MODÜLE EDILMIŞ GENLIK: ÖZELLIKLER VE NASIL ÇALIŞTIĞI - FIZIKSEL - 2025

Modüle edilmiş genlikte bir AM (genlik modülasyonu) bir sinyal iletim teknik olan f bir elektromanyetik dalga sinüs taşıyıcı frekans _c bir mesaj frekans f iletmek için sorumlu _s << f _c değişir (yani, modülasyonda) sinyalin genliğine göre genlik.

Her iki sinyal de, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi, her ikisini birleştiren toplam sinyal (AM sinyali) olarak hareket eder: taşıyıcı dalga (taşıyıcı sinyal) ve mesajı içeren dalga (bilgi sinyali):

Şekil 1. Genlik modülasyonu. Kaynak: Wikimedia Commons.

Bilginin, zarf adı verilen AM sinyalini çevreleyen formda yer aldığına dikkat edilmelidir.

Bu teknik sayesinde, uzun mesafelerde bir sinyal iletilebilir, bu nedenle bu tür modülasyon, ticari radyo ve sivil bant tarafından yaygın olarak kullanılır, ancak prosedür herhangi bir sinyal türü ile gerçekleştirilebilir.

Bilgiyi elde etmek için, bir zarf detektörü vasıtasıyla demodülasyon adı verilen bir işlemin gerçekleştirildiği bir alıcıya ihtiyaç vardır.

Zarf detektörü, doğrultucu adı verilen çok basit bir devreden başka bir şey değildir. Prosedür basit ve ucuzdur, ancak iletim sürecinde her zaman güç kayıpları meydana gelir.

Modüle edilmiş genlik nasıl çalışır?

Mesajı taşıyıcı sinyal ile birlikte iletmek için, sadece iki sinyali eklemek yeterli değildir.

Bu, doğrusal olmayan bir işlem olup, yukarıda açıklanan şekilde iletimin, mesaj sinyalinin her ikisi de kosinüs olmak üzere taşıyıcı sinyal ile çarpılmasıyla elde edilir. Ve bunun sonucuna taşıyıcı sinyali ekleyin.

Bu prosedürden kaynaklanan matematiksel form, E (t) zamanındaki değişken bir sinyaldir ve formu:

E _c genliğinin taşıyıcının genliği olduğu ve m modülasyon indeksinin aşağıdaki şekilde verildiği durumlarda:

Böylece: E _s = mE _c

Mesajın genliği, taşıyıcının genliğine kıyasla küçüktür, bu nedenle:

Aksi takdirde, AM sinyalinin zarfı iletilecek mesajın tam şekline sahip olmayacaktır. M denklemi, modülasyon yüzdesi olarak ifade edilebilir:

Sinüzoidal ve kosinüs sinyallerinin belirli bir frekans ve dalga boyuna sahip olmasıyla karakterize edildiğini biliyoruz.

Bir sinyal modüle edildiğinde, frekans dağılımı (spektrum) dönüştürülür ve bu, genişlik adı verilen taşıyıcı sinyalin frekansı (f _c) (modülasyon işlemi sırasında hiç değiştirilmez) etrafında belirli bir bölgeyi işgal eder. grup.

Elektromanyetik dalgalar oldukları için, vakumdaki hızları, dalga boyu ve frekansla ilgili olan ışığın hızıdır:

Bu şekilde, örneğin bir radyo istasyonundan iletilecek bilgi alıcılara çok hızlı bir şekilde gider.

Radyo yayınları

Radyo istasyonu, tümü ses sinyali olan kelimeleri ve müziği, örneğin mikrofon kullanarak, aynı frekansta bir elektrik sinyaline dönüştürmelidir.

Bu elektrik sinyaline işitsel frekans sinyali FA denir, çünkü işitilebilir spektrum (insanların duyduğu frekanslar) olan 20 ila 20.000 Hz aralığındadır.

Şekil 2. AM'de birçok radyo istasyonu yayın yapmaktadır. Kaynak: Pixabay.

Bu sinyal elektronik olarak yükseltilmelidir. Radyonun ilk günlerinde, daha sonra çok daha verimli transistörlerle değiştirilen vakum tüpleriyle yapıldı.

Güçlendirilen sinyal daha sonra her radyo istasyonu için belirli bir frekansla sonuçlanacak şekilde, AM modülatör devreleri tarafından radyo frekansı sinyali FR ile birleştirilir. Bu taşıyıcı frekans f _c yukarıda.

