Amplitudová modulace

Amplitudová modulace ( AM ) je druh modulace , ve kterém je proměnným parametrem nosného signálu jeho amplituda [1] .

Aplikace v radiotechnice

První experimenty s přenosem řeči a hudby pomocí rádiových vln amplitudovou modulací provedl v roce 1906 americký inženýr R. Fessenden . Při jeho experimentech byla nosná frekvence rádiového vysílače 50 kHz generována generátorem elektrického stroje a pro její modulaci mezi generátorem a anténou byl zapnut uhlíkový mikrofon , který měnil elektrický odpor obvodu.

Od roku 1920 se místo elektrických strojních generátorů začaly pro generování nosné frekvence používat elektronkové generátory . Ve druhé polovině třicátých let, s rozvojem rozsahu ultrakrátkých vln , začalo být AM postupně vytlačováno z rozhlasového vysílání a rádiových komunikací v tomto rozsahu frekvenční modulací (FM). Pro vysílání na dlouhých , středních a krátkých vlnách se stále používá amplitudová modulace. Kromě vysílání se amplitudová modulace používala také v drátovém vysílání (tříprogramové vysílání) k přenosu několika programů současně po dvoudrátovém vedení.

Od poloviny 20. století se ve službách a amatérské radiokomunikaci na všech frekvencích používá modulace s jedním postranním pásmem (SSB) , která má oproti amplitudové modulaci řadu výhod, z nichž hlavní je 2-násobné zúžení frekvenční pásmo obsazené rádiovým signálem. V tomto ohledu byl navržen přechod na OBP a hromadné vysílání, ale to by vyžadovalo seriózní modernizaci všech rozhlasových vysílačů a výměnu všech přijímačů vysílání za složitější a dražší, takže k tomu nedošlo.

Na konci 20. století začal přechod na digitální vysílání pomocí klíčovacích signálů s amplitudovým posunem [2] . Na počátku 21. století byla speciálně vyvinuta sada digitálních technologií Digital Radio Mondiale (DRM) založená na modulaci OFDM , aby nahradila analogové vysílání (zejména nahradila AM vysílání v pásmech dlouhých, středních a krátkých vln). DRM umožňuje poslouchat rozhlasové vysílání bez šumu a rušení charakteristických pro amplitudovou modulaci a s kvalitou blízkou FM vysílání , nicméně nedošlo k masivnímu odmítnutí amplitudové modulace. To je způsobeno vysokými náklady na výměnu obrovské flotily rádiových přijímacích a vysílacích zařízení a také některými nevýhodami DRM, například prudkými přerušeními příjmu rádia, které jsou pro posluchače rádia nepříjemné při hlubokém zeslabování rádia. signál charakteristický pro krátké vlny .

Amplitudová modulace se dodnes používá v civilním letectví VKV rádiového systému a využívají ji i řidiči nákladních vozidel v pásmu 27 MHz .

Definice

Nechat

$u_{m}(t)$ - informační (modulační) signál,
$u_{c}(t)$ - nosný (modulovaný) signál (kmitání nosné).

Potom signál AM vypadá takto: $u_{\text{am}}(t)$

u_{\text{am}}(t)=u_{c}(t)\left[1+m{\frac {u_{m}(t)}{|u_{m}(t)| _{\max ))}\right].\qquad \qquad (1)

Jestliže , pak (1) má tvar [3] : $u_{c}(t)=U_{c}\cos(\omega _{c}t)$

u_{\text{am}}(t)=U_{c}\left[1+m{\frac {u_{m}(t)}{|u_{m}(t)|_{\ max}}}\right]\cos(\omega _{c}t).

Zde je nějaká nezáporná konstanta nazývaná modulační faktor . Vzorec (1) popisuje nosný signál modulovaný amplitudou signálem s modulačním faktorem . $m$ $u_{c}(t)$ $u_{m}(t)$ $m$

Pro nezkreslenou modulaci musí být splněna podmínka . Splnění této podmínky je nutné k tomu, aby výraz v hranatých závorkách v (1) byl vždy kladný. Pokud může v určitém okamžiku nabývat záporných hodnot, dochází k takzvané přemodulaci (overmodulation). Jednoduché demodulátory (jako je kvadratický detektor ) demodulují takový signál se silným zkreslením. $m\leq 1$

