює 2ВВББ.




Підсумки
* Амплітудна модуляція відповідає множенню несучої на зміщенний сигнал базової смуги.


* Індекс модуляції можна використовувати, щоб зробити амплітуду несучої більш (або меншою) чутливою до змін значення сигналу базової смуги.


* У частотній області амплітудна модуляція відповідає перекладу спектра базової смуги в смугу, що оточує несучу частоту.


* Оскільки спектр базової смуги симетричний відносно осі y, цей переклад частоти призводить до збільшення пропускної здатності з коефіцієнтом 2.


>>Повернутися доp




Залишити повідомлення 

ІМ'Я *
Електронна адреса *
Телефони
адреса
код Дивіться код перевірки? Натисніть оновити!
Повідомлення
 

список повідомлень

Коментарі Завантаження ...
Головна| Про нас| Продукти| Новини| Завантажити| Підтримайте| зворотний зв'язок| Зв'яжіться з нами| Обслуговування

Контакт: Zoey Zhang Web: www.fmuser.net

Whatsapp / Wechat: +86 183 1924 4009

Skype: tomleequan Електронна пошта: [захищено електронною поштою] 

Facebook: FMUSERBROADCAST Youtube: FMUSER ZOEY

Адреса англійською: Room305, HuiLanGe, No.273 HuangPu Road West, TianHe District., GuangZhou, China, 510620 Адреса китайською: 广州市天河区黄埔大道西273号惠兰阁305(3E)