Amplitudová modulace - Amplitude modulation

Animace zvukových, AM a FM modulovaných nosičů.
Obrázek 1: Zvukový signál (nahoře) může být přenášen nosným signálem pomocí metod AM nebo FM.

Amplitudová modulace ( AM ) je modulační technika používaná v elektronické komunikaci, nejčastěji pro přenos zpráv rádiovou vlnou . V amplitudové modulaci se amplituda (síla signálu) nosné vlny mění v poměru k signálu zprávy, jako je audio signál . Tato technika je v kontrastu s úhlovou modulací , ve které se mění buď frekvence nosné vlny, jako ve frekvenční modulaci , nebo její fáze , jako ve fázové modulaci .

AM byla nejstarší metoda modulace používaná pro přenos zvuku v rozhlasovém vysílání. To bylo vyvinuto v průběhu prvního čtvrtletí roku počátku 20. století s Roberto Landell de Moura a Reginald Fessenden ‚s radiotelefonních experimentů v roce 1900. Tento originální forma AM se někdy nazývá dvojitým postranním amplitudové modulace ( DSBAM ), protože standardní metoda produkuje postranní pásma na obou stranách nosné frekvence. Jednostranná pásmová modulace využívá pásmové filtry k eliminaci jednoho z postranních pásem a případně nosného signálu, což zlepšuje poměr výkonu zprávy k celkovému vysílacímu výkonu, snižuje požadavky na manipulaci s výkonem linkových opakovačů a umožňuje lepší využití šířky pásma přenosového média.

AM zůstává v použití v mnoha formách komunikace kromě AM vysílání : krátkovlnné rádio , amatérské rádio , obousměrné rádia , VHF letecký rozhlas , rádio pro občany a v počítačových modemech ve formě QAM .

formuláře

V elektronice a telekomunikací , modulace prostřednictvím měnících se nějaký aspekt kontinuální vlny nosný signál s nesoucí informace modulační průběh, například zvukového signálu , který reprezentuje zvuk, nebo video signál , který reprezentuje obrázky. V tomto smyslu nese informace nosná vlna, která má mnohem vyšší frekvenci než signál zprávy . Na přijímací stanici je signál zprávy extrahován z modulovaného nosiče demodulací .

V amplitudové modulaci se mění amplituda nebo síla oscilací nosiče. Například v rádiové komunikaci AM má vysokofrekvenční signál spojité vlny ( sinusová nosná vlna ) svoji amplitudu modulovanou zvukovým průběhem před přenosem. Zvukový průběh upravuje amplitudu nosné vlny a určuje obálku průběhu. Ve frekvenční oblasti produkuje amplitudová modulace signál s výkonem soustředěným na nosné frekvenci a dvou sousedních postranních pásmech . Každé postranní pásmo má stejnou šířku pásma jako modulační signál a je zrcadlovým obrazem druhého. Standardní AM se proto někdy nazývá „amplitudová modulace oboustranného pásma“ (DSBAM).

Nevýhodou všech technik amplitudové modulace, nejen standardních AM, je to, že přijímač zesiluje a detekuje šum a elektromagnetické rušení ve stejném poměru k signálu. Zvýšení poměru přijímaného signálu k šumu , řekněme, o faktor 10 ( zlepšení o 10 decibelů ), by tedy vyžadovalo zvýšení výkonu vysílače o faktor 10. To je v kontrastu s frekvenční modulací (FM) a digitálním rádiem kde je účinek takového šumu po demodulaci silně snížen, pokud je přijímaný signál vysoko nad prahovou hodnotou pro příjem. Z tohoto důvodu není vysílání AM oblíbené pro hudbu a vysoce věrné vysílání, ale spíše pro hlasovou komunikaci a vysílání (sport, zprávy, talk rádio atd.).

