Embedded Files
Amplituudmodulatsiooni (AM) korral muudetakse saatja kandevlaine amplituudi moduleeriva signaali (sõnumi) taktis. Joonisel 3.4. on kujutatud amplituudmodulatsiooni iseloomustavad signaalid. Joonisel 3.4. a on toodud moduleeritav raadiosageduslik kandevlaine uk, mis on määratav järgnevalt:
uk = Uk cos ωt,
kus ω – kandevlaine nurksagedus.
Joonis 1. Amplituudmodulatsiooni signaalid: a) kandevlaine; b) moduleeriv signaal (sõnum); c) amplituudmoduleeritud raadiosignaal
Joonisel 1. b) on kujutatud helisageduslik moduleeriv signaal uM, mis on määratav avaldisega:
uM = UM cos Ωt ,
kus Ω – moduleeriva signaali nurksagedus.
Moduleeritud raadiosageduslik signaal (joonis 1.c)) uAM avaldub järgnevalt:
(1) uAM = UAM (1+m cos Ωt) cos ωt,
kus m – modulatsiooni indeks ehk modulatsiooni sügavus, mis on määratav moduleeritud signaali maksimaalse amplituudi UAMm ja moduleerimata kandevlaine amplituudi Ukm suhtena:
m = UAMm / Ukm .
Joonisel 1 kujutatud signaalide puhul kandevlaine ja moduleeriva signaali amplituudid on võrdsed, seepärast antud juhul
m = 1.
Avaldise (1) liikmeid korrastades võib selle avaldada järgmiselt:
(2) uAM = UAM cos ωt + ½UAM m cos (ω + Ω)t + ½UAM m cos (ω - Ω)t.
Nagu näha viimasest avaldisest, sisaldab amplituudmoduleeritud raadiosignaal kolme sageduslikku komponenti:
kandevlaine sagedusega ω komponent,
sagedusega (ω + Ω) komponent, mida nimetatakse ülemiseks sageduse külgribaks,
sagedusega (ω - Ω) komponent, mida nimetatakse alumiseks külgribaks.
Joonis 2. AM signaali sagedusspekter moduleeriva sageduse F korral
Avaldise (2) järgi võib koostada AM signaali sagedusliku spektri juhul, kui kandevlainet, mille sagedus on fk, moduleeritakse kindla sagedusega F ja modulatsiooni indeks m = 1. Joonisel 2 on toodud sellise AM signaali sagedusspekter. Nagu jooniselt näha, alumise külgriba (fk-F) ja ülemise külgriba (fk+F) amplituudid on võrdsed ja nende suurus on 0,5Ukm, mis kehtib juhul kui modulatsiooni indeks m=1. Kui modulatsiooni indeks m >1, siis külgribade amplituud suureneb, kui m<1, siis külgribade amplituud väheneb.
Raadiotelefonisides leiab kasutamist helisageduslik moduleeriv signaal, mille sageduslik spekter on kujutatud joonisel 3. a). Üle kantakse sagedusvahemik alates madalaimast sagedusest Fmin kuni maksimaalse sageduseni Fmax. Milliseks kujuneb sellise moduleeriva signaali puhul AM signaali sageduslik spekter, on kujutatud joonisel 3. b).
Nagu sellelt jooniselt näha, modulatsiooni korral hõlmab signaal sidekanalis sagedusriba, mille madalaim sagedus on fk-Fmax ja kõrgeim sagedus fk+Fmax. Modulatsiooni tulemusena kantakse üle sõnumi signaal oma sageduslike komponentidega nii, et ta jääb sümmeetriliselt mõlemale poole kandevsagedust. Et moduleeritud raadiolaine levitaks sõnumit saatjast võimalikult kaugemale, peavad mõlemad AM signaali külgribad omama küllaldast amplituudi.
Joonis 3. AM signaali sagedusspekter helisagedusliku sagedusriba ülekande korral: a) moduleeriva signaali sagedusspekter; b) AM signaali sagedusspekter
Joonis 4 selgitab, kuidas avaldavad mõju kandevlaine külgribad AM raadiosignaali mähisjoonele. Joonisel on kujutatud AM signaali nagu see on nähtav ostsillograafi ekraanil. Sellise ostsillogrammi abil on võimalik määrata erinevaid signaali parameetreid, sealhulgas ka modulatsiooni sügavust. Kui moduleeriva signaali pinge UM puudub (UM =0), näiteks on see nii, kui saatejaama mikrofon lülitatakse välja, siis on edastatava signaali amplituud võrdne moduleerimata kandevlaine amplituudiga Uk. Modulatsiooni korral on signaali maksimaalne amplituud joonisel tähisega UAMmax ja moduleeritud signaali minimaalne amplituud UAMmin.
