MODULATED AMPLITUDE: MGA KATANGIAN AT KUNG PAANO ITO GUMAGANA - PISIKAL - 2025

Ang amplitude modulated AM (amplitude modulation) ay isang signal transmission technique kung saan ang isang electromagnetic wave sinusoidal carrier frequency f _c , na responsable para sa pagpapadala ng isang dalas ng mensahe f _s << f _{c nag-} iiba (i.e., modulate) amplitude ayon sa amplitude ng signal.

Ang parehong signal ay naglalakbay bilang isa, isang kabuuang signal (AM signal) na pinagsama ang pareho: ang alon ng carrier (signal ng carrier) at ang alon (signal signal) na naglalaman ng mensahe, tulad ng ipinapakita sa sumusunod na pigura:

Larawan 1. Pag-modyul ng Amplitude. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Nabanggit na ang impormasyon sa paglalakbay na nilalaman sa form na pumapaligid sa AM signal, na kung saan ay tinatawag na isang sobre.

Sa pamamagitan ng pamamaraang ito, ang isang senyas ay maaaring maipadala sa mga malalayong distansya, samakatuwid ang ganitong uri ng modulasyon ay malawakang ginagamit ng komersyal na radyo at bandang sibil, bagaman ang pamamaraan ay maaaring isagawa sa anumang uri ng signal.

Upang makuha ang impormasyon, kailangan ng isang tatanggap, kung saan ang isang proseso na tinatawag na demodulation ay isinasagawa sa pamamagitan ng isang detektor ng sobre.

Ang detektor ng sobre ay walang higit pa sa isang napaka-simpleng circuit, na tinatawag na isang rectifier. Ang pamamaraan ay simple at murang, ngunit ang mga pagkalugi ng kuryente ay palaging nangyayari sa proseso ng paghahatid.

Paano gumagana ang modulated amplitude?

Upang maipadala ang mensahe kasama ang signal ng carrier, hindi sapat na idagdag lamang ang dalawang signal.

Ito ay isang hindi linya na proseso, kung saan ang paghahatid sa paraang inilarawan sa itaas ay nakamit sa pamamagitan ng pagpaparami ng signal ng mensahe ng signal ng carrier, kapwa kosine. At sa resulta nito idagdag ang signal ng carrier.

Ang form na pang-matematika na nagreresulta mula sa pamamaraang ito ay isang variable na signal sa oras E (t), na ang form ay:

Kung saan ang amplitude E _c ay ang amplitude ng carrier at m ay ang modulation index, na ibinigay ng:

Kaya: E _s = mE _c

Ang lapad ng mensahe ay maliit kumpara sa malawak ng carrier, samakatuwid:

Kung hindi, ang sobre ng AM signal ay hindi magkakaroon ng tumpak na hugis ng mensahe na maipapadala. Ang equation para sa m ay maaaring ipahiwatig bilang isang porsyento ng modulation:

Alam namin na ang mga signal ng sinusoidal at cosine ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagkakaroon ng isang tiyak na dalas at haba ng haba.

Kapag ang isang signal ay na-modulate, ang dalas nitong pamamahagi (spectrum) ay isinalin, na nangyayari upang sakupin ang isang tiyak na rehiyon sa paligid ng dalas ng carrier signal f _c (na hindi binago sa lahat sa proseso ng modulation), na tinatawag na lapad banda.

Bilang sila ay mga electromagnetic waves, ang kanilang bilis sa vacuum ay iyon ng ilaw, na nauugnay sa haba ng haba at dalas ng:

Sa ganitong paraan, ang impormasyong maililipat mula sa, sabihin, ang isang istasyon ng radyo ay mabilis na bumibiyahe sa mga tatanggap.

Paghahatid sa radyo

Ang istasyon ng radyo ay dapat ibahin ang anyo ng mga salita at musika, ang lahat ng mga tunog signal, sa isang de-koryenteng signal ng parehong dalas, halimbawa gamit ang mga mikropono.

Ang signal na elektrikal na ito ay tinatawag na signal ng dalas ng auditory FA, ​​dahil nasa saklaw ito ng 20 hanggang 20,000 Hz, na siyang naririnig na spectrum (ang mga frequency na naririnig ng mga tao).

Larawan 2. Maraming mga istasyon ng radyo na nai-broadcast sa AM. Pinagmulan: Pixabay.

Ang signal na ito ay dapat na pinalaki ng elektroniko. Sa mga unang araw ng radyo ito ay ginawa gamit ang mga vacuum tubes, na kalaunan ay pinalitan ng mas mahusay na mga transistor.

Ang amplified signal ay pagkatapos ay sinamahan ng radio frequency signal FR ng mga AM circuit circuit, upang magresulta sa isang tiyak na dalas para sa bawat istasyon ng radyo. Ito ang dalas ng carrier f _{c na} nabanggit sa itaas.