AM is also inefficient in power usage; at least two-thirds of the power is concentrated in the carrier signal. The carrier signal contains none of the original information being transmitted (voice, video, data, etc.). However its presence provides a simple means of demodulation using envelope detection, providing a frequency and phase reference to extract the modulation from the sidebands. In some modulation systems based on AM, a lower transmitter power is required through partial or total elimination of the carrier component, however receivers for these signals are more complex because they must provide a precise carrier frequency reference signal (usually as shifted to the intermediate frequency) from a greatly reduced "pilot" carrier (in reduced-carrier transmission or DSB-RC) to use in the demodulation process. Even with the carrier totally eliminated in double-sideband suppressed-carrier transmission, carrier regeneration is possible using a Costas phase-locked loop. This does not work for single-sideband suppressed-carrier transmission (SSB-SC), leading to the characteristic "Donald Duck" sound from such receivers when slightly detuned. Single-sideband AM is nevertheless used widely in amateur radio and other voice communications because it has power and bandwidth efficiency (cutting the RF bandwidth in half compared to standard AM). On the other hand, in medium wave and short wave broadcasting, standard AM with the full carrier allows for reception using inexpensive receivers. The broadcaster absorbs the extra power cost to greatly increase potential audience.

Další funkcí poskytovanou nosičem ve standardním AM, ale která je ztracena v přenosu potlačeného nosiče s jednoduchým nebo oboustranným pásmem, je to, že poskytuje referenci amplitudy. V přijímači reaguje automatické řízení zisku (AGC) na nosnou tak, aby reprodukovaná úroveň zvuku zůstala v pevném poměru k původní modulaci. Na druhou stranu u přenosů s potlačenou nosnou není během přestávek v modulaci přenášen žádný výkon, takže AGC musí reagovat na špičky přenášeného výkonu během špiček v modulaci. Typicky to zahrnuje takzvaný rychlý útok, obvod pomalého rozpadu, který drží úroveň AGC na sekundu nebo více po takových špičkách, mezi slabikami nebo krátkými přestávkami v programu. To je velmi přijatelné pro komunikační rádia, kde komprese zvukových pomůcek srozumitelnost. Je to však naprosto nežádoucí pro hudbu nebo normální vysílání, kde se očekává věrná reprodukce původního programu, včetně jeho různých úrovní modulace.

Jednoduchou formou amplitudové modulace je přenos řečových signálů z tradičního analogového telefonního přístroje pomocí společné baterie místní smyčky. Stejnosměrný proud dodávaný baterií ústředny je nosičem s frekvencí 0 Hz, který je modulován mikrofonem ( vysílačem ) v telefonním přístroji podle akustického signálu z ústí reproduktoru. Výsledkem je měnící se amplituda stejnosměrného proudu, jehož AC složkou je řečový signál extrahovaný v centrále pro přenos k jinému účastníkovi.

Jednoduchá forma digitální amplitudové modulace, která může být použita pro přenos binárních dat, je klíčování zapnuto-vypnuto , nejjednodušší forma klíčování s posunem amplitudy , ve kterém jednotky a nuly jsou reprezentovány přítomností nebo nepřítomností nosné. Rádioamatéři také používají klíčování pro zapnutí a vypnutí k přenosu Morseovy abecedy tam, kde je známo jako operace s kontinuální vlnou (CW), přestože přenos není striktně „kontinuální“. Složitější forma AM, kvadraturní amplitudová modulace je nyní běžněji používána s digitálními daty a zároveň efektivněji využívá dostupnou šířku pásma.

