- Kako djeluje modulirana amplituda?
- Radio prijenos
- Prijem signala
- Uključite se na radio i slušajte glazbu
- Primjer rada
- Riješenje
Amplitudno modulira AM (modulacija amplitude) tehnika prijenosa signala u kojoj elektromagnetski val sinusna frekvencija f c, koji je odgovoran za prijenos poruka f frekvenciji s << f c varira (tj, moduliraju) da amplituda prema amplitudi signala.
Oba signala putuju kao jedan, ukupni signal (AM signal) koji objedinjuje: nosivi val (nosilac signal) i val (informacijski signal) koji sadrži poruku, kao što je prikazano na sljedećoj slici:
Slika 1. Modulacija amplitude. Izvor: Wikimedia Commons.
Primjećuje se da informacije putuju u obliku koji okružuje AM signal, a koji se naziva omotnica.
Ovom tehnikom signal se može prenositi na velike udaljenosti, stoga ovu vrstu modulacije široko koriste komercijalni radio i civilni opseg, mada se postupak može provesti s bilo kojom vrstom signala.
Za dobivanje informacija potreban je prijamnik, u kojem se postupak koji se naziva demodulacija provodi pomoću detektora ovojnice.
Detektor omotnice nije ništa drugo do vrlo jednostavan krug, koji se naziva ispravljač. Postupak je jednostavan i jeftin, ali gubici energije uvijek se javljaju u procesu prijenosa.
Kako djeluje modulirana amplituda?
Za prijenos poruke zajedno s prijenosnim signalom nije dovoljno jednostavno dodati dva signala.
To je nelinearni proces, u kojem se prijenos na gore opisan način postiže množenjem signala poruke s prijenosnim signalom, oba kosinusa. I na rezultat toga dodajte signal nosača.
Matematički oblik koji je rezultat ovog postupka je varijabilni signal u vremenu E (t), čiji je oblik:
Gdje je amplituda E c amplituda nosača i m je indeks modulacije, dan sa:
Dakle: E s = mE c
Amplituda poruke je mala u usporedbi s amplitudom nositelja, stoga:
Inače omotnica AM signala ne bi imala točan oblik poruke koja se šalje. Jednadžba za m može se izraziti kao postotak modulacije:
Znamo da su sinusoidni i kosinusni signali karakteristični po tome što imaju određenu frekvenciju i valnu duljinu.
Kada je signal moduliran, njegova frekvencijska raspodjela (spektar) se prevodi, što se događa da zauzima određeno područje oko frekvencije nosača signala f c (što se uopće ne mijenja tijekom procesa modulacije), naziva širina bend.
Kako su to elektromagnetski valovi, njihova brzina u vakuumu je brzina svjetlosti, koja je povezana s valnom dužinom i frekvencijom prema:
Na taj način informacije koje se prenose s, recimo, radiopostaje vrlo brzo putuju do prijamnika.
Radio prijenos
Radio postaja mora transformirati riječi i glazbu, sve zvučne signale, u električni signal iste frekvencije, na primjer pomoću mikrofona.
Taj se električni signal naziva zvukom frekvencije signala FA, jer se nalazi u rasponu od 20 do 20 000 Hz, što je zvučni spektar (frekvencije koje ljudi čuju).
Slika 2. Mnoge radio stanice emitiraju u AM. Izvor: Pixabay.
Taj signal mora biti elektronski pojačan. U ranim danima radio je izrađivan s vakuumskim cijevima, koje su kasnije zamijenili mnogo učinkovitijim tranzistorima.
Pojačani signal se zatim kombinira s radiofrekvencijskim signalom FR po AM sklopovima modulatora, tako da se dobije specifična frekvencija za svaku radio stanicu. To je frekvencija f c je gore spomenuto.
Nosive frekvencije AM radio stanica su između 530 Hz i 1600 Hz, ali postaje koje koriste moduliranu frekvenciju ili FM imaju nosače više frekvencije: 88-108 MHz.
Sljedeći korak je ponovno pojačati kombinirani signal i poslati ga anteni kako bi se mogao emitirati kao radio val. Na taj se način može širiti kroz prostor dok ne dođe do prijemnika.
Prijem signala
Radio prijemnik ima antenu koja prima elektromagnetske valove koji dolaze iz stanice.
Antena se sastoji od vodljivog materijala koji zauzvrat ima slobodne elektrone. Elektromagnetsko polje vrši silu na te elektrone, koji odmah vibriraju jednakom frekvencijom kao valovi, proizvodeći električnu struju.
Druga je mogućnost da prijemna antena sadrži zavojnicu žice, a elektromagnetsko polje radio valova inducira električnu struju u njoj. U oba slučaja, ovaj stream sadrži informacije koje dolaze od svih zauzetih radio stanica.
Ono što slijedi je da radio prijemnik može razlikovati svaku radio stanicu, odnosno prilagoditi onu koja je poželjna.
Uključite se na radio i slušajte glazbu
Odabir između različitih signala ostvaruje se rezonantnim LC krugom ili LC oscilatorom. Ovo je vrlo jednostavan krug koji sadrži promjenjivi induktor L i kondenzator C smješteni u nizu.
Za podešavanje radio stanice podešavaju se vrijednosti L i C, tako da se rezonantna frekvencija kruga podudara s frekvencijom signala koji će biti podešen, a koji nije ništa drugo do frekvencija nosača radio stanice: f c, Jednom kada se postava ugodi, aktivira se sklop demodulatora na početku. On je taj koji je zadužen za dešifriranje, da tako kažem, poruke koju je emitirala radio stanica. To se postiže odvajanjem signala nosača i signala poruke, pomoću diode, i RC krugom koji se naziva niskopropusni filter.
Slika 3. Na lijevom krugu oscilatora LC. S desne strane sklop demodulatora. Izvor: F. Zapata.
Već odvojeni signal ponovo prolazi kroz proces pojačanja i odatle ide do zvučnika ili slušalica kako bismo ga čuli.
Proces je ovdje opisan, jer faza zapravo ima više i puno je složenije. Ali daje nam dobru ideju o tome kako se događa amplitudna modulacija i kako dopire do ušiju prijemnika.
Primjer rada
Nosački val ima amplitudu E c = 2 V (RMS) i frekvenciju f c = 1,5 MHz. Moduliran je signalom frekvencije fs = 500 Hz i amplitude E s = 1 V (RMS). Koja je jednadžba AM signala?
Riješenje
Zamijenite odgovarajuće vrijednosti u jednadžbi za modulirani signal:
Međutim, važno je napomenuti da jednadžba uključuje vršne amplitude koje su u ovom slučaju naponi. Stoga je potrebno proslijediti napon RMS-a do vrha množenja s √2:
- Analphabetics. Modulacijski sustavi Oporavak od: analfatecnicos.net.
- Giancoli, D. 2006. Fizika: Načela s primjenama. 6. st. Ed Prentice Hall.
- Quesada, F. Komunikacijski laboratorij. Amplitudna modulacija. Oporavak od: ocw.bib.upct.es.
- Santa Cruz, O. Amplitudni modulacijski prijenos. Oporavilo od: profesors.frc.utn.edu.ar.
- Serway, R., Jewett, J. (2008). Fizika za znanost i inženjerstvo. Svezak 2. 7 ma. Ed. Cengage Learning.
- Nosački val. Oporavak od: es.wikipedia.org.