Modulation er processen med at øge og forbedre frekvensen og styrken af ​​meddelelsessignalet. Det er processen, der overlejrer det originale signal og det kontinuerlige højfrekvente signal. I Amplitude Modulation (AM), amplituden af ​​bærebølgen varieres med meddelelsessignalet. Processen med AM er vist på billedet nedenfor:

For eksempel,

Lydsignal

Lydsignalerne er signaler med høj støj. Det er ikke let at sende sådanne signaler over lange afstande. Derfor er modulering af lydsignaler nødvendig for vellykket transmission. AM-modulation er en proces, hvor et meddelelsessignal overlejres på radiobølgen som bæresignal. Det er kombineret med radiobærebølgen med høj amplitude, som øger lydsignalets størrelse.

Tilsvarende Frekvensmodulation (FM) omhandler frekvensvariationen af ​​bæresignalet, og Fasemodulation (PM) omhandler fasevariationen af ​​bæresignalet.

Lad os først diskutere analog og dens relaterede termer.

Lad os først diskutere analog og dens relaterede termer.

Analog henviser til den kontinuerlige variation med tiden. Vi kan definere analog kommunikation og analogt signal som: An analog kommunikation er en kommunikation, der løbende varierer med tiden. Det blev opdaget før digital kommunikation. Det kræver mindre båndbredde til transmission med billige komponenter. An analogt signal er et signal, der løbende varierer med tiden. Eksempler på analoge signaler inkluderer sinusbølger og firkantede bølger.

Et simpelt analogt signal er vist nedenfor:

Her vil vi diskutere følgende:

Hvad er modulering?

Typer af amplitudemodulation

Historien om amplitudemodulation

Behov for modulering

Frekvensoversættelse af AM

Modulationsindeks

Effektivitet af AM

Fordele og ulemper ved Amplitude Modulation

Anvendelser af amplitudemodulation

Numeriske eksempler

Hvad er modulering?

Når meddelelsessignalet er overlejret på bæresignalet, er det kendt som modulation . Meddelelsessignalet er overlejret på toppen af ​​bærebølgen. Her betyder overlejret at placere et signal på det andet signal. Det resulterende signal, der dannes, har forbedret frekvens og styrke.

Oversættelsen af ​​signalet er påkrævet i senderenden for både de analoge og digitale signaler. Oversættelsen udføres før signalet bringes på kanalen til transmission til modtageren.

Beskedsignal

Det originale signal, der indeholder en besked, der skal transmitteres til modtageren, er kendt som beskedsignal.

Bæresignal

Et bæresignal er et signal med en konstant frekvens, som generelt er høj. Bæresignalbølgerne kræver ikke et medium for at udbrede sig.

Basisbånd signal

Et meddelelsessignal, der repræsenterer frekvensbåndet, er kendt som et basisbåndssignal. Området af basebåndsignaler er fra 0 Hz til grænsefrekvensen. Det kaldes også et umoduleret signal eller lavfrekvent signal.

Et analogt signal er udgangen af ​​en lys-/lydbølge konverteret til et elektrisk signal.

Passbånd signal

Den er centreret ved en frekvens, der er højere end den maksimale komponent af meddelelsessignalet.

Eksempel

Lad os overveje et eksempel på talesignal . Det er en type lydsignal.

Talesignalet har lavere basebåndfrekvenser i området 0,3 til 3,4k Hz. Hvis to personer ønsker at kommunikere på samme kanal, vil basebåndsfrekvenserne forstyrre. Det skyldes, at de lavere frekvenser ikke kan tillade to basisbåndsfrekvenser på samme kanal. Derfor bruges en bærebølge med høj frekvens op til 8k Hz med talesignalet. Det øger frekvensområdet for talesignalet. Det giver to personer mulighed for at kommunikere på samme kanal uden forstyrrelser.

Behov for modulering

Et kommunikationssystem sender data fra senderen til modtageren. Dataene behandles og rejser mere end hundredvis af miles, før de når modtageren. Støjen under transmissionen kan påvirke formen af ​​det kommunikerende signal. Det vildleder yderligere den modtagne information ved at reducere signalets frekvens og styrke. Der kræves en proces, der øger frekvensen og styrken af ​​signalet. Processen i kommunikation er kendt som modulation .