Označení ITU

V roce 1982 Mezinárodní telekomunikační unie (ITU) určila typy amplitudové modulace:

Označení Popis
A3E oboustranné pásmo s plným nosičem-základní schéma modulace amplitudy
R3E jednostranný pás se sníženým nosičem
H3E jednostranný plný nosič
J3E jednostranně potlačený nosič
B8E emise nezávislého postranního pásma
C3F zbytkový postranní pás
Lincompex propojený kompresor a expandér (dílčí režim některého z výše uvedených emisních režimů ITU)

Dějiny

Jeden ze surových předvakuových elektronkových vysílačů AM, vysílač oblouku Telefunken z roku 1906. Nosná vlna je generována 6 elektrickými oblouky ve svislých trubicích, připojenými k laděnému obvodu . Modulace se provádí pomocí velkého uhlíkového mikrofonu (kuželového tvaru) v anténním vývodu.
Jeden z prvních elektronky AM rozhlasových vysílačů, která byla postavena v roce 1913 Meissner s raně Triode trubice Robert von Lieben. Použil to v historickém 36 km (24 mi) hlasovém přenosu z Berlína do Nauenu v Německu. Porovnejte jeho malou velikost s výše uvedeným vysílačem.

Ačkoli AM byl použit v několika hrubých experimentech v multiplexním telegrafním a telefonním přenosu na konci 19. století, praktický vývoj amplitudové modulace je synonymem vývoje mezi lety 1900 a 1920 „ radiotelefonního “ přenosu, tj. Snahy o odeslání zvuku ( audio) rádiovými vlnami. První rádiové vysílače, nazývané vysílače jiskřiště , přenášely informace bezdrátovou telegrafií pomocí různě dlouhých impulzů nosné vlny k hláskování textových zpráv v Morseově abecedě . Nemohli přenášet zvuk, protože nosič se skládal ze strun tlumených vln , pulsů rádiových vln, které klesaly na nulu, což znělo jako bzučení v přijímačích. Ve skutečnosti již byly amplitudově modulované.

Nepřetržité vlny

První přenos AM provedl kanadský výzkumník Reginald Fessenden dne 23. prosince 1900 pomocí vysílače jiskřiště se speciálně navrženým vysokofrekvenčním 10 kHz přerušovačem na vzdálenost 1 míle (1,6 km) na Cobb Island, Maryland, USA. Jeho první přenášená slova byla: „Dobrý den. Raz, dva, tři, čtyři. Sněží, kde jste, pane Thiessene?“. Slova byla sotva srozumitelná nad šumem pozadí jiskry.

Fessenden byl významnou postavou ve vývoji AM rádia. Byl jedním z prvních výzkumníků, kteří si z výše uvedených experimentů uvědomili, že stávající technologie pro produkci rádiových vln, vysílač jisker, není použitelná pro amplitudovou modulaci a že jde o nový druh vysílače, který produkuje sinusové spojité vlny. , bylo potřeba. V té době to byl radikální nápad, protože odborníci se domnívali, že k vytvoření vysokofrekvenčních vln je nezbytná impulzivní jiskra, a Fessenden byl zesměšněn. Vynalezl a pomohl vyvinout jeden z prvních vysílačů s kontinuální vlnou - Alexandersonův alternátor , pomocí kterého vytvořil to, co je považováno za první veřejné vysílání AM na Štědrý den roku 1906. Objevil také princip, na kterém je AM založen, heterodyning a vynalezl jeden z prvních detektorů schopných napravit a přijímat AM, elektrolytický detektor nebo „kapalný baretter“, v roce 1902. Osvědčily se i další rádiové detektory vynalezené pro bezdrátovou telegrafii, například Flemingův ventil (1904) a detektor krystalů (1906) schopný napravit signály AM, takže technologická překážka generovala vlny AM; jejich příjem nebyl problém.

Rané technologie

Počáteční experimenty v rádiovém přenosu AM, prováděné Fessendenem, Valdemarem Poulsenem , Ernstem Ruhmerem , Quirinem Majoranou , Charlesem Herroldem a Lee de Forestem , brzdila absence technologie pro zesílení . První praktické vysílače AM s kontinuální vlnou vycházely buď z obrovského, drahého alternátoru Alexanderson , vyvinutého v letech 1906–1910, nebo z verzí Poulsenova obloukového vysílače (obloukového převaděče), vynalezeného v roce 1903. Úpravy nutné k vysílání AM byly neohrabané a vedly k zvuk velmi nízké kvality. Modulace byla obvykle provedena uhlíkovým mikrofonem vloženým přímo do antény nebo zemnicího drátu; jeho různý odpor měnil proud k anténě. Omezená schopnost mikrofonu zvládat výkon vážně omezovala výkon prvních radiotelefonů; mnoho mikrofonů bylo chlazeno vodou.

