Modulering är processen att öka och förbättra frekvensen och styrkan hos meddelandesignalen. Det är processen som överlagrar den ursprungliga signalen och den kontinuerliga högfrekventa signalen. I Amplitudmodulering (AM), amplituden för bärvågen varieras med meddelandesignalen. Processen för AM visas i bilden nedan:

Till exempel,

Ljudsignal

Ljudsignalerna är signaler med högt brus. Det är inte lätt att sända sådana signaler över långa avstånd. Därför är modulering av ljudsignaler nödvändig för framgångsrik överföring. AM-modulering är en process där en meddelandesignal överlagras på radiovågen som bärsignal. Den kombineras med radiobärvågen med hög amplitud, vilket ökar ljudsignalens storlek.

Liknande, Frekvensmodulering (FM) handlar om frekvensvariationen av bärvågssignalen, och Fasmodulering (PM) handlar om fasvariationen av bärvågssignalen.

Låt oss först diskutera analog och dess relaterade termer.

Låt oss först diskutera analog och dess relaterade termer.

Analog hänvisar till den kontinuerliga variationen med tiden. Vi kan definiera analog kommunikation och analog signal som: An analog kommunikation är en kommunikation som ständigt varierar med tiden. Det upptäcktes före digital kommunikation. Det kräver mindre bandbredd för överföring med lågkostnadskomponenter. En analog signal är en signal som kontinuerligt varierar med tiden. Exemplen på analog signal inkluderar sinusformade vågor och fyrkantsvågor.

En enkel analog signal visas nedan:

Här kommer vi att diskutera följande:

Vad är modulering?

Typer av amplitudmodulering

Amplitudmoduleringens historia

Behov av modulering

Frekvensöversättning av AM

preity zinta

Modulationsindex

Effektivitet av AM

Fördelar och nackdelar med amplitudmodulering

Tillämpningar av amplitudmodulering

Numeriska exempel

Vad är modulering?

När meddelandesignalen överlagras på bärvågssignalen kallas den modulation . Meddelandesignalen överlagras på toppen av bärvågen. Här betyder överlagring att en signal placeras på den andra signalen. Den resulterande signalen som bildas har förbättrad frekvens och styrka.

Översättningen av signalen krävs vid sändaränden för både analoga och digitala signaler. Översättningen utförs innan signalen förs till kanalen för överföring till mottagaren.

Meddelandesignal

Den ursprungliga signalen som innehåller ett meddelande som ska sändas till mottagaren kallas meddelandesignal.

Bärarsignal

En bärvågssignal är en signal med konstant frekvens, som i allmänhet är hög. Bärvågssignalvågorna kräver inget medium för att fortplanta sig.

Basbandssignal

En meddelandesignal som representerar frekvensbandet är känd som en basbandssignal. Området för basbandssignaler är från 0 Hz till gränsfrekvensen. Det kallas också en omodulerad signal eller lågfrekvent signal.

En analog signal är utsignalen från en ljus/ljudvåg omvandlad till en elektrisk signal.

Passbandssignal

Den är centrerad vid en frekvens som är högre än den maximala komponenten i meddelandesignalen.

Exempel

Låt oss överväga ett exempel på talsignal . Det är en typ av ljudsignal.

Talsignalen har lägre basbandsfrekvenser inom området 0,3 till 3,4k Hz. Om två personer vill kommunicera på samma kanal kommer basbandsfrekvenserna att störa. Det beror på att de lägre frekvenserna inte kan tillåta två basbandsfrekvenser på samma kanal. Därför används en bärvåg med hög frekvens upp till 8k Hz med talsignalen. Det ökar frekvensområdet för talsignalen. Det tillåter två personer att kommunicera på samma kanal utan störningar.

Behov av modulering

Ett kommunikationssystem skickar data från sändaren till mottagaren. Data bearbetas och färdas mer än hundratals mil innan den når mottagaren. Bruset under överföringen kan påverka formen på den kommunicerande signalen. Den vilseleder ytterligare den mottagna informationen genom att minska signalens frekvens och styrka. Det krävs en process som ökar frekvensen och styrkan på signalen. Processen i kommunikation är känd som modulation .

