Sekalaiset

Amplitudimodulaatio, AM-indeksi ja modulointisyvyys

Amplitudimodulaatio, AM-indeksi ja modulointisyvyys


Amplitudimoduloidulle signaalille käytetyn moduloinnin tasoa on mahdollista muuttaa. Tämä on tärkeä tekijä lähetys- ja kaksisuuntaisissa radioviestintäsovelluksissa.

Jos modulaatiota käytetään vähän, ääntä (olettaen sen olevan meille audiolähetys) on vaikea kuulla. Liian paljon käytettäessä voi kuitenkin syntyä vääristymiä, eikä signaaleja ole helppo kuunnella ja häiriöt lisääntyvät, mikä voi vaikuttaa läheisten taajuuksien tai kanavien käyttäjiin.

Tämän seurauksena on oltava tapa määrittää amplitudimoduloidulle signaalille sovellettu modulointitaso ja valvoa tasoa. Tähän käytetään kahta lukua, nimittäin amplitudimodulaatio, AM-modulaatioindeksi ja modulointisyvyys . Molemmat liittyvät toisiinsa, mutta niillä on hieman erilainen merkitys.

AM-modulaatioindeksin perusteet

Termiä Modulaatioindeksi käytetään useille modulaatiomuodoille, mukaan lukien AM, ja ilmeisesti erityyppisille modulaatioille on erilaisia ​​menetelmiä indeksin saamiseksi.

On hyödyllistä määritellä modulaatioindeksi amplitudimodulaatiota varten.

Amplitudimodulaation indeksimääritelmä:

Amplitudimoduloidun signaalin modulaatioindeksi määritellään amplitudivaihtelun mittana tai laajuutena moduloimattoman kantoaallon ympärillä.

Toisin sanoen amplitudimodulaatioindeksi kuvaa määrää, jolla moduloitu kantoaallon vaippa vaihtelee staattisen tason suhteen.

Tämä voidaan ilmaista matemaattisesti seuraavasti:

Modulaatioindeksi, m=MA

Missä:
A = kantoaallon amplitudi.
M = modulointiamplitudi ja on RF-amplitudin huippumuutos sen moduloimattomasta arvosta.

Yllä olevaa yhtälöä käyttämällä voidaan nähdä, että modulaatioindeksi 0,75 tarkoittaa, että signaali kasvaa kertoimella 0,75 ja laskee 0,25: een alkuperäisestä tasostaan.

Modulaatioindeksi 1 on modulaation maksimitaso, jota voidaan normaalisti soveltaa ja joka tapahtuu, kun verhokäyrä kasvaa kertoimella 1 eli kaksinkertainen vakaan tilan arvoon ja putoaa nollaan.

AM-modulaation syvyyden perusteet

Amplitudimodulaation AM-modulaation syvyysluku täydentää modulaatioindeksiä.

Tyypillisesti modulointisyvyys on amplitudimodulaatioindeksi ilmaistuna prosentteina.

Tällä tavalla AM-modulaatioindeksi 0,75 ilmaistaisiin modulaatiosyvyydeksi 75%.

Todellisuudessa termejä AM-modulaatioindeksi ja AM-modulaation syvyys käytetään usein keskenään, joten niiden käyttöön ei usein ole kovia ja nopeita sääntöjä.

AM-modulaatioindeksiesimerkkejä

On hyödyllistä nähdä joitain esimerkkejä amplitudimoduloiduista aaltomuodoista, joilla on eri modulaatioindeksitasot.

Yleisimmin nähty modulointitaso on signaalille, jolla on 100% modulaatio. Näissä olosuhteissa signaalitaso laskee nollaan ja nousee kaksinkertaiseen arvoon ilman modulointia. Tässä tapauksessa jännite nousee korkeintaan kaksinkertaiseksi normaalitasosta - tämä tarkoittaa, että teho on neljä kertaa lepotilan arvo, ts. 22 ei modulointitasoa -arvo.

Jos käytetään alle 100-prosenttista modulointia, kantoaalto ei putoa nollaan, ei nouse kaksinkertaiselle tasolle, mutta poikkeama on tätä pienempi lepotasosta. Alla oleva kaavio näyttää 50%: n moduloinnin tason, mutta periaate pätee kaikilla arvoilla, jotka ovat välillä 0-100%.

Tasot, jotka ovat yli 100% modulointia

Jos modulaation taso nostetaan yli modulointihakemiston 1, ts. Yli 100% modulaation, tämä aiheuttaa ns. Ylimodulaatiota.

Kantaja kokee 180 ° vaiheen kääntymisen, jossa kantoaaltotaso yrittäisi mennä nollapisteen alapuolelle. Nämä vaihekäännöt synnyttävät ylimääräisiä sivukaistoja, jotka johtuvat vaiheenvaihdoista (vaihemodulaatio). Nämä vaiheen muutoksen aiheuttamat sivukaistat ulottuvat teoriassa äärettömyyteen. Tämä voi aiheuttaa vakavia häiriöitä muille käyttäjille, ellei sitä suodateta.

Amplitudimodulaatiota käyttävät yleisradioasemat toteuttavat toimenpiteitä varmistaakseen, että niiden lähettämistä varten olevat kantoaallot tai signaalit eivät koskaan moduloidu liikaa. Lähettimissä on rajoitimet yli 100-prosenttisen moduloinnin estämiseksi.