Vakuové trubky

Tyto problémy vyřešil objev zesilovací schopnosti trubice Audion z roku 1912 , který v roce 1906 vynalezl Lee de Forest . Vakuová trubice zpětná vazba oscilátor , vynalezený v roce 1912 Edwin Armstrong a Alexander Meissner , byla levným zdrojem nekonečných vln a může být snadno modulován , aby AM vysílač. Modulace nemusela být prováděna na výstupu, ale mohla být aplikována na signál před koncovou elektronkou zesilovače, takže mikrofon nebo jiný zdroj zvuku nemusel modulovat vysokovýkonový rádiový signál. Válečný výzkum značně pokročil v umění AM modulace a po válce dostupnost levných elektronek vyvolala velký nárůst počtu rozhlasových stanic experimentujících s AM přenosem zpráv nebo hudby. Vakuová trubice byla zodpovědná za vzestup AM vysílání kolem roku 1920, prvního elektronického masového komunikačního média. Amplitudová modulace byla prakticky jediným typem používaným pro rozhlasové vysílání, dokud FM vysílání nezačalo po druhé světové válce.

Ve stejné době, kdy začalo rádio AM, vyvíjely telefonní společnosti, jako je AT&T, další velkou aplikaci pro AM: odesílání více telefonních hovorů jediným vodičem jejich modulací na samostatné nosné frekvence, nazývané multiplexování s frekvenčním dělením .

Jednostranné pásmo

John Renshaw Carson v roce 1915 provedl první matematickou analýzu amplitudové modulace a ukázal, že signál a nosná frekvence kombinované v nelineárním zařízení by vytvořily dvě postranní pásma na obou stranách nosné frekvence a průchod modulovaného signálu jiným nelineárním zařízením by extrahoval původní signál základního pásma. Jeho analýza také ukázala, že k přenosu zvukového signálu je zapotřebí pouze jedno postranní pásmo, a Carson si patentoval jednostrannou modulaci pásma (SSB) 1. prosince 1915. Tuto pokročilejší variantu amplitudové modulace přijala společnost AT&T pro dlouhovlnnou transatlantickou telefonní službu počínaje 7. lednem 1927 Po druhé světové válce byl vyvinut armádou pro komunikaci letadel.

Analýza

Ilustrace amplitudové modulace

Nosná vlna ( sinusová vlna ) frekvence f c a amplitudy A je vyjádřena

.

Signál zprávy, jako je zvukový signál, který se používá k modulaci nosné, je m ( t ) a má frekvenci f m , mnohem nižší než f c :

,

kde m je citlivost amplitudy, M je amplituda modulace. Je -li m <1, (1 + m (t)/A) je vždy kladné pro undermodulaci. Pokud m > 1, pak dojde k přemodulaci a rekonstrukce signálu zprávy z vysílaného signálu by vedla ke ztrátě původního signálu. Amplitudová modulace je výsledkem, když je nosná c (t) vynásobena kladným množstvím (1 + m (t)/A) :

V tomto jednoduchém případě je m identický s modulačním indexem , diskutovaným níže. Při m = 0,5 odpovídá tedy amplitudově modulovaný signál y ( t ) hornímu grafu (označenému „50% modulace“) na obrázku 4.

Pomocí identit prothaphaeresis lze y ( t ) ukázat jako součet tří sinusových vln:

Modulovaný signál má tedy tři složky: nosnou vlnu c (t), která je ve frekvenci nezměněna, a dvě postranní pásma s frekvencemi mírně nad a pod nosnou frekvencí f c .

Spektrum

Schémata signálu AM se vzorci
Obrázek 2: Oboustranná spektra signálů základního pásma a AM.

