MODULACJA AMPLITUDOWA

1. Ogólna zasada modulacji AM

Modulacją nazywa się zakodowanie informacji, danej jako pewien sygnał elektryczny, w postaci zmiany parametru innego przebiegu elektrycznego. Pierwszy z nich nazywany jest sygnałem modulującym, drugi sygnałem modulowanym - nośnym. Sygnał nośny jest na ogół prostym sygnałem deterministycznym, najczęściej stosowane są przebiegi sinusoidalne i impulsowe.

Celem modulacji jest przetworzenie informacji w taki sposób, aby była ona odpowiednia do przesyłania jej od źródła sygnału do odbiornika, na ogół na duże odległości. Dotyczy to najczęściej sygnałów fonii i wizji, których bezpośrednie przesłanie w postaci fal elektromagnetycznych byłoby niemożliwe ze względu na zajmowane przez nie pasmo i konieczność ich selektywnego odbioru.

Modulacja amplitudowa polega na przemnożeniu dwóch sygnałów o różnych częstotliwościach. Przy mnożeniu dwóch częstotliwości powstaje nie tylko częstotliwość sumacyjna fS , ale także częstotliwość różnicowa fd obu częstotliwości pierwotnych

f1 i f2

fS=f1 + f2 fd=f1 - f2

Modulacja amplitudowa polega na mnożeniu sygnału modulującego przez nośną.

Sposób kodowania informacji w fali, niegdyś bardzo chętnie wykorzystywany przez stacje radiowe, obecnie coraz rzadziej, ze względu na gorszą jakość przekazywanego dźwięku od FM. AM polega na tym, że fala radiowa ma stałą częstotliwość, ale zmienną amplitudę i właśnie w tych zmianach amplitudy kodowane są odpowiednie informacje. System AM wykorzystywany jest przez rozgłośnie nadające na falach krótkich, średnich i długich. Od ang. Amplitude Modulation - modulacja amplitudowa.

2. Głębokość modulacji

W trakcie modulacji amplitudowej początkowo równe amplitudy przebiegu nośnego zaczynają się zmieniać symetrycznie w takt drgań małej częstotliwości.

Stosunek wartości szczytowej N sygnału modulującego do wartości średniej H fali nośnej nazywa się współczynnikiem głębokości modulacji m:

Do pomiarów oscyloskopowych stosuje się także inny wzór , w którym występuje maksymalna (a) i minimalna (b) amplituda przebiegu w. cz.

Gdy minimalna amplituda jest równa zero , to współczynnik głębokości modulacji wynosi 100%.

3. Widmo modulacji

- przed modulacją:

- widmo tego sygnału po modulacji:

4. Sposoby pomiaru

Istnieje kilka metod pomiaru współczynnika m przy pomocy oscyloskopu. Najprostszą z nich jest badanie napięcia zmodulowanego w zależności od czasu. Otrzymany na ekranie oscyloskopu obraz umożliwia wyznaczenie współczynnika głębokości modulacji m i zaobserwowanie zniekształceń modulacji występujących jako nieregularności sinusoidalnej obwiedni przy modulacji jedną częstotliwością. Jest to jednak metoda niedokładna ze względu na trudność ustalenia punktów pomiarowych obrazu.

Aby tego uniknąć można stosować inną metodę : z sinusoidalną osią czasową małej częstotliwości. Metoda ta nazywana jest też metodą trapezową. Na ekranie oscyloskopu otrzymuje się trapez którego boki równoległe mają długość proporcjonalną do Umax i Umin. Dokładność pomiarów metodą trapezową jest większa od metody poprzedniej, bo odcinki odwzorowujące napięcia są wyraźnie zaznaczone, a zniekształcenia występują jako nieliniowość boków nierównoległych więc są łatwo dostrzegalne.

Trzecią metodą pomiaru parametrów modulatora jest zastosowanie metody kołowej. Na ekranie otrzymujemy wtedy pierścień. Pierścień ten jest tym szerszy im głębsza jest modulacja. zaletą tej metody jest fakt że do pomiaru wystarcza napięcie zmodulowane, można zatem ją stosować w czasie normalnej pracy nadajnika a sygnał pobierać z dala od stacji nadawczej za pomocą czułego odbiornika radiowego. Wadą tej metody jest mało dokładna ocena współczynnika głębokości modulacji ze względu na płynny przebieg zakrzywień i barak charakterystycznych punktów obrazu.

Pomiary współczynnika głębokości modulacji:

- oscyloskopem:
;

- woltomierzem selektywnym:
,gdzie: A0 - amplituda fali nośnej, A - amplituda wstęg bocznych

5. Sposoby modulacji AM

6. Rodzaj modulacji AM (DSB, SSB)

Podstawowe układy modulacji noszą oznaczenia z angielskiego : AM, DSB i SSB.

AM - jest to modulacja amplitudowa pełna, gdzie przesyłane są obydwie wstęgi boczne i całkowity sygnał nośnej. Jest to sposób rzadko stosowany ze względu na niewielką sprawność.

AM - SC - sygnał jak przy AM ale sygnał nośnej jest przytłumiony - nie jest on całkowicie wytłumiony a przesyłany tylko w niewielkim stopniu - poprawa sprawności układy i jednocześnie łatwe odtwarzanie nośnej w odbiorniku.

DSB - przesyłane są w eter tylko sygnały dwóch wstęg bocznych, sygnał uzyskiwany najczęściej przy pomocy modulatora zrównoważonego.

SSB - przesyłana jest tylko jedna wstęga boczna, dzięki czemu zawęża się pasmo nadawanego sygnału. Sygnał taki można uzyskać dając na wyjściu modulatora DSB filtr wycinający jedną ze wstęg lub stosując metodę fazową.

Modulacja jednowstęgowa (Single Side Band) SSB

Dzieli się na dolną wstęge boczną (Lower Side Band) LSB i górna wstęge boczną (Upper Side Band) USB. Stosuje się ją na HF w komunikacji profesjonalnej, oraz na VHF i UHF w wiekszości przez krotkofalowców, satelity. Bardzo efektywna emisja dająca największe zasięgi, wymaga również drogiego i skomplikowanego sprzętu do odbioru. W sprzęcie niższej klasy pod określeniem SSB kryje się tak naprawdę DSB (Dual Side Band). Są to dwie wstęgi boczne z wytłumioną falą nośną.

DEMODULACJA AMPLITUDOWA

1. Ogólna zasada demodulacji

2. Sposoby demodulacji

FONICZNA ŁĄCZNOŚĆ PCM

1. Rodzaje modulacji impulsowych

Modulacje impulsowe (Pulse Modulation) PM

Ten rodzaj emisji umożliwia zwielokrotnienie sygnału tzn. przesyłanie w tym samym czasie, z użyciem jednego kanału informacyjnego, kilku sygnałów jednocześnie. Realizuje się to przez umieszczenie próbek drugiego sygnału w przerwach między próbkami pierwszego sygnału. Oczywiście następuje wtedy poszerzenie pasma zajmowanego przez taki sygnał. Powyżej zostały pokazane odmiany modulacji impulsowych:
- PAM - modulacja amplitudy impulsów
- PWM - modulacja szerokości impulsów
- PPM - modulacja położenia impulsów
- PCM - modulacja impulsowa kodowa

2. Ogólna zasada modulacji impulsowo-kodowej

3. Zasada cyfrowego kodowania sygnałów

4. Metody poprawy stosunku sygnału/szumu

---