AM radyo istasyonlarının taşıyıcı frekansları 530 Hz ile 1600 Hz arasındadır, ancak modüle edilmiş frekans veya FM kullanan istasyonların daha yüksek frekans taşıyıcıları vardır: 88-108 MHz.

Bir sonraki adım, birleşik sinyali tekrar yükseltmek ve radyo dalgası olarak yayılabilmesi için antene göndermektir. Bu şekilde alıcılara ulaşana kadar uzaya yayılabilir.

Sinyal alımı

Bir radyo alıcısının, istasyondan gelen elektromanyetik dalgaları almak için bir anteni vardır.

Bir anten, sırasıyla serbest elektronlara sahip olan iletken bir malzemeden oluşur. Elektromanyetik alan, dalgalarla aynı frekansta anında titreşen ve bir elektrik akımı üreten bu elektronlara kuvvet uygular.

Diğer bir seçenek, alıcı antenin bir tel bobini içermesi ve radyo dalgalarının elektromanyetik alanının, içinde bir elektrik akımı oluşturmasıdır. Her iki durumda da bu akış, yakalanan tüm radyo istasyonlarından gelen bilgileri içerir.

Bundan sonra, radyo alıcısının her bir radyo istasyonunu ayırt edebilmesi, yani tercih edileni ayarlayabilmesidir.

Radyoyu açın ve müziği dinleyin

Çeşitli sinyaller arasında seçim yapmak, bir rezonant LC devresi veya LC osilatörü ile gerçekleştirilir. Bu, seri olarak yerleştirilmiş değişken bir indüktör L ve kapasitör C içeren çok basit bir devredir.

Radyo istasyonunu ayarlamak için, L ve C değerleri ayarlanır, böylece devrenin rezonans frekansı, radyo istasyonunun taşıyıcı frekansından başka bir şey olmayan, ayarlanacak sinyalin frekansı ile çakışır: f _c .

İstasyon ayarlandıktan sonra, başlangıçta bahsedilen demodülatör devresi devreye girer. Radyo istasyonu tarafından yayınlanan mesajı tabiri caizse deşifre etmekten sorumlu kişi o. Bunu, taşıyıcı sinyali ve mesaj sinyalini bir diyot ve alçak geçiren filtre adı verilen bir RC devresi kullanarak ayırarak yapar.

Şekil 3. Sol LC osilatör devresinde. Sağda bir demodülatör devresi. Kaynak: F. Zapata.

Zaten ayrılmış olan sinyal tekrar bir amplifikasyon sürecinden geçer ve oradan hoparlörlere veya kulaklıklara gider, böylece onu duyabiliriz.

Süreç burada özetlenmiştir, çünkü aslında daha fazla aşama vardır ve çok daha karmaşıktır. Ama bize genlik modülasyonunun nasıl gerçekleştiğine ve alıcının kulaklarına nasıl ulaştığına dair iyi bir fikir veriyor.

Çalışılan örnek

Bir taşıyıcı dalganın genliği E _c = 2 V (RMS) ve frekansı f _c = 1.5 MHz'dir. Frekans fs = 500 Hz ve genlik E _s = 1 V (RMS) sinyali ile modüle edilir . AM sinyalinin denklemi nedir?

Çözüm

Modüle edilmiş sinyal için uygun değerleri denklemin içine koyun:

Bununla birlikte, denklemin bu durumda gerilimler olan tepe genliklerini içerdiğine dikkat etmek önemlidir. Bu nedenle, RMS voltajlarını √2 ile çarparak tepe noktasına geçirmek gerekir:

1. Analphabetics. Modülasyon Sistemleri. Kurtarıldı: analfatecnicos.net.
2. Giancoli, D. 2006. Fizik: Uygulamalı Prensipler. 6 ^inci . Ed Prentice Hall.
3. Quesada, F. Haberleşme Laboratuvarı. Genlik Modülasyonu. Kurtarıldı: ocw.bib.upct.es.
4. Santa Cruz, O. Genlik modülasyon iletimi. Professors.frc.utn.edu.ar adresinden kurtarıldı.
5. Serway, R., Jewett, J. (2008). Bilim ve Mühendislik için Fizik. Cilt 2. 7 ^ma . Ed. Cengage Learning.
6. Taşıyıcı Dalga. Es.wikipedia.org adresinden kurtarıldı.