- แอมพลิจูดแบบมอดูเลตทำงานอย่างไร?
- การส่งสัญญาณวิทยุ
- การรับสัญญาณ
- เปิดวิทยุและฟังเพลง
- ตัวอย่างที่ใช้งานได้
- สารละลาย
กว้าง modulatedน (การปรับความกว้าง) เป็นเทคนิคการส่งสัญญาณในการที่คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่ไซน์ฉครับผิดชอบสำหรับการส่งข้อความความถี่ฉs << ฉคที่แตกต่างกัน (เช่น modulates) แอมพลิจูดตามแอมพลิจูดของสัญญาณ
สัญญาณทั้งสองเดินทางเป็นหนึ่งสัญญาณรวม (สัญญาณ AM) ที่รวมทั้งคลื่นพาหะ (สัญญาณพาหะ) และคลื่น (สัญญาณข้อมูล) ที่มีข้อความดังแสดงในรูปต่อไปนี้:
รูปที่ 1. การมอดูเลตแอมพลิจูด ที่มา: Wikimedia Commons
มีข้อสังเกตว่าข้อมูลเดินทางอยู่ในรูปแบบที่ล้อมรอบสัญญาณ AM ซึ่งเรียกว่าซองจดหมาย
ด้วยเทคนิคนี้สัญญาณสามารถส่งได้ในระยะทางไกลดังนั้นการมอดูเลตประเภทนี้จึงใช้กันอย่างแพร่หลายในวิทยุเชิงพาณิชย์และวงดนตรีพลเรือนแม้ว่าขั้นตอนนี้สามารถดำเนินการกับสัญญาณประเภทใดก็ได้
ในการรับข้อมูลจำเป็นต้องมีเครื่องรับซึ่งกระบวนการที่เรียกว่า demodulation ดำเนินการโดยใช้เครื่องตรวจจับซองจดหมาย
เครื่องตรวจจับซองจดหมายเป็นเพียงวงจรธรรมดา ๆ ที่เรียกว่าวงจรเรียงกระแส ขั้นตอนนี้ง่ายและราคาไม่แพง แต่การสูญเสียพลังงานมักเกิดขึ้นในกระบวนการส่งผ่าน
แอมพลิจูดแบบมอดูเลตทำงานอย่างไร?
ในการส่งข้อความพร้อมกับสัญญาณของผู้ให้บริการการเพิ่มสัญญาณทั้งสองนั้นไม่เพียงพอ
มันเป็นกระบวนการที่ไม่ใช่เชิงเส้นซึ่งการส่งสัญญาณในลักษณะที่อธิบายไว้ข้างต้นทำได้โดยการคูณสัญญาณข้อความด้วยสัญญาณพาหะทั้งโคไซน์ และผลของสิ่งนี้เพิ่มสัญญาณผู้ให้บริการ
รูปแบบทางคณิตศาสตร์ที่เป็นผลมาจากขั้นตอนนี้คือสัญญาณตัวแปรในเวลา E (t) ซึ่งมีรูปแบบคือ:
โดยที่แอมพลิจูด E cคือแอมพลิจูดของพาหะและ m คือดัชนีการมอดูเลตที่กำหนดโดย:
ดังนั้น: E s = mE c
แอมพลิจูดของข้อความมีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับแอมพลิจูดของพาหะดังนั้น:
มิฉะนั้นซองจดหมายของสัญญาณ AM จะไม่มีรูปร่างที่แม่นยำของข้อความที่จะส่ง สมการของ m สามารถแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของการมอดูเลต:
เราทราบดีว่าสัญญาณไซน์และโคไซน์มีลักษณะเฉพาะคือมีความถี่และความยาวคลื่นที่แน่นอน
เมื่อสัญญาณถูกมอดูเลตการแจกแจงความถี่ (สเปกตรัม) จะถูกแปลซึ่งเกิดขึ้นเพื่อครอบครองพื้นที่หนึ่งรอบความถี่ของสัญญาณพาหะ f c (ซึ่งไม่มีการเปลี่ยนแปลงเลยในระหว่างกระบวนการมอดูเลต) เรียกว่าความกว้าง วงดนตรี
เนื่องจากเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าความเร็วในสุญญากาศจึงเป็นของแสงซึ่งเกี่ยวข้องกับความยาวคลื่นและความถี่โดย:
ด้วยวิธีนี้ข้อมูลที่จะส่งจากเช่นสถานีวิทยุจะเดินทางไปยังเครื่องรับได้เร็วมาก
การส่งสัญญาณวิทยุ
สถานีวิทยุต้องแปลงคำและเพลงซึ่งทั้งหมดเป็นสัญญาณเสียงให้เป็นสัญญาณไฟฟ้าที่มีความถี่เดียวกันตัวอย่างเช่นการใช้ไมโครโฟน
สัญญาณไฟฟ้านี้เรียกว่าสัญญาณความถี่เสียง FA เนื่องจากอยู่ในช่วง 20 ถึง 20,000 เฮิรตซ์ซึ่งเป็นคลื่นความถี่ที่ได้ยิน (ความถี่ที่มนุษย์ได้ยิน)
รูปที่ 2. สถานีวิทยุหลายแห่งออกอากาศในรูปแบบ AM ที่มา: Pixabay
สัญญาณนี้จะต้องขยายด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ ในยุคแรกของวิทยุถูกสร้างขึ้นด้วยหลอดสุญญากาศซึ่งต่อมาถูกแทนที่ด้วยทรานซิสเตอร์ที่มีประสิทธิภาพสูงกว่ามาก