Det är viktigt att sända en signal från en plats till en annan i kommunikationen. Här ersätts en originalsignal med den nya, vilket ökar dess frekvens från f1 - f2 till f1' - f2'. Den finns i den återvinningsbara formen i mottagaränden. Kravet på modulering baseras på följande faktorer:

1. Frekvensmultiplexering
2. Antenner
3. Smal banding
4. Vanlig bearbetning

Frekvensmultiplexering

Multiplexing avser att översätta flera signaler på samma kanal. Antag att vi har tre signaler som ska sändas längs en enda kommunikationskanal utan att det påverkar signalens kvalitet och data. Det betyder att signalerna ska vara särskiljbara och återvinningsbara i den mottagande änden. Det kan göras genom att översätta de tre signalerna vid olika frekvenser. Det förhindrar att flera signaler korsar varandra.

Låt frekvensområdet för tre signaler vara -f1 till f1, -f2 till f2 och -f3 till f3. Signalerna är åtskilda av ett skydd mellan dem, som visas nedan:

Om de valda frekvenserna för dessa signaler inte överlappar, kan de enkelt återställas vid mottagningsänden genom att använda lämpliga bandpassfilter.

Antenner

Antennerna sänder och tar emot signaler i det fria utrymmet. Längden på antennen väljs i enlighet med våglängden på den sända signalen.

Smalband

Signalen sänds i fritt utrymme med hjälp av en antenn. Antag att frekvensområdet är från 50 till 10⁴Hz. Förhållandet mellan högsta och lägsta frekvens kommer att vara 10⁴/50 eller 200. Längden på antennen vid detta förhållande blir för lång i ena änden och för kort i andra änden. Den är inte lämplig för överföring. Därför översätts ljudsignalen till området (10⁶+ 50) till (10⁶+ 10⁴). Kvoten blir nu runt 1,01. Det är känt som smalband .

Således kan översättningsprocessen ändras till smalband eller bredband beroende på kraven.

Vanlig bearbetning

Ibland måste vi bearbeta det spektrala frekvensområdet för olika signaler. Om det finns ett stort antal signaler är det bättre att arbeta i något fast frekvensområde snarare än att bearbeta frekvensområdet för varje signal.

Till exempel,

Superheteroyne-mottagare

Här ställs ett gemensamt bearbetningsblock in till en annan frekvens genom att använda en lokaloscillator.

Typer av amplitudmodulering

Typerna av modulering anges av DEN DÄR (International Telecommunication Union). Det finns tre typer av amplitudmodulering, som är följande:

• Enkel sidobandsmodulering
• Dubbel sidbandsmodulering
• Vestigial sidobandsmodulering

Det ursprungliga namnet på AM var DSBAM (Double Side Band Amplitude Modulation) eftersom sidobanden kan visas på båda sidor om bärvågsfrekvensen.

Single Sideband Modulation (SSB)

SSB AM är standardmetoden för att producera sidband på endast en sida av bärvågsfrekvensen. Amplitudmoduleringen kan producera sidband på båda sidor om bärvågsfrekvensen. I SSB använder den bandpassfilter för att kassera ett sidband. SSB-moduleringsprocessen förbättrar överföringsmediets bandbreddsutnyttjande och totala överföringseffekt.

Dubbel sidbandsdämpad bärvågsmodulering (DSB-SCB)

Dubbel betyder två sidband. Frekvenserna som produceras av AM i DSB är symmetriska om bärvågsfrekvensen. DSB kategoriseras vidare som DSB-SC och DSB-C . DSB-SC-modulationen (Double Sideband Suppress Carrier) innehåller inte något bärvågsband, på grund av vilket dess effektivitet också är maximal jämfört med andra typer av modulering. Bärardelen i DSB-SC tas bort från utgångskomponenten. DSB-C (Double Sideband with Carrier) består av bärvågen. Utsignalen som produceras av DSB-C har en bärvåg i kombination med meddelandet och bärvågskomponenten.