Užitečný modulační signál m (t) je obvykle složitější než jedna sinusová vlna, jak je uvedeno výše. Na principu Fourierova rozkladu však m (t) lze vyjádřit jako součet sady sinusových vln různých frekvencí, amplitud a fází. Provedení násobení 1 + m (t) s c (t), jak je uvedeno výše, výsledek sestává ze součtu sinusových vln. Nosič c (t) je opět přítomen beze změny, ale každá frekvenční složka m na f i má dvě postranní pásma na frekvencích f c + f i a f c - f i . Sbírka dřívějších frekvencí nad nosnou frekvencí je známá jako horní postranní pásmo a níže uvedené tvoří spodní postranní pásmo. Modulaci m (t) lze považovat za sestávající ze stejné kombinace pozitivních a negativních frekvenčních složek, jak je znázorněno v horní části obrázku 2. Na postranní pásma lze pohlížet tak, že modulace m (t) byla jednoduše frekvenčně posunuta o f c, jak je znázorněno vpravo dole na obrázku 2.

Sonogram signálu AM zobrazující svisle nosnou a obě postranní pásma
Obrázek 3: Spektrogram hlasového vysílání AM ukazuje dvě postranní pásma (zelená) na obou stranách nosiče (červená) s časem postupujícím ve svislém směru.

Krátkodobé spektrum modulace, měnící se například u lidského hlasu, obsah frekvence (horizontální osa) může být vykreslen jako funkce času (vertikální osa), jak je znázorněno na obrázku 3. Opět je vidět, že jak se mění obsah modulační frekvence, generuje se horní postranní pásmo podle těchto frekvencí posunutých nad nosnou frekvenci a stejný obsah se zrcadlí v dolním postranním pásmu pod nosnou frekvencí. Samotný nosič zůstává vždy konstantní a má větší výkon než celkový výkon postranního pásma.

Účinnost výkonu a spektra

Šířka pásma RF přenosu AM (viz obrázek 2, ale pouze s ohledem na kladné frekvence) je dvojnásobkem šířky pásma modulačního (neboli „ základního pásma “) signálu, protože horní i dolní postranní pásma kolem nosné frekvence mají šířku pásma stejně širokou jako nejvyšší modulační frekvence. Ačkoli je šířka pásma signálu AM užší než šířka pásma využívajícího frekvenční modulaci (FM), je dvakrát tak široká než techniky jednostranného pásma ; lze jej tedy považovat za spektrálně neefektivní. V rámci frekvenčního pásma je tedy možné umístit pouze polovinu přenosů (nebo „kanálů“). Z tohoto důvodu analogová televize využívá variantu jednostranného pásma (známého jako zbytkové postranní pásmo , poněkud kompromis z hlediska šířky pásma), aby se snížil požadovaný odstup kanálů.

Další zlepšení oproti standardnímu AM je dosaženo redukcí nebo potlačením nosné složky modulovaného spektra. Na obrázku 2 je to hrot mezi postranními pásy; dokonce i při plné (100%) sinusové modulaci je výkon v nosné složce dvakrát vyšší než v postranních pásmech, přesto nenese žádnou jedinečnou informaci. Existuje tedy velká výhoda v účinnosti při redukci nebo úplném potlačení nosiče, a to buď ve spojení s odstraněním jednoho postranního pásma ( přenos s potlačeným nosným pásem s jedním postranním pásmem ), nebo se zbývajícími oběma postranními pásmy (s potlačeným dvojitým postranním pásmem ). Zatímco tyto potlačené přenosy nosných jsou účinné z hlediska výkonu vysílače, vyžadují sofistikovanější přijímače využívající synchronní detekci a regeneraci nosné frekvence. Z tohoto důvodu je standardní AM nadále široce používán, zejména v přenosovém vysílání, aby umožnil použití levných přijímačů využívajících detekci obálek . I (analogová) televize s (do značné míry) potlačeným dolním postranním pásmem obsahuje dostatečný výkon nosiče pro použití detekce obálek. Ale pro komunikační systémy, kde lze optimalizovat vysílače i přijímače, představuje potlačení jednoho postranního pásma a nosné síťovou výhodu a často se používají.