Joonis 4. AM signaali komponendid
Kandevlaine amplituudi muutus kannab endas edasi informatsiooni, mida sisaldavad AM signaali ülemine ja alumine külgriba. Mida suurem on modulatsiooni sügavus, seda suurem on kandevlaine amplituudi muutus.
AM modulaator
AM modulaator
Tavaline kahekülgribaline AM signaal tekitatakse raadiosaatja modulaatoris, mis sisaldab mingit kiirelttoimivat mittelineaarse voolu-pinge karakteristikuga elementi, näiteks dioodi või transistori. Juhtides mittelineaarsele elemendile kandevsageduse signaali ja informatsiooni sisaldava moduleeriva signaali, tekitavad liituvad signaalid modulaatoris hulk kõikvõimalikke kombinatsioonsageduslikke komponente, milledest osa sisaldab ka edastatavat sõnumit. Modulaatori väljundis on võimalik filtri abil eraldada vajalik sõnumit sisaldav raadiosignaal ja see saatjas võimendada ning suunata saateantenni. Joonisel 5 on toodud lihtsa väikesevõimsuselise modulaatori skeem, mis töötab ühise emitteriga transistorlülituses. Transistoraste töötab nii sisendsignaalide segustina kui ka võimendina.
Joonis 5. AM modulaator
Transistori baasile antakse kandevlaine signaal Uk ja moduleeriv helisageduslik signaal UM. Võimendusastmes tekib kahe erineva sagedusega signaalide vahel tuiklemine, mille tulemusena tekivad erinevad transistori kollektorahelas erinevate kombinatsioonsagedustega signaalid. Kollektori ahelas olev võnkering LC3 on häälestatud kandevlaine sagedusele f0. Võnkeringi parameetrid on valitud nii, et ta laseb läbi lisaks kandevsagedusele ka ülemise ja alumise külgriba sagedused. Seega toimib võnkering filtrina, mis laseb läbi ainult edastatava AM raadiosignaali koos kõigi vajalike sageduslike komponentidega, mittevajalikud kõrgemad sageduslikud komponendid surutakse maha. Modulaatori väljundis oleva AM raadiosignaali hetkväärtus uAM on avaldatav valemiga (1).
AM signaali demoduleerimine
AM signaali demoduleerimine
Demoduleerimine e detekteerimine on vastupidine protsess moduleerimisele. Detektori sisendisse antakse AM signaal us:
us(t ) = Ums (1+m cos Ωt) cos ωt.
Detektori väljundis saadakse informatsiooni sisaldav madalsageduslik signaal uv:
uv(t ) = Umv cos Ωt.
Joonis 6. Diooddetektor
Lihtsaim ja kõige laialdasemalt levinud amplituuddetektor on diooddetektor (joonis 6), mille väljundpinge järgib siseneva moduleeritud signaali mähisjoone amplituudi. Kuna diood omab mittelineaarset karakteristikut, siis detektorisse antava raadiosignaali erineva sagedustega komponendid segustuvad ja tekitavad detektori väljundis erinevate kombinatsioonsagedustega komponente nagu sisendsignaalis sisalduvad sagedused, nende kordsed (harmoonilised), külgribade sagedused ja nimetatud sageduste kõikvõimalikud kombinatsioonsagedused.
Joonisel 6 toodud signaalide ostsillogrammid näitavad, et dioodi tööd juhib sisendisse antav moduleeritud signaal, mis kandevlaine sagedusega kord avab dioodi, kord suleb. Diood toimib alaldina, eemaldab kandevlaine negatiivse poolperioodi ning dioodi väljundisse jääb ainult signaali positiivne poolperiood, mis sisaldab ülekantavat helisageduslikku signaali ja ka alaliskomponenti, mille mõjul paikneb detektori väljundis kujutatud helisignaali kõver signaali nulljoonest kõrgemal. Dioodi väljundis olev madalsageduslik RC filter eraldab dioodi läbinud signaalist kasuliku helisagedusliku signaali. Läbi kondensaatori C lühistatakse kõik kõrgsageduslikud komponendid, kasulikele madalatele sagedustele kondensaatori mahtuvustakistus on suur ja nendele see mõju ei avalda. Detektorist juhitakse helisageduslik signaal vastuvõtja helisagedusvõimendisse.
Page updated
Report abuse