จากนั้นสัญญาณขยายจะถูกรวมเข้ากับสัญญาณความถี่วิทยุ FR โดยวงจรโมดูเลเตอร์ AM เพื่อให้ได้ความถี่เฉพาะสำหรับสถานีวิทยุแต่ละสถานี นี่คือความถี่พาหะ f c ที่กล่าวถึงข้างต้น
ความถี่ของผู้ให้บริการของสถานีวิทยุ AM อยู่ระหว่าง 530 Hz ถึง 1600 Hz แต่สถานีที่ใช้การมอดูเลตความถี่หรือ FM มีพาหะความถี่สูงกว่า: 88-108 MHz
ขั้นตอนต่อไปคือการขยายสัญญาณรวมอีกครั้งและส่งไปยังเสาอากาศเพื่อให้สามารถปล่อยออกมาเป็นคลื่นวิทยุได้ ด้วยวิธีนี้มันสามารถแพร่กระจายไปทั่วอวกาศจนกว่าจะถึงเครื่องรับ
การรับสัญญาณ
เครื่องรับวิทยุมีเสาอากาศเพื่อรับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มาจากสถานี
เสาอากาศประกอบด้วยวัสดุที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าซึ่งจะมีอิเล็กตรอนอิสระ สนามแม่เหล็กไฟฟ้าจะออกแรงกับอิเล็กตรอนเหล่านี้ซึ่งจะสั่นทันทีด้วยความถี่เดียวกับคลื่นทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า
อีกทางเลือกหนึ่งคือเสาอากาศรับมีขดลวดและสนามแม่เหล็กไฟฟ้าของคลื่นวิทยุทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าอยู่ในนั้น ไม่ว่าในกรณีใดสตรีมนี้จะมีข้อมูลที่มาจากสถานีวิทยุทั้งหมดที่บันทึกไว้
สิ่งที่ตามมาในตอนนี้คือเครื่องรับวิทยุสามารถแยกความแตกต่างของสถานีวิทยุแต่ละสถานีได้นั่นคือการจูนสถานีวิทยุที่ต้องการ
เปิดวิทยุและฟังเพลง
การเลือกระหว่างสัญญาณต่างๆทำได้โดยวงจร LC แบบเรโซแนนซ์หรือออสซิลเลเตอร์ LC นี่เป็นวงจรที่ง่ายมากที่มีตัวเหนี่ยวนำตัวแปร L และตัวเก็บประจุ C อยู่ในอนุกรม
ในการปรับสถานีวิทยุค่าของ L และ C จะถูกปรับเพื่อให้ความถี่เรโซแนนซ์ของวงจรตรงกับความถี่ของสัญญาณที่จะปรับซึ่งไม่ใช่ความถี่พาหะของสถานีวิทยุ: f c .
เมื่อปรับสถานีแล้ววงจรดีโมดูเลเตอร์ที่กล่าวถึงในตอนต้นจะเริ่มทำงาน เขาเป็นคนหนึ่งที่รับผิดชอบในการถอดรหัสดังนั้นการพูดข้อความที่ออกอากาศทางสถานีวิทยุ ทำได้โดยการแยกสัญญาณพาหะและสัญญาณข้อความโดยใช้ไดโอดและวงจร RC ที่เรียกว่าตัวกรองความถี่ต่ำ
รูปที่ 3. ในวงจรออสซิลเลเตอร์ LC ด้านซ้าย ทางด้านขวามีวงจรดีโมดูเลเตอร์ ที่มา: F. Zapata
สัญญาณที่แยกแล้วจะต้องผ่านกระบวนการขยายอีกครั้งและจากนั้นไปที่ลำโพงหรือหูฟังเพื่อให้เราได้ยิน
กระบวนการมีรายละเอียดอยู่ที่นี่เนื่องจากมีขั้นตอนมากกว่านี้และซับซ้อนกว่ามาก แต่มันทำให้เรามีความคิดที่ดีว่าการมอดูเลตแอมพลิจูดเกิดขึ้นได้อย่างไรและมาถึงหูของผู้รับได้อย่างไร
ตัวอย่างที่ใช้งานได้
คลื่นพาหะมีแอมพลิจูด E c = 2 V (RMS) และความถี่ f c = 1.5 MHz มันถูกมอดูเลตโดยสัญญาณความถี่ fs = 500 Hz และแอมพลิจูด E s = 1 V (RMS) สมการของสัญญาณ AM คืออะไร?
สารละลาย
แทนค่าที่เหมาะสมลงในสมการสำหรับสัญญาณมอดูเลต:
อย่างไรก็ตามสิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าสมการรวมถึงแอมพลิจูดสูงสุดซึ่งในกรณีนี้คือแรงดันไฟฟ้า ดังนั้นจึงจำเป็นต้องส่งแรงดันไฟฟ้า RMS ไปยังจุดสูงสุดโดยการคูณด้วย√2:
- Analphabetics ระบบมอดูเลต สืบค้นจาก: analfatecnicos.net.
- Giancoli, D. 2006. Physics: Principles with Applications. 6 TH Ed Prentice Hall
- Quesada, ห้องปฏิบัติการการสื่อสาร F. การมอดูเลตแอมพลิจูด กู้คืนจาก: ocw.bib.upct.es.
- Santa Cruz, O. Amplitude modulation transmission ดึงมาจาก: ศาสตราจารย์.frc.utn.edu.ar.
- Serway, R. , Jewett, J. (2008). ฟิสิกส์สำหรับวิทยาศาสตร์และวิศวกรรม. เล่ม 2. 7 ma . Ed. Cengage Learning.
- คลื่นพาหะ สืบค้นจาก: es.wikipedia.org.