مدولاسیون دامنه در RF: نظریه ، دامنه زمانی ، دامنه فرکانس

"فرکانس رادیویی (RF) میزان نوسان جریان یا ولتاژ متناوب برق یا یک میدان مغناطیسی ، الکتریکی یا الکترومغناطیسی یا یک سیستم مکانیکی در محدوده فرکانس از حدود 20 کیلوهرتز تا حدود 300 گیگاهرتز است. ----- FMUSER"

محتوا

● مدولاسیون فرکانس رادیویی
● ریاضیات
● دامنه زمان

● دامنه فرکانس
● فرکانس های منفی

● خلاصه

مدولاسیون فرکانس رادیویی
در مورد ساده ترین روش رمزگذاری اطلاعات در یک شکل موج حامل اطلاعات کسب کنید.

ما دیده ایم که مدولاسیون RF به سادگی اصلاح عمدی دامنه ، فرکانس یا فاز سیگنال حامل سینوسی است. این اصلاح طبق یک طرح خاص انجام می شود که توسط فرستنده پیاده سازی شده و توسط گیرنده قابل درک است. مدولاسیون دامنه - که البته منشأ اصطلاح "رادیو AM" است - دامنه حامل را با توجه به مقدار لحظه ای سیگنال پایه باند تغییر می دهد.

ریاضیات
رابطه ریاضی برای مدولاسیون دامنه ساده و شهودی است: شما حامل را با سیگنال باند پایه ضرب می کنید. فرکانس حامل خود تغییر نمی کند ، اما دامنه با توجه به مقدار باند پایه به طور مداوم متفاوت خواهد بود. (با این حال ، همانطور که بعداً خواهیم دید ، تغییرات دامنه ویژگی های جدید فرکانس را معرفی می کند.) یکی از جزئیات ظریف در اینجا نیاز به تغییر سیگنال باند پایه است. ما در صفحه قبلی این موضوع را مورد بحث قرار دادیم. اگر یک شکل موج پهنای باند داریم که بین -1 و 1 متغیر است ، رابطه ریاضی را می توان به شرح زیر بیان کرد:

در همین رابطه: >>تفاوت بین رادیو AM و FM چیست؟

که در آن xAM فرم موج موج دار مدوله شده است ، xC حامل و xBB سیگنال باند پایه است. اگر ناقل را یک سینوئید با فرکانس ثابت و پایدار بدانیم ، می توانیم این قدم را برداریم. اگر فرض کنیم دامنه حامل 1 است ، می توانیم xC را با گناه جایگزین کنیم (ωCt).

تا کنون خیلی خوب است ، اما یک مشکل در این رابطه وجود دارد: شما هیچ کنترلی بر "شدت" مدولاسیون ندارید. به عبارت دیگر ، رابطه باند-تغییر-به حامل- دامنه-تغییر ثابت شده است. 

به عنوان مثال ، ما نمی توانیم سیستم را طوری طراحی کنیم که تغییر کوچکی در مقدار پهنای باند تغییر بزرگی در دامنه حامل ایجاد کند. برای پرداختن به این محدودیت ، m را معرفی می کنیم که به عنوان شاخص تعدیل شناخته می شود.

در همین رابطه: >>چگونه به از بین بردن نویز در صبح و گیرنده FM 

اکنون با تغییر در m می توان شدت تأثیر سیگنال پایه را بر دامنه حامل کنترل کرد. توجه کنید ، با این حال ، این متر توسط سیگنال پایه اصلی پایه ضرب می شود ، نه باند پایه تغییر یافته. 

بنابراین ، اگر xBB از -1 به +1 گسترش یابد ، هر مقدار از m بزرگتر از 1 باعث می شود که (1 + mxBB) به قسمت منفی محور y گسترش یابد - اما این دقیقاً همان چیزی است که ما با تغییر می خواستیم از آن جلوگیری کنیم. در وهله اول بنابراین به یاد داشته باشید ، اگر از یک شاخص مدولاسیون استفاده می شود ، سیگنال باید بر اساس حداکثر دامنه mxBB تغییر کند ، نه xBB.

دامنه زمان
ما در صفحه قبلی به شکل موج موج AM نگاه کردیم. طرح نهایی (باند باند به رنگ قرمز ، شکل موج موج AM به رنگ آبی):

حال بیایید به بررسی اثر شاخص مدولاسیون بپردازیم. در اینجا یک طرح مشابه است ، اما این بار سیگنال پایه باند را با اضافه کردن 3 به جای 1 تغییر دادم (دامنه اصلی هنوز –1 به +1 است).

اکنون ما یک شاخص تعدیل را وارد خواهیم کرد. طرح زیر با m = 3 است.

دامنه حامل اکنون نسبت به مقدار متغیر سیگنال باند پایه حساس تر است. پهنای باند تغییر یافته قسمت منفی محور y را وارد نمی کند زیرا من افست DC را طبق شاخص مدولاسیون انتخاب کردم.

