Амплітудная мадуляцыя

Амплітудная мадуляцыя — від мадуляцыі, пры якой амплітуда апорнага сігналу з'яўляецца яго параметрам, які змяняецца з часам.

Метады мадуляцыі
Аналагавая мадуляцыя
AM · ЧМ (FM) · ФМ (PM) · QAM · SSB
Лічбавая мадуляцыя
АМн · ФМн · ЧМн · GMSK OFDM · COFDM · TCM
Імпульсная мадуляцыя
АІМ · ДМ · ІКМ · ΣΔ · ШІМ · ЧІМ · ФІМ
Пашырэнне спектру
DSSS · FHSS
Гл. таксама Дэмадуляція

Ужыванне ў радыётэхніцы

Першыя доследы па перадачы гаворкі і музыкі з дапамогай радыёхваль метадам амплітуднай мадуляцыі ажыццявіў у 1906 годзе амерыканскі інжынер Р. Фесендэн. У яго доследах апорная частата 50 кГц радыёперадавальніка выпрацоўвалася электрамашынным генератарам (альтэрнатарам). Для яе мадуляцыі паміж генератарам і антэнай уключаўся вугальны мікрафон, што змяняў згасанне сігналу ў контуры.

З 1920 гады замест электрамашынных генератараў для генерацыі апорнай частаты сталі выкарыстоўвацца генератары на электронных лямпах. У другой палове 1930-х гадоў, па меры засваення ультракароткіх хваль, амплітудная мадуляцыя паступова пачала выцясняцца з радыёвяшчання і радыёсувязі на УКХ частотнай мадуляцыяй.

З сярэдзіны XX стагоддзя ў службовай і аматарскай радыёсувязі на ўсіх частотах пачалі ўжываць мадуляцыю з адной бакавой паласой (АБП), якая мае шэраг важных пераваг перад АМ, галоўная з якіх - звужэнне ў 2 разы паласы частаты, якую займае радыёсігнал. У сувязі з гэтым прапанавалася перавесці на АБП і масавае радыёвяшчанне, аднак гэта запатрабавала б замены ўсіх радыёвяшчальных прымачоў на больш складаныя і дарагія, таму гэта не было ажыццёўлена.

У канцы XX стагоддзя пачаўся пераход да лічбавага радыёвяшчання з выкарыстаннем сігналаў з амплітуднай маніпуляцыяй.

Вызначэнне

Сігнал, напрыклад, аўдыёсігнал можа мадуляваць амплітуду (AM) ці частату (ЧМ) апорнай.

Амплітудная мадуляцыя з розным каэфіцыентам мадуляцыі. На ніжняй асцылаграме — перамадуляцыя.

Няхай

• ${\displaystyle S(t)}$ — інфармацыйны сігнал, ${\displaystyle |S(t)|<1}$,
• ${\displaystyle U_{c}(t)}$ — апорнае ваганне.

Тады амплітудна-мадуляваны сігнал ${\displaystyle U_{\text{am}}(t)}$ можа быць запісаны наступным чынам:

${\displaystyle U_{\text{am}}(t)=U_{c}(t)[1+mS(t)].\qquad \qquad (1)}$

Тут ${\displaystyle m}$ — некаторая канстанта, званая каэфіцыентам мадуляцыі. Формула (1) апісвае апорны сігнал ${\displaystyle U_{c}(t)}$, мадуляваны па амплітудзе сігналам ${\displaystyle S(t)}$ з каэфіцыентам мадуляцыі ${\displaystyle m}$. Мяркуецца таксама, што выкананы ўмовы:

${\displaystyle |S(t)|<1,\quad 0<m\leqslant 1.\qquad \qquad (2)}$

Выкананне ўмоў (2) неабходна для таго, каб выраз у квадратных дужках у (1) заўсёды быў дадатным. Калі ён можа прымаць адмоўныя значэнні ў нейкі момант часу, тое адбываецца так званая перамадуляцыя (залішняя мадуляцыя). Простыя дэмадулятары (тыпу квадратычнага дэтэктара) дэмадулююць такі сігнал з моцнымі скажэннямі.

Прыклад

Спектр АМ вагання.

Дапусцім, што мы жадаем прамадуляваць апорнае ваганне монагарманічным сігналам. Выраз для апорнага вагання з частатой ${\displaystyle \omega _{c}}$ мае выгляд (пачатковую фазу пакладзём роўнай нулю):

${\displaystyle U_{c}(t)=C\sin(\omega _{c}t).}$

дзе ${\displaystyle C}$ - амплітуда апорнага вагання.

Выраз для мадулюючага сінусоіднага сігналу з частатой ${\displaystyle \omega _{s}}$ мае выгляд:

${\displaystyle U_{s}(t)=U_{0}\sin(\omega _{s}t+\varphi ),}$

дзе ${\displaystyle \varphi }$ — пачатковая фаза. Тады, у адпаведнасці з (1):

${\displaystyle U_{\mathrm {am} }(t)=C[1+mU_{0}\sin(\omega _{s}t+\varphi )]\sin(\omega _{c}t).}$

Прыведзеная вышэй формула для ${\displaystyle y(t)}$ можа быць запісана ў наступным выглядзе:

${\displaystyle U_{\mathrm {am} }(t)=C\sin(\omega _{c}t)+{\frac {mCU_{0}}{2}}[\cos((\omega _{c}-\omega _{s})t-\varphi )-\cos((\omega _{c}+\omega _{s})t+\varphi )].}$

Радыёсігнал складаецца з апорнага вагання і двух так званых бакавых палос, бакавыя палосы маюць частату, адрозную ад ${\displaystyle \omega _{c}}$. Для сінусоіднага сігналу, скарыстанага ў якасці прыкладу тут, бакавыя палосы ўяўляюць сабою сінусоідныя сігналы і іх частоты роўныя ${\displaystyle \omega _{c}+\omega _{s}}$ і ${\displaystyle \omega _{c}-\omega _{s}}$.

Пакуль апорныя частоты суседніх па частаце радыёстанцый досыць разнесены па частаце, і бакавыя палосы ў спектры сігналаў суседніх па частаце станцый не перакрываюцца паміж сабой, станцыі не будуць ствараць узаемных перашкод.

Гл. таксама

• Амплітудная маніпуляцыя
• Квадратурная мадуляцыя

Спасылкі

• Прынцыпы АM і ФМ. Параўнанне з іншымі выглядамі мадуляцыі Архівавана 10 студзеня 2012.
• Amplitude Modulation (англ.: )