Technika široce používaná ve vysílacích AM vysílačích je aplikace nosiče Hapburg, poprvé navržená ve třicátých letech minulého století, ale nepraktická s tehdy dostupnou technologií. Během období nízké modulace by byl výkon nosiče snížen a během období vysokých úrovní modulace by se vrátil k plnému výkonu. To má za následek snížení celkové spotřeby energie vysílače a je to nejúčinnější u programů typu řeči. Pro jeho implementaci používají výrobci vysílačů od konce 80. let různá obchodní jména.

Modulační index

AM modulační index je měřítkem založeným na poměru modulačních odchylek RF signálu k úrovni nemodulované nosné. Je tedy definován jako:

kde a jsou amplituda modulace respektive amplituda nosné; amplituda modulace je vrchol (pozitivní nebo negativní) změny amplitudy RF od její nemodulované hodnoty. Modulační index je obvykle vyjádřen v procentech a může být zobrazen na měřiči připojeném k vysílači AM.

Pokud se tedy amplituda nosiče mění o 50% nad (a pod) svou nemodulovanou úroveň, jak je ukázáno v první křivce níže. Protože se liší o 100%, jak je znázorněno na obrázku pod ním. Při 100% modulaci někdy amplituda vlny dosáhne nuly, což představuje plnou modulaci pomocí standardního AM a je často cílem (za účelem získání nejvyššího možného poměru signálu k šumu ), ale nesmí být překročena. Zvýšení modulačního signálu za tento bod, známé jako nadměrná modulace , způsobí selhání standardního AM modulátoru (viz níže), protože negativní odchylky vlnového obalu nemohou být menší než nula, což má za následek zkreslení („ořez“) přijaté modulace . Vysílače obvykle obsahují omezovací obvod, aby se zabránilo nadměrné modulaci, a/nebo kompresorový obvod (zejména pro hlasovou komunikaci), aby se stále přiblížil 100% modulaci pro maximální srozumitelnost nad hlukem. Takové obvody jsou někdy označovány jako vogad .

Je však možné hovořit o modulačním indexu přesahujícím 100%, aniž by došlo ke zkreslení, v případě dvoustranného pásma se sníženým nosným přenosem . V takovém případě negativní výkyvy nad nulou znamenají obrácení nosné fáze, jak ukazuje níže uvedený třetí průběh. Toho nelze dosáhnout použitím efektivních modulačních technik na vysoké úrovni (koncový stupeň) (viz níže), které jsou široce používány zejména ve vysílacích vysílačích vysokého výkonu . Speciální modulátor produkuje takový průběh na nízké úrovni následovaný lineárním zesilovačem . A co víc, standardní AM přijímač využívající detektor obálek není schopen takový signál řádně demodulovat. Spíše je vyžadována synchronní detekce. Přenos na oboustranném pásmu tedy obecně není označován jako „AM“, i když generuje identický tvar vlny RF jako standardní AM, pokud je modulační index nižší než 100%. Takové systémy se častěji pokoušejí o radikální snížení úrovně nosné ve srovnání s postranními pásmy (kde jsou přítomny užitečné informace) až do bodu přenosu potlačeného nosiče s oboustranným pásmem, kde je nosník (v ideálním případě) snížen na nulu. Ve všech takových případech termín "modulační index" ztrácí svou hodnotu, protože odkazuje na poměr amplitudy modulace k poměrně malé (nebo nulové) zbývající amplitudě nosné.

Grafy znázorňující, jak se srozumitelnost signálu zvyšuje s indexem modulace, ale pouze do 100% při použití standardního AM.
Obrázek 4: Hloubka modulace. V diagramu má nemodulovaný nosič amplitudu 1.