ممکن است در مورد چیزی تعجب کنید: چگونه می توانیم بدون اطلاع از مشخصات دامنه دقیق سیگنال باند پایه ، صحیح DC را انتخاب کنیم؟ به عبارت دیگر ، چگونه می توان اطمینان حاصل کرد که نوسان منفی شکل موج پایه دقیقاً به صفر می رسد؟ 

پاسخ: نیازی نیست. دو طرح قبلی به همان اندازه معتبر شکل موج هستند. در هر دو مورد ، سیگنال باند پایه به طرز صحیح منتقل می شود. هر نوع جبران کننده DC که پس از تخریب از بین می رود ، توسط خازن سری به راحتی حذف می شود. (فصل بعدی تخریب تخریب را پوشش می دهد.)

در همین رابطه: >>تفاوت بین AM و FM چیست؟

دامنه فرکانس
همانطور که قبلاً بحث کردیم ، توسعه RF از کاربرد آنالیز دامنه فرکانس استفاده گسترده ای می کند. ما می توانیم با اندازه گیری آن با یک آنالایزر طیف ، یک سیگنال مدوله شده در زندگی واقعی را بررسی و ارزیابی کنیم ، اما این بدان معنی است که ما باید بدانیم که طیف چگونه باید به نظر برسد.

بیایید با نمایش دامنه فرکانس سیگنال حامل شروع کنیم:

این دقیقاً همان چیزی است که ما برای حامل غیرمولد انتظار داریم: یک سنبله با سرعت 10 مگاهرتز. حال بیایید طیف سیگنالی را ایجاد کنیم که توسط دامنه تعدیل حامل با سینوسویید با فرکانس ثابت 1 مگاهرتز ایجاد می شود.

در اینجا ویژگی های استاندارد شکل موج موج دار را مشاهده می کنید: سیگنال باند با توجه به فرکانس حامل جابجا شده است. 

در همین رابطه: >>RF فیلتر مبانی آموزش 

شما همچنین می توانید از این نظر به عنوان "اضافه کردن" فرکانس های باند پایه به سیگنال حامل فکر کنید ، که در واقع کاری است که ما هنگام استفاده از مدولاسیون دامنه انجام می دهیم. تغییرات دامنه محتوای فرکانس جدید را تشکیل می دهد که مطابق با مشخصات طیفی سیگنال پهنای باند است.

اگر با دقت بیشتری به طیف مدوله شده نگاه کنیم ، می بینیم که دو قله جدید 1 مگاهرتز (به عنوان مثال ، فرکانس پایه) در بالا و 1 مگاهرتز زیر فرکانس حامل:

(در صورت تعجب ، عدم تقارن مصنوعی از روند محاسبه است ؛ این توطئه ها با استفاده از داده های واقعی و با وضوح محدود تولید می شوند. یک طیف ایده آل متقارن خواهد بود.)

>>بازگشت به بالای صفحه

فرکانس های منفی
بنابراین ، به طور خلاصه ، مدولاسیون دامنه ، طیف باند پایه را به باند فرکانس در مرکز فرکانس حامل ترجمه می کند. نکته ای که باید توضیح دهیم وجود دارد: چرا دو قله وجود دارد - یکی در فرکانس حامل به همراه فرکانس باند پایه ، و دیگری در فرکانس حامل منهای فرکانس باند پایه؟ 

جواب کاملاً واضح خواهد شد که بخاطر داشته باشیم که یک طیف فوریه با توجه به محور y متقارن است. حتی اگر ما فقط فرکانسهای مثبت را نمایش می دهیم ، بخش منفی محور x حاوی فرکانس های منفی متناظر است. 

این فرکانسهای منفی هنگام برخورد با طیف اصلی به راحتی نادیده گرفته می شوند ، اما فرکانس های منفی را هنگام تغییر طیف شامل می کنیم.

نمودار زیر باید این وضعیت را روشن کند.

همانطور که مشاهده می کنید ، طیف باند پایه و طیف حامل با توجه به محور y متقارن هستند. برای سیگنال باند پایه ، این منجر به طیفی می شود که بطور مداوم از قسمت مثبت محور x تا قسمت منفی امتداد می یابد. برای شرکت حمل کننده ، ما فقط دو سنبله داریم ، یکی در + ωC و دیگری در –ωC. و طیف AM ، یک بار دیگر ، متقارن است: طیف پایه باند ترجمه شده در قسمت مثبت و قسمت منفی محور x ظاهر می شود.

>>بازگشت بهp

و در اینجا یک نکته دیگر را باید در نظر داشته باشید: مدولاسیون دامنه باعث می شود که پهنای باند با ضریب 2 افزایش یابد. اما پس از ترجمه کل طیف (فرکانس های مثبت و منفی) ، تمام فرکانس های اصلی مثبت می شوند ، به گونه ای که پهنای باند مدوله شده 2BWBB است.

خلاصه
* مدولاسیون دامنه به ضرب حامل با سیگنال پایه باند تغییر یافته مربوط می شود.

* از شاخص مدولاسیون می توان برای ایجاد دامنه حامل بیشتر یا بیشتر حساس به تغییرات در ارزش سیگنال پایه باند استفاده کرد.

* در حوزه فرکانس ، مدولاسیون دامنه به ترجمه طیف باند پایه به باند اطراف فرکانس حامل مربوط می شود.

* از آنجا که طیف باند پایه با توجه به محور y متقارن است ، این ترجمه فرکانس منجر به افزایش فاکتور 2 در پهنای باند می شود.

>>بازگشت بهp

ترک یک پیام 

فهرست پیام