Příklad

Řekněme, že chceme modulovat nosnou vlnu monoharmonickým signálem. Výraz pro kmitání nosné s frekvencí má tvar (počáteční fázi nastavíme rovnou nule): $\omega_{c}$

u_{c}(t)=U_{c}\cos(\omega _{c}t),

kde je amplituda kmitání nosné. $Vidíš}$

Výraz pro modulující sinusový signál s frekvencí je: $\omega _{m}$

u_{m}(t)=U_{m}\cos(\omega _{m}t+\varphi ),

kde je počáteční fáze, . Pak podle (1): $\varphi$ ${\displaystyle |u_{m}(t)|_{\max }=U_{m))$

u_{\mathrm {am} }(t)=U_{c}[1+m\cos(\omega _{m}t+\varphi )]\cos(\omega _{c}t).

Výše uvedený vzorec pro lze napsat v následujícím tvaru: $u_{\mathrm {am} }(t)$

u_{\mathrm {am} }(t)=U_{c}\cos(\omega _{c}t)+

+{\frac {mU_{c}}{2}}[\cos((\omega _{c}-\omega _{m})t-\varphi )+\cos((\omega _{ c}+\omega _{m})t+\varphi )].

Rádiový signál se skládá z nosné vlny a dvou tzv. postranních pásem , postranní pásma mají frekvenci odlišnou od . Pro sinusový signál, který je zde použit jako příklad, jsou postranní pásma sinusové signály a jejich frekvence jsou a . $\omega_{c}$ ${\displaystyle \omega _{c}+\omega _{m))$ ${\displaystyle \omega _{c}-\omega _{m))$

Dokud jsou nosné frekvence frekvenčně sousedících rádiových stanic dostatečně frekvenčně odděleny a postranní pásma ve spektru signálu sousedních stanic se frekvenčně nepřekrývají, nebudou se stanice vzájemně rušit.

Viz také

Poznámky

↑ Kuleshov, 2008 , s. 102.
↑ Bykhovsky M. A. Circles of memory (Eseje o historii rozvoje radiokomunikací a vysílání ve 20. století). - M. : ICSTI - Mezinárodní centrum pro vědeckotechnické informace, 2001. - S. 28-29. — (Dějiny telekomunikací a radiotechniky). — ISBN 5-93533-011-3 .
↑ Andreevskaya T. M. Základy radioelektroniky a komunikací. Amplitudově modulované rádiové signály. - MGIEM, 2004 . Získáno 14. dubna 2016. Archivováno z originálu 13. dubna 2016. (neurčitý)

Literatura

Kuleshov V. N., Udalov N. N., Bogachev V. M. et al. Generování oscilací a tvorba rádiových signálů. - M. : MPEI, 2008. - 416 s. - ISBN 978-5-383-00224-7 .
Amplitudová modulace // Velká ruská encyklopedie : [ve 35 svazcích] / kap. vyd. Yu. S. Osipov . - M .: Velká ruská encyklopedie, 2004-2017.

Odkazy

Amplitudová modulace. Vyvážená amplitudová modulace s potlačením nosné (dvoustranné pásmo DSB) . Staženo: 15. listopadu 2010. (Ruština)
Principy AM a FM. Srovnání s jinými typy modulace
Amplitudová modulace

Slovníky a encyklopedie	Velká dánština Velká Katalánština Skvělý norský Velký Rus Britannica (online)
V bibliografických katalozích	NKC : ph867759

amatérské rádio

Aktivita

radiosport

Disciplíny	Všestranný MR-2 Všestranný MP-3 Všestranný MP-4 Rádiová komunikace na KV Rádiová komunikace na VKV SRT
Mistři sportu	SSSR HMS Rusko HMS MSMK Ukrajina HMS

Předpisy

Organizace

Komunikační režimy

Telefon	DOPOLEDNE DSB-SC SSB FM ODPOLEDNE
televize	SSTV
Data / telegraf	AMPRNet APRS AX.25 CW D-STAR FRN FSK MFSK OFDM PAKTOR Winmor PSK PSK31 PSKmail DRÁTY Rozprostřené spektrum echolink

Technika

kultura

Literatura	brožury Pomoc pro radioamatéra Časopisy QST Rádio knihy Hromadná rozhlasová knihovna Mladý radioamatér
Filmy	Pokud chlapci světa... Nad námi je Jižní kříž