Det er vigtigt at sende et signal fra det ene sted til det andet i kommunikationen. Her erstattes et originalt signal med det nye, hvilket øger dets frekvens fra f1 - f2 til f1' - f2'. Det er til stede i den genskabelige form i modtagerenden. Kravet om modulering er baseret på følgende faktorer:

1. Frekvens multipleksing
2. Antenner
3. Smal bånd
4. Fælles behandling

Frekvens multipleksing

Multipleksing refererer til oversættelse af flere signaler på samme kanal. Antag, at vi har tre signaler, der skal transmitteres langs en enkelt kommunikationskanal uden at påvirke signalets kvalitet og data. Det betyder, at signalerne skal kunne skelnes og gendannes i den modtagende ende. Det kan gøres ved at oversætte de tre signaler ved forskellige frekvenser. Det forhindrer de flere signaler i at krydse hinanden.

Lad frekvensområdet for tre signaler være -f1 til f1, -f2 til f2 og -f3 til f3. Signalerne er adskilt af en vagt mellem dem, som vist nedenfor:

Hvis de valgte frekvenser af disse signaler ikke overlapper hinanden, kan de let gendannes i den modtagende ende ved at bruge passende båndpasfiltre.

Antenner

Antennerne sender og modtager signaler i det frie rum. Længden af ​​antennen vælges i henhold til bølgelængden af ​​det transmitterede signal.

Smalbånd

Signalet transmitteres i frit rum ved hjælp af en antenne. Antag, at frekvensområdet er fra 50 til 10⁴Hz. Forholdet mellem højeste og laveste frekvens vil være 10⁴/50 eller 200. Længden af ​​antennen ved dette forhold bliver for lang i den ene ende og for kort i den anden ende. Den er ikke egnet til transmission. Derfor oversættes lydsignalet til området (10⁶+ 50) til (10⁶+ 10⁴). Forholdet vil nu være omkring 1,01. Det er kendt som smalbånd .

Således kan oversættelsesprocessen ændres til smalbånd eller bredbånd afhængigt af kravene.

Fælles behandling

Nogle gange er vi nødt til at behandle det spektrale frekvensområde for forskellige signaler. Hvis der er et stort antal signaler, er det bedre at arbejde i et fast frekvensområde frem for at behandle frekvensområdet for hvert signal.

For eksempel,

Superheteroyne modtager

Her tunes en fælles behandlingsblok til en anden frekvens ved at bruge en lokaloscillator.

Typer af amplitudemodulation

Modulationstyperne er udpeget af AT (International Telecommunication Union). Der er tre typer af Amplitude Modulation, som er som følger:

• Enkelt sidebåndsmodulation
• Dobbelt sidebåndsmodulation
• Vestigial sidebåndsmodulation

Det oprindelige navn på AM var DSBAM (Double Side Band Amplitude Modulation), fordi sidebåndene kan vises på begge sider af bærefrekvensen.

Single Sideband Modulation (SSB)

SSB AM er standardmetoden til kun at producere sidebånd på den ene side af bærefrekvensen. Amplitudemodulationen kan producere sidebånd på begge sider af bærefrekvensen. I SSB bruger den båndpasfiltre til at kassere et sidebånd. SSB-modulationsprocessen forbedrer båndbreddeudnyttelsen og den samlede transmissionseffekt for transmissionsmediet.

Dobbelt sidebåndsundertrykt bærermodulation (DSB-SCB)

Dobbelt betyder to sidebånd. Frekvenserne produceret af AM i DSB er symmetriske om bærefrekvensen. DSB er yderligere kategoriseret som DSB-SC og DSB-C . DSB-SC-modulationen (Double Sideband Suppress Carrier) indeholder ikke noget bærebånd, på grund af hvilket dens effektivitet også er maksimal sammenlignet med andre typer modulation. Bæredelen i DSB-SC fjernes fra udgangskomponenten. DSB-C (Double Sideband with Carrier) består af bærebølgen. Udgangen produceret af DSB-C har en bærer i kombination med beskeden og bærerkomponenten.