Ang mga dalas ng carrier ng mga istasyon ng radyo ng AM ay nasa pagitan ng 530 Hz at 1600 Hz, ngunit ang mga istasyon na gumagamit ng dalas na modulation o FM, ay may mas mataas na dalas ng dalas: 88-108 MHz.

Ang susunod na hakbang ay upang palakasin muli ang pinagsamang signal at ipadala ito sa antena upang maipalabas ito bilang isang radio wave. Sa ganitong paraan maaari itong kumalat sa espasyo hanggang sa maabot nito ang mga tatanggap.

Signal na pagtanggap

Ang isang tatanggap ng radyo ay may isang antena upang kunin ang mga electromagnetic waves na nagmula sa istasyon.

Ang isang antena ay binubuo ng isang kondaktibo na materyal na naman ay may mga libreng elektron. Ang larangan ng electromagnetic ay nagpipilit sa mga electron na ito, na agad na nag-vibrate sa parehong dalas ng mga alon, na gumagawa ng isang electric current.

Ang isa pang pagpipilian ay ang pagtanggap ng antena ay naglalaman ng isang likid ng kawad at ang electromagnetic na patlang ng mga alon ng radyo ay nagpapahiwatig ng isang electric current sa loob nito. Sa alinmang kaso, ang stream na ito ay naglalaman ng impormasyon na nagmula sa lahat ng mga istasyon ng radyo na nakuha.

Ang sumusunod na ngayon ay ang radio receiver ay magagawang makilala ang bawat istasyon ng radyo, iyon ay, upang mag-tune sa isa na gusto.

Tumunog sa radyo at makinig sa musika

Ang pagpili sa pagitan ng iba't ibang mga senyas ay nakamit sa pamamagitan ng isang resonant na circuit circuit o osileytor ng LC. Ito ay isang napaka-simpleng circuit na naglalaman ng isang variable na inductor L at capacitor C na inilagay sa serye.

Upang i-tune ang istasyon ng radyo, ang mga halaga ng L at C ay nababagay, upang ang resonant na dalas ng circuit ay nagkakasabay sa dalas ng signal na mai-tono, na walang iba kundi ang dalas ng carrier ng istasyon ng radyo: f _c .

Kapag ang istasyon ay naka-tono sa, ang demodulator circuit na nabanggit sa simula ay nagsisimula sa pagkilos. Siya ang isa na namamahala sa pag-deciphering, kaya't magsalita, ang mensahe na nai-broadcast ng istasyon ng radyo. Ginagawa ito sa pamamagitan ng paghihiwalay ng signal ng carrier at signal signal, gamit ang isang diode, at isang circuit ng RC na tinatawag na isang low-pass filter.

Larawan 3. Sa kaliwang circuit ng oscillator ng LC. Sa kanan isang demodulator circuit. Pinagmulan: F. Zapata.

Ang pinaghiwalay na signal ay dumadaan muli sa isang proseso ng pagpapalakas at mula doon napunta ito sa mga nagsasalita o headphone upang marinig natin ito.

Ang proseso ay nakabalangkas dito, dahil mayroong talagang mas maraming mga yugto at ito ay mas kumplikado. Ngunit nagbibigay ito sa amin ng isang magandang ideya kung paano nangyayari ang modyul ng amplitude at kung paano naabot ang mga tainga ng tatanggap.

Nagawa na halimbawa

Ang isang alon ng carrier ay may malawak na E _c = 2 V (RMS) at dalas f _c = 1.5 MHz. Ito ay na-modulate ng isang senyas ng dalas fs = 500 Hz at amplitude E _s = 1 V (RMS). Ano ang equation ng AM signal?

Solusyon

Palitin ang naaangkop na mga halaga sa equation para sa modulated signal:

Gayunpaman, mahalagang tandaan na ang equation ay nagsasama ng mga peak amplitude, na sa kasong ito ay mga boltahe. Samakatuwid ito ay kinakailangan upang maipasa ang mga boltahe ng RMS sa rurok na pagdaragdag ng √2:

1. Analphabetics. Mga Module ng Modulasyon. Nabawi mula sa: analfatecnicos.net.
2. Giancoli, D. 2006. Pisika: Mga Prinsipyo na may Aplikasyon. ^Ika- 6 . Ed Prentice Hall.
3. Quesada, F. Laboratory ng Komunikasyon. Module ng Amplitude. Nabawi mula sa: ocw.bib.upct.es.
4. Santa Cruz, O. paghahatid ng modyul ng Amplitude. Nabawi mula sa: professors.frc.utn.edu.ar.
5. Serway, R., Jewett, J. (2008). Physics para sa Science at Engineering. Dami 2. 7 ^ma . Ed Cengage Learning.
6. Wave ng Carrier. Nabawi mula sa: es.wikipedia.org.