Ne sisältävät yleensä myös automaattisen äänenvoimakkuuden säätimet äänitasojen pitämiseksi sellaisina, että lähes 100% modulointitasot saavutetaan suurimman osan ajasta. Tällä tavalla signaali kuulostaa selkeämmältä ja voimakkaammalta demoduloituna. Ääniprosessori voi myös leikata äänen, jos se tulee hyvin lähelle 100%: n modulointitasoa. Tämä varmistaa, että kantoaaloa ei moduloida liikaa.

jos käytetään äänileikkuria, tätä on seurattava äänisuodatin, koska leikkaus tuo käyttöön harmoniset yliaallot, jotka saattavat jäädä lähetyksen sallitun äänen kaistanleveyden ulkopuolelle - jos ääni menisi suodattamatta, korkeat äänitaajuudet aiheuttaisivat lähetetyllä signaalilla on laaja kaistanleveys, koska amplitudimoduloidun signaalin kaistanleveys on kaksinkertainen korkeimpaan äänitaajuuteen nähden.

Monet asemat käyttävät erittäin hienostuneita audioprosessoreita tarjoamaan enimmäistason ääntä kantoaallolla, tarjotakseen "kovimman" äänen kantajaa liikaa moduloimatta.

Modulaatiotason seuranta

Kaikille amplitudimodulaatiota käyttäville lähetysasemille on välttämätöntä varmistaa, että signaalia ei moduloida liikaa. Tämä on erityisen tärkeää AM-lähetysasemille, joissa syntyville häiriöille on tiukat rajoitukset. Jos modulaatiotasot ovat liian korkeat, signaali voi olla ylimoduloitu ja aiheuttaa häiriöitä.

Sääntelyviranomaiset ottavat hämärän kuvan suurista häiriöistä, ja myös käyttäjät kärsivät.

Vaikka äänirajoittimet sisällytetään, on silti välttämätöntä pystyä seuraamaan asetuksia ja varmistamaan, että kaikki toimii oikein.

Sovelluksissa, joissa AM: tä käytetään kaksisuuntaiseen radioviestintään, radiopuhelimet on todennäköisesti asetettu valmistukseen, tai suunnittelu rajoittaa sisäisesti modulointitasoa eikä jatkuvaa valvontaa tarvita. Jopa tukiaseman radioviestintälaitteita ei todennäköisesti tarvita eikä aseteta tai kalibroida. Koska tehotasot ovat alhaisemmat, asiat eivät ole yhtä tärkeitä kuin lähetystoiminnalle.

Lähettimen oikean toiminnan varmistamiseksi voidaan käyttää useita menetelmiä:

  • Oskilloskooppi: Oskilloskoopin avulla on mahdollista valvoa lähtösignaalia. Varsinkin suuritehoisten lähettimien tapauksessa yhteys voidaan muodostaa erityisellä liittimellä, joka ottaa näytteet lähtevästä signaalista, mutta oskilloskoopin osalta huomattavasti alemmalla tasolla. Helppo tapa saada näyte on kiertää poimintasilmukka ja liittää se oskilloskoopin pystysuoraan sisääntuloon.

    Oskilloskoopin sijainnista ja läsnä olevista signaalitasoista riippuen voidaan käyttää lyhyttä antennia viritetyllä piirillä. Tämä lähestymistapa toimii hyvin lähettimen läheisyydessä, jossa säteilytasot ovat suhteellisen korkeat.

    Tämän jälkeen verhokäyrää voidaan valvoa sen varmistamiseksi, että se ylittää nollasignaalin - tässä tapahtuu vaihekääntöjä, jotka aiheuttavat laajakaistaisen häiriöäänen.

  • Spektrianalysaattori: Spektrianalysaattorin avulla modulaatioindeksin / syvyyden seuraamiseksi analysaattori ottaa näytteen signaalista ja näyttää sen spektrin näytöllä. Analysaattori pystyy näkemään signaalin ja seuraamaan, ovatko komponentit signaalin sallitun kaistanleveyden ulkopuolella.

    Reaaliaikaiset spektrianalysaattorit pystyvät paremmin seuraamaan kaikkia ohimeneviä vaikutuksia, vaikka ne ovatkin huomattavasti kalliimpia.

  • Modulaatiomittari: Jatkuvaa valvontaa varten on paljon helpompaa käyttää modulointimittaria. Nämä mittarit antavat osoituksen modulaatioindeksistä tai modulointisyvyydestä numeerisella näytöllä. Ne eivät tarjoa niin paljon tietoa, mutta ovat usein melko riittäviä jatkuvaan seurantaan.

Näitä erilaisia ​​menetelmiä voidaan käyttää tarvittaessa tarkkailemaan jatkuvasti tai ajoittain tarpeen mukaan.

Modulaatioindeksiä ja modulointisyvyyslukuja käytetään laajalti kuvattaessa amplitudimoduloituun signaaliin sovellettua modulointia. Liian vähän eikä signaali näytä olevan riittävän kovaa ääntä. Liian paljon ja signaali aiheuttaa häiriöitä huomattavasti sen kanavan ulkopuolella, jolla se toimii.


Katso video: AM DSBFC (Tammikuu 2022).