Vestigial Sideband Modulation (VSB)

Nogle af oplysningerne er SSB, og DSB kan gå tabt. Derfor bruges VSB til at overvinde ulemperne ved disse to typer AM. Vestige betyder en del af signalet. I VSB er en del af signalet moduleret.

Vi vil diskutere de tre typer AM i detaljer senere i selvstudiet.

Historien om amplitudemodulation

• I 1831 opdagede en engelsk videnskabsmand Michael Faraday det elektromagnetiske
• I 1873 beskrev en matematiker og videnskabsmand James C Maxwell udbredelsen af ​​EM-bølgerne.
• I 1875 opdagede A Graham Bell telefonen.
• I 1887 opdagede en tysk fysiker H Hertz eksistensen af ​​radiobølger.
• I 1901 navngav en canadisk ingeniør R Fessenden oversatte det første amplitudemodulerede signal.
• R Fessenden opdagede det ved hjælp af gnistgab-senderen, som transmitterer signalet ved hjælp af en elektrisk gnist.
• Den praktiske implementering af AM startede mellem 1900 og 1920 gennem radiotelefontransmission. Det var kommunikation ved hjælp af lyd- eller talesignalet.
• Den første kontinuerlige Am-sender blev udviklet omkring 1906 - 1910.
• I 1915, en amerikansk teoretiker JR Carson igangsatte den matematiske analyse af Amplitude Modulation. Han viste, at enkeltbåndet er nok til transmissionen af ​​lydsignalet.
• Den 1. december 1915 patenterede JR Carson SSB (Enkelt sidebånd) Modulation.
• Radio AM-udsendelser blev populær efter opfindelsen af ​​vakuumrør omkring 1920.

Frekvensoversættelse af amplitudemodulation

Et signal transmitteres ved at gange det med et sinusformet hjælpesignal. Det er givet af:

Vm(t) = A_mcosω_mt

Vm(t) = A_mcos2πf_mt

Hvor,

Am er amplitudekonstanten

Fm er den modulerende frekvens

Fm = ω_m/2p

Spektralmønsteret vil være et dobbeltsidet amplitudemønster. Den består af to linjer hver med amplitude Am/2, som vist nedenfor:

Den er placeret i frekvensområdet fra f = fm til f = -fm.

Lad det sinusformede hjælpesignal være Vc(t).

Vc(t) = A_Ccosω_Ct

Ved at gange det dobbelte spektralmønster med hjælpesignalet får vi:

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

Vm(t). Vc(t) = A_mEN_Ccosω_mt cosω_Ct

Der er nu fire spektrale komponenter, som vist ovenfor.

Det betyder, at det spektrale mønster nu har to sinusformede bølgeformer med frekvensen Fc + Fm og Fc - Fm. Amplituden før multiplikation var Am/2. Men komponenterne efter multiplikation har stigninger fra to til fire.

Amplituden vil nu være:

AmAc/4

1 sinusformet komponent = 2 spektralkomponenter

Således vil amplituden af ​​hver sinusformet komponent være:

AmAc/2

Det spektrale mønster efter multiplikationen oversættes i både positive og negative frekvensretninger. Hvis disse fire spektrale mønstre multipliceres med forstærkning, vil resultatet være 6 spektrale komponenter i form af otte sinusformede bølgeformer.

Modulationsindeks

Modulationsindekset er defineret som forholdet mellem den maksimale værdi af meddelelsessignalet og bæresignalet.

Det er givet af:

Modulationsindeks = M/A

Hvor,

M er amplituden af ​​meddelelsessignalet

A er amplituden af ​​bæresignalet

Eller

websteder som coomeet

Modulationsindeks = Am/Ac

Effektivitet af AM

Effektiviteten af ​​Amplitude Modulation er defineret som forholdet mellem sidebåndseffekt og den samlede effekt.

Effektivitet = Ps/Pt

Den samlede effekt er summen af ​​sidebåndseffekt og bærebølgeeffekt.