Vestigial sidobandsmodulering (VSB)

En del av informationen är SSB, och DSB kan gå vilse. Därför används VSB för att övervinna nackdelarna med dessa två typer av AM. Vestige betyder en del av signalen. I VSB moduleras en del av signalen.

Vi kommer att diskutera de tre typerna av AM i detalj senare i handledningen.

Amplitudmoduleringens historia

• År 1831 upptäckte en engelsk vetenskapsman Michael Faraday det elektromagnetiska
• År 1873 beskrev en matematiker och vetenskapsman James C Maxwell utbredningen av EM-vågorna.
• 1875 upptäckte A Graham Bell telefonen.
• 1887 upptäckte en tysk fysiker H Hertz förekomsten av radiovågor.
• 1901 namngav en kanadensisk ingenjör R Fessenden översatte den första amplitudmodulerade signalen.
• R Fessenden upptäckte det med hjälp av gnistgap-sändaren, som överför signalen med hjälp av en elektrisk gnista.
• Den praktiska implementeringen av AM startade mellan 1900 och 1920 genom radiotelefonöverföring. Det var kommunikation med hjälp av ljud- eller talsignalen.
• Den första kontinuerliga Am-sändaren utvecklades runt 1906 - 1910.
• 1915, en amerikansk teoretiker JR Carson initierade den matematiska analysen av amplitudmoduleringen. Han visade att det enda bandet räcker för överföringen av ljudsignalen.
• Den 1 december 1915 patenterade J R Carson SSB (Enkel sidband) Modulering.
• Radio AM-sändningar blev populärt efter uppfinningen av vakuumrör runt 1920.

Frekvensöversättning av amplitudmodulering

En signal sänds genom att multiplicera den med en sinusformad hjälpsignal. Det ges av:

Vm(t) = A_mcosω_mt

Vm(t) = A_mcos2πf_mt

Var,

Am är amplitudkonstanten

Fm är den modulerande frekvensen

Fm = ω_m/2p

Spektralmönstret kommer att vara ett dubbelsidigt amplitudmönster. Den består av två linjer vardera med amplitud Am/2, som visas nedan:

Den ligger i frekvensområdet från f = fm till f = -fm.

Låt den sinusformade hjälpsignalen vara Vc(t).

Vc(t) = A_Ccosω_Ct

Genom att multiplicera det dubbla spektralmönstret med hjälpsignalen får vi:

Vm(t). Vc(t) = A_mcosω_mt x A_Ccosω_Ct

Vm(t). Vc(t) = A_mA_Ccosω_mt cosω_Ct

Det finns nu fyra spektrala komponenter, som visas ovan.

Det betyder att spektralmönstret nu har två sinusformade vågformer med frekvensen Fc + Fm och Fc - Fm. Amplituden före multiplikation var Am/2. Men komponenterna efter multiplikation har ökningar från två till fyra.

Amplituden blir nu:

AmAc/4

1 sinusformad komponent = 2 spektralkomponenter

Således kommer amplituden för varje sinusformad komponent att vara:

AmAc/2

Spektralmönstret efter multiplikationen översätts i både positiva och negativa frekvensriktningar. Om dessa fyra spektrala mönster multipliceras med förstärkning, blir resultatet 6 spektrala komponenter i form av åtta sinusformade vågformer.

Modulationsindex

Modulationsindexet definieras som förhållandet mellan det maximala värdet för meddelandesignalen och bärvågssignalen.

Det ges av:

Modulationsindex = M/A

Var,

M är amplituden för meddelandesignalen

A är bärvågssignalens amplitud

Eller

Modulationsindex = Am/Ac

Effektivitet av AM

Amplitudmoduleringens effektivitet definieras som förhållandet mellan sidbandseffekten och den totala effekten.

Effektivitet = Ps/Pt

Den totala effekten är summan av sidobandseffekten och bärareffekten.

Pt = Ps + Pc

stänga av utvecklarläget för Android

Således kan vi också definiera effektiviteten som:

Effektivitet = Ps/ Ps + Pc

Am-signalen i frekvensdomänen kan representeras som:

S(t) = A_C[1 + km(t)] cosω_Ct

Var,

m(t) är basbandssignalen

k är amplitudkänsligheten

s(t) bevarar basbandssignalen I dess envelopp

s(t) = A_Ccosω_Ct + A_Ckm(t)cosω_Ct

Den första termen är bärartermen och den andra termen är sidbandstermen.

