Kolekcije

Amplitudna modulacija, AM: Spektar propusnosti i bočne trake

Amplitudna modulacija, AM: Spektar propusnosti i bočne trake


Propusnost amplitudski moduliranog signala je važna iz mnogih razloga.

Amplitudna modulacija, širina pojasa AM važna je pri dizajniranju filtara za primanje signala, određivanju razmaka kanala i iz niza drugih razloga.

Spektar i širina pojasa amplitudski moduliranog signala određuju se bočnim opsezima koji se generiraju kada se amplitudna modulacija primijeni na nosač.

Bočne trake amplitudne modulacije

Kada se nosač modulira na bilo koji način, stvaraju se daljnji signali s obje strane stabilnog nosača. Te bočne trake nose stvarne informacije o modulaciji.

Bočne trake amplitudske modulacije generiraju se iznad i ispod glavnog nosača. Da biste vidjeli kako se to događa, uzmimo primjer nosača na frekvenciji od 1 MHz koji je moduliran ravnomjernim tonom od 1 kHz.

Proces modulacije nosača potpuno je isti kao i miješanje dva signala zajedno, a kao rezultat toga nastaju i suma i razlike frekvencija. Prema tome, kada se ton od 1 kHz pomiješa sa nosačem od 1 MHz, "zbirna" frekvencija se stvara na 1 MHz + 1 kHz, a razlika se stvara na 1 MHz - 1 kHz, tj. 1 kHz iznad i ispod nosač.

Ako se ustaljeni tonovi zamijene zvukom kakav se susreće sa govorom glazbe, oni sadrže mnogo različitih frekvencija i vidi se audio spektar s frekvencijama preko opsega frekvencija. Kada se moduliraju na nosač, ovi se spektri vide iznad i ispod nosača.

Amplitudna modulacija, AM širina pojasa

Može se vidjeti da ako je gornja frekvencija koja se modulira na nosač 6 kHz, tada će se gornji spektri proširiti na 6 kHz iznad i ispod signala. Drugim riječima, širina pojasa koju zauzima AM signal dvostruko je veća od maksimalne frekvencije signala koja se koristi za moduliranje nosača, tj. To je dvostruka širina pojasa audio signala koji se prenosi.

Može se vidjeti da ograničavanje gornje frekvencije modulirajućeg signala ograničava ukupnu širinu pojasa amplitudski moduliranog signala. Za audio prijenose, poput emitiranih prijenosa, ukupna širina pojasa signala ovisi o najvišim frekvencijama koje se prenose.

Razmak emitovanih kanala varira u zavisnosti od korištenog opsega, kao i područja unutar svijeta odakle dolazi prijenos. Na emitovanju dugog valnog pojasa u ITU regiji 1 (Evropa, Afrika i sjeverna i centralna Azija), razmak kanala je 9 kHz, za srednjevalni opseg razmaka razmak kanala u ITU regijama 1 i 3 je razmak 9 kHz, a u ITU regija 2 (Amerika) iznosi 10 kHz.

Da bi se postigli ovi razmaci između kanala, audio spektar mora biti ograničen. Ako se stanice na susjednim kanalima ne bi stvarale smetnje, to bi ozbiljno ograničilo gornju zvučnu frekvenciju. Na opsezima kratkog vala to bi bilo pola 5 kHz, tj. 2,5 kHz. To očito ne bi omogućilo dovoljan kvalitet emitiranja, pa je stoga širina pojasa signala malo veća od ove i nastaju određene smetnje. Slično je na opsezima srednjeg i dugog talasa širina pojasa AM signala često veća od polovine razmaka između kanala. Interferencijom se upravlja tako što se ne dozvoljava stanicama u neposrednoj blizini da zauzimaju susjedne kanale.

Tipični propusni opseg AM kanala i signala

Neke od glavnih primjena amplitudske modulacije danas su za emitiranje i za vazduhoplovne komunikacije. Razmak kanala varira ovisno o primjeni, frekvenciji i lokacijama.


Tipični AM kanal i širina pojasa signala
Aplikacije / OpisRazmak između kanala (kHz)Teoretska maksimalna širina pojasa zvuka (kHz)
Emitovanje dugog / srednjeg vala izvan Regiona 2 (Amerika)94.5
Emitovanje srednjeg vala u regiji 2 (Amerika)105
Emitovanje kratkog vala5

Teoretska ograničenja propusnog opsega zvuka za amplitudno modulirane radio stanice izgledaju mnogo ograničenija nego što se događa u stvarnosti. Brojke propusnog opsega zvuka do 6 kHz nisu rijetke - uglavnom se ne dodjeljuju susjedni kanali tako da se mogu prilagoditi signali koji se šire u susjedne kanale. To je u redu za emitiranje na opsezima kao što je srednjetalasni opseg tokom dana, ali noću kada signali dalje putuju kao rezultat širenja jonosfere, dolazi do većih smetnji.

Za opsege kratkih talasa nivoi smetnji su često visoki - neke radio stanice su eksperimentirale i koristile su jedan bočni opseg sa punim nosačem. Ovo efektivno smanjuje (prepolovljava) širinu pojasa ukupnog signala za određeni opseg zvuka. Da bi to omogućilo dobitke u kanaliziranom opsežnom planu, sve stanice trebaju usvojiti isti plan.

Vazduhoplovna komunikacija često koristi amplitudsku modulaciju. Propusni opsezi kanala od 25kHz i 8.33 kHz su standardni, ovisno o zrakoplovu i lokaciji. Zvuk se može prilagoditi razmaku između kanala, jer se može usvojiti tipični komunikacijski opseg zvuka od 300 Hz do oko 3 kHz.

Može se vidjeti da je širina pojasa amplitudske modulacije dvostruko veća od najvećeg audio signala koji se prenosi. To čini relativno lošu u pogledu spektralne efikasnosti, ali bez obzira na to, AM se i dalje koristi za neke primjene s obzirom na njegovu jednostavnost, posebno u pogledu demodulacije.


Pogledajte video: Prohod srednjoškolske matematike - 3. razred (Oktobar 2021).