Pt = Ps + Pc

Således kan vi også definere effektiviteten som:

Effektivitet = Ps/ Ps + Pc

Am-signalet i frekvensdomænet kan repræsenteres som:

S(t) = A_C[1 + km(t)] cosω_Ct

Hvor,

m(t) er basisbåndssignalet

k er amplitudefølsomheden

s(t) bevarer basisbåndsignalet I dets indhyllingskurve

s(t) = A_Ccosω_Ct + A_Ckm(t)cosω_Ct

Det første led er bærerudtrykket, og det andet led er sidebåndsudtrykket.

Styrken kan repræsenteres som:

For transportørterm er Power =A_C²/2

For sidebåndsudtryk er Power =A_C²k²/2 x pm

Pm er den gennemsnitlige effekt af meddelelsessignalet til stede i sidebåndsleddet.

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

Effektivitet= k²Pm/1 + k²Om eftermiddagen

Det er det almindelige udtryk, der bruges til at finde effekteffektiviteten af ​​Amplitude Modulation.

Da der ikke er nogen bærer i Double Sideband Suppress Carrier Modulation, er dens effektivitet 50 %. Effektiviteten af ​​et enkelttonemoduleret signal i tilfælde af sinusbølgeformen er omkring 33 %. Den maksimale effektivitet på 100 % kan opnås ved at bruge SSBSC (Single Side Modulation Suppress Carrier).

Fordele

Fordelene ved Amplitude Modulation er som følger:

• Amplitudemodulationen hjælper signalet med at rejse lange afstande ved at variere amplituden af ​​meddelelsessignalet.
• Komponenterne, der bruges i AM-modtagere og -sendere, har lave omkostninger.
• AM-signaler er nemme at modulere og demodulere.
• Det modulerede signal har en lavere frekvens end bærebølgerne signalerer.
• Processen med implementering af Amplitude Modulation er enkel.
• Kommunikationskanalen, der bruges til transmission, kan være en kablet kanal eller en trådløs kanal. Den forbinder senderen med modtageren. Den fører også information fra senderen til modtageren.

Ulemper

AM er en meget brugt modulering på trods af dens forskellige ulemper. Ulemperne ved Amplitude Modulation er som følger:

• Det er mere modtageligt for støj på grund af tilstedeværelsen af ​​AM-detektorer. Det påvirker kvaliteten af ​​det signal, der når modtageren.
• Den har sidebånd på begge sider af bærefrekvensen. Strømmen i de dobbelte sidebånd udnyttes ikke 100%. Effekten fra AM-bølgerne er omkring 33%. Det betyder, at mere end halvdelen af ​​strømmen i dobbeltsiden går til spilde.
• AM kræver høj båndbredde, dvs. det dobbelte af lydfrekvensen.

Anvendelser af amplitudemodulation

Anvendelserne af Amplitude Modulation er som følger:

Broadcasting
Amplitudemodulation øger frekvensen af ​​meddelelsessignalet på grund af tilstedeværelsen af ​​højfrekvent bæresignal. Derfor er det meget udbredt i udsendelser på grund af denne fordel.Band radioer
Amplitudemodulation bruges i bærbare tovejsradioer og båndradioer til effektiv kommunikation.

Numeriske eksempler

Lad os diskutere et eksempel baseret på Amplitude Modulation.

Eksempel: Find den samlede effekt af det amplitudemodulerede signal med en bærekraft på 400W og et modulationsindeks på 0,8.

Løsning : Formlen til at beregne den samlede effekt af det amplitudemodulerede signal er givet af:

Pt = Pc (1 + m²/2)

Hvor,

Pt er den samlede effekt

Pc er bærerkraften

M er det modulerede signal

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

Derfor er den samlede effekt af det amplitudemodulerede signal 528 watt.

Eksempel 2: Hvad er den maksimale effektivitet af enkelttonemodulationssignalet?

Løsning : Den maksimale effektivitet af enkelttonemodulationssignalet er 33%.

Effektiviteten er givet ved formlen:
Effektivitet = u²/(2 + u²)

Ved maksimal effektivitet er u = 1

Effektivitet = 1²/(2 + 1²)

Effektivitet = 1/3

Effektivitet % = 1/3 x 100

Effektivitet % = 100/3

Effektivitet % = 33,33