Kraften kan representeras som:

För bärarterm är Power =A_C²/2

För sidbandsterm är Power =A_C²k²/2 x Pm

Pm är medeleffekten för meddelandesignalen som finns i sidbandstermen.

Effektivitet = A_C²k²Pm/2 /( A_C²k²Pm/2 + A_C²/2)

Effektivitet= k²Pm/1 + k²Pm

Det är det vanliga uttrycket som används för att hitta effekteffektiviteten för amplitudmoduleringen.

Eftersom det inte finns någon bärvåg i Double Sideband Suppress Carrier Modulation är dess effektivitet 50 %. Effektiviteten för en enkeltonsmodulerad signal i fallet med sinusvågformen är cirka 33 %. Den maximala effektiviteten på 100 % kan uppnås med SSBSC (Single Side Modulation Suppress Carrier).

Fördelar

Fördelarna med amplitudmoduleringen är följande:

• Amplitudmoduleringen hjälper signalen att resa långa sträckor genom att variera amplituden på meddelandesignalen.
• Komponenterna som används i AM-mottagare och -sändare har låg kostnad.
• AM-signaler är lätta att modulera och demodulera.
• Den modulerade signalen har en lägre frekvens som bärvågorna signalerar.
• Processen för implementering av amplitudmodulering är enkel.
• Kommunikationskanalen som används för överföring kan vara en trådbunden kanal eller en trådlös kanal. Den ansluter sändaren till mottagaren. Den för också information från sändaren till mottagaren.

Nackdelar

AM är en mycket använd modulering trots dess olika nackdelar. Nackdelarna med amplitudmoduleringen är följande:

• Det är mer känsligt för brus på grund av närvaron av AM-detektorer. Det påverkar kvaliteten på signalen som når mottagaren.
• Den har sidoband på båda sidor av bärfrekvensen. Effekten i de dubbla sidbanden utnyttjas inte till 100 %. Effekten som bärs av AM-vågorna är cirka 33 %. Det innebär att mer än hälften av strömmen i dubbelsidan går till spillo.
• AM kräver hög bandbredd, det vill säga dubbelt så mycket som ljudfrekvensen.

Tillämpningar av amplitudmodulering

Tillämpningarna av amplitudmodulering är följande:

Broadcasting
Amplitudmodulering ökar frekvensen för meddelandesignalen på grund av närvaron av högfrekvent bärvågssignal. Därför används det ofta i sändningar på grund av denna fördel.Bandradio
Amplitudmodulering används i bärbara tvåvägsradio och bandradio för effektiv kommunikation.

Numeriska exempel

Låt oss diskutera ett exempel baserat på amplitudmoduleringen.

Exempel: Hitta den totala effekten för den amplitudmodulerade signalen med en bärvågseffekt på 400W och ett moduleringsindex på 0,8.

Lösning : Formeln för att beräkna den totala effekten av den amplitudmodulerade signalen ges av:

Pt = Pc (1 + m²/2)

Var,

Pt är den totala effekten

Pc är bärarkraften

M är den modulerade signalen

Pt = 400 (1 + (0,8)²/2)

Pt = 400 (1 + 0,64/2)

Pt = 400 (1 + 0,32)

Pt = 400 (1,32)

Pt = 528 watt

Följaktligen är den totala effekten för den amplitudmodulerade signalen 528 watt.

Exempel 2: Vilken är den maximala effektiviteten för enkeltonsmodulationssignalen?

Lösning : Den maximala effektiviteten för enkeltonsmodulationssignalen är 33 %.

Effektiviteten ges av formeln:
Effektivitet = u²/(2 + u²)

10 ml till uns

Vid maximal effektivitet är u = 1

Effektivitet = 1²/(2 + 1²)

Verkningsgrad = 1/3

Effektivitet % = 1/3 x 100

Verkningsgrad % = 100/3

Verkningsgrad % = 33,33