МОДУЛИСАНА АМПЛИТУДА: КАРАКТЕРИСТИКЕ И НАЧИН РАДА - ФИЗИЧКИ - 2025

Амплитуде модулисан АМ (амплитудна модулација) је техника преноса сигнала у којима електромагнетни талас синусна носећу фреквенцију ф _ц , одговоран за пренос фреквенцију порука ф _с << ф _ц Варира (тј, модулише) амплитуда према амплитуди сигнала.

Оба сигнала путују као један, укупни сигнал (АМ сигнал) који комбинује: носећи талас (носилац сигнал) и талас (информациони сигнал) који садржи поруку, као што је приказано на следећој слици:

Слика 1. Модулација амплитуде. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Примећено је да информације путују у облику који окружује АМ сигнал, а који се назива коверта.

Овом техником сигнал се може преносити на велике удаљености, стога ову врсту модулације широко користе комерцијални радио и цивилни опсег, мада се поступак може извести са било којом врстом сигнала.

За добивање информација потребан је пријемник, у којем се процес који се назива демодулација врши помоћу детектора овојнице.

Детектор коверте није ништа друго до врло једноставан круг, који се назива исправљач. Процедура је једноставна и јефтина, али губици енергије увијек се јављају у процесу пријеноса.

Како функционира модулирана амплитуда?

Да бисте пренели поруку заједно са сигналом носиоца, није довољно једноставно додати два сигнала.

То је нелинеарни процес, у којем се пренос на горе описани начин постиже множењем сигнала поруке са носачем, оба косинуса. А на резултат тога додајте сигнал носача.

Математички облик који је резултат овог поступка је варијабилни сигнал у времену Е (т), чији је облик:

Где је амплитуда Е _ц амплитуда носача и м је индекс модулације, дат од:

Дакле: Е _с = мЕ _ц

Амплитуда поруке је мала у поређењу с амплитудом носача, дакле:

У супротном, овојница АМ сигнала не би имала тачан облик поруке која се шаље. Једнаџба за м може се изразити као проценат модулације:

Знамо да су синусоидни и косинусни сигнали карактеристични по томе што имају одређену фреквенцију и таласну дужину.

Када је сигнал модулиран, његова фреквенција (спектар) се преводи, што се дешава да заузме одређено подручје око фреквенције носача сигнала ф _ц (који се уопште не мења током процеса модулације), назива се ширина трака.

Како су то електромагнетни таласи, њихова брзина у вакууму је брзина светлости, која је повезана са таласном дужином и фреквенцијом према:

На тај начин информације које се преносе са, рецимо, радио станице брзо прелазе у пријемнике.

Радио преноси

Радио станица мора трансформисати речи и музику, све звучне сигнале, у електрични сигнал исте фреквенције, на пример користећи микрофоне.

Овај електрични сигнал назива се звуком фреквенције сигнала ФА, јер се налази у опсегу од 20 до 20 000 Хз, што је звучни спектар (фреквенције које људи чују).

Слика 2. Многе радио станице емитују у АМ. Извор: Пикабаи.

Овај сигнал мора бити електронски појачан. У раним данима радио је прављен вакуумским цевима, које су касније замењени много ефикаснијим транзисторима.

Појачани сигнал се затим комбинује са радио фреквенцијским сигналом ФР по АМ круговима модулатора, тако да се добије специфична фреквенција за сваку радио станицу. Ово је фреквенција носача ф _ц која је горе наведена.

Носиве фреквенције АМ радио станица су између 530 Хз и 1600 Хз, али станице које користе модулирану фреквенцију или ФМ имају носаче више фреквенције: 88-108 МХз.

Следећи корак је поново појачати комбиновани сигнал и послати га антени да би могао да се емитује као радио талас. На тај се начин може ширити кроз простор док не дође до пријемника.

Пријем сигнала

Радио пријемник има антену за пријем електромагнетних таласа који долазе из станице.

Антена се састоји од проводљивог материјала који заузврат има слободне електроне. Електромагнетно поље врши силу на ове електроне, који одмах вибрирају истом фреквенцијом као таласи, производећи електричну струју.

Друга опција је да пријемна антена садржи завојницу жице и електромагнетно поље радио таласа индукује електричну струју у њој. У оба случаја, овај ток садржи информације које стижу са свих заузетих радио станица.

Оно што сада следи је да радио пријемник може разликовати сваку радио станицу, односно прилагодити се оној која је пожељна.

Укључите се на радио и слушајте музику

Одабир између различитих сигнала врши се резонантним ЛЦ кругом или ЛЦ осцилатором. Ово је врло једноставан круг који садржи променљиви индуктор Л и кондензатор Ц који су постављени у серију.

За подешавање радио станице, вредности Л и Ц се подешавају тако да се резонантна фреквенција кола подудара са фреквенцијом сигнала који се подешава, а који није ништа друго до фреквенција носача радио станице: ф _ц .

Једном када се станица постави, активира се демодулаторски круг на почетку. Он је тај који је задужен за дешифровање, да тако кажем, поруке коју је емитовала радио станица. То се чини раздвајањем сигнала носача и сигнала поруке, помоћу диоде, и РЦ кругом који се назива нископропусни филтер.

Слика 3. На левом кругу осцилатора ЛЦ. Са десне стране склоп демодулатора. Извор: Ф. Запата.

Већ одвојени сигнал поново пролази кроз процес појачања и одатле прелази у звучнике или слушалице како бисмо га чули.

Процес је овде описан, јер фаза заправо има више и много је сложеније. Али нам даје добру представу о томе како се дешава амплитудна модулација и како допире до ушију пријемника.

Примери рада

Носачки талас има амплитуду Е _ц = 2 В (РМС) и фреквенцију ф _ц = 1,5 МХз. Модулиран је сигналом фреквенције фс = 500 Хз и амплитуде Е _с = 1 В (РМС). Која је једначина АМ сигнала?

Решење

Замијените одговарајуће вриједности у једнаџби за модулирани сигнал:

Међутим, важно је напоменути да једначина укључује вршне амплитуде, које су у овом случају напони. Због тога је потребно да се напони РМС-а пренесу до максимума множећи са √2:

1. Аналфабетичари. Модулациони системи. Опоравак од: аналфатецницос.нет.
2. Гианцоли, Д. 2006. Физика: принципи примјене. 6 ^-ог . Ед Прентице Халл.
3. Куесада, Ф. Комуникациона лабораторија. Амплитуде Модулација. Опоравак од: оцв.биб.упцт.ес.
4. Санта Цруз, О. Амплитуде модулација преноса. Опоравило од: професорс.фрц.утн.еду.ар.
5. Серваи, Р., Јеветт, Ј. (2008). Физика за науку и инжењерство. Свезак 2. 7 ^ма . Ед. Ценгаге Леарнинг.
6. Носачки талас. Опоравак од: ес.википедиа.орг.