Modulační metody

Modulace anody (desková). Napětí tetrodové desky a mřížky obrazovky je modulováno pomocí audio transformátoru. Rezistor R1 nastavuje předpětí mřížky; vstup i výstup jsou laděné obvody s indukční vazbou.

Návrhy modulačních obvodů lze klasifikovat jako nízké nebo vysoké úrovně (v závislosti na tom, zda se modulují v doméně s nízkým výkonem-následovanou zesilováním pro přenos-nebo v doméně vysokého výkonu přenášeného signálu).

Generování na nízké úrovni

V moderních rádiových systémech jsou modulované signály generovány prostřednictvím digitálního zpracování signálu (DSP). S DSP je možné mnoho typů AM se softwarovým ovládáním (včetně DSB s nosnou, SSB potlačenou nosnou a nezávislým postranním pásmem nebo ISB). Vypočtené digitální vzorky jsou převedeny na napětí pomocí převodníku digitálního signálu na analogový , obvykle na frekvenci nižší než je požadovaná výstupní frekvence RF. Analogový signál pak musí být frekvenčně posunut a lineárně zesílen na požadovanou frekvenci a úroveň výkonu (aby se zabránilo zkreslení modulace, musí být použito lineární zesílení). Tato metoda nízké úrovně pro AM se používá v mnoha radioamatérech.

AM lze také generovat na nízké úrovni pomocí analogových metod popsaných v následující části.

Generování na vysoké úrovni

Vysoce výkonné vysílače AM (například používané pro vysílání v pásmu AM ) jsou založeny na vysoce účinných stupních výkonových zesilovačů třídy D a třídy E , modulovaných změnou napájecího napětí.

Starší konstrukce (pro vysílání a amatérské rádio) také generují AM řízením zesílení koncového zesilovače vysílače (pro účinnost obecně třídy C). Následující typy jsou pro vakuové trubicové vysílače (ale podobné možnosti jsou k dispozici s tranzistory):

Modulace desek
Při deskové modulaci je deskové napětí RF zesilovače modulováno zvukovým signálem. Požadavek na zvukový výkon je 50 procent výkonu nosiče RF.
Vysoká modulace (konstantní proud)
Napětí desky zesilovače RF je přiváděno tlumivkou (induktor vysoké hodnoty). Deska AM modulační trubice je napájena stejným induktorem, takže trubice modulátoru odvádí proud z RF zesilovače. Tlumivka funguje jako zdroj konstantního proudu ve zvukovém rozsahu. Tento systém má nízkou energetickou účinnost.
Modulace řídicí mřížky
Provozní předpětí a zisk koncového RF zesilovače lze ovládat změnou napětí v řídicí mřížce. Tato metoda vyžaduje malý zvukový výkon, ale je třeba dbát na snížení zkreslení.
Modulace upínací trubice (mřížky obrazovky)
Předpětí mřížky obrazovky lze ovládat pomocí upínací trubice , která snižuje napětí podle modulačního signálu. Při zachování nízkého zkreslení je u tohoto systému obtížné dosáhnout 100procentní modulace.
Dohertyho modulace
Jedna trubice poskytuje energii za podmínek nosiče a druhá pracuje pouze pro kladné modulační špičky. Celková účinnost je dobrá a zkreslení je nízké.
Zdůraznění modulace
Dvě trubice jsou provozovány paralelně, ale částečně mimo fázi navzájem. Protože jsou diferenciálně fázově modulovaní, je jejich kombinovaná amplituda větší nebo menší. Při správném nastavení je účinnost dobrá a zkreslení nízké.
Modulace šířky pulzu (PWM) nebo modulace délky pulsu (PDM)
Na trubicovou desku je aplikován vysoce účinný vysokonapěťový napájecí zdroj. Výstupní napětí tohoto zdroje se mění podle rychlosti zvuku, aby bylo možné sledovat program. Tento systém byl průkopníkem Hilmer Swanson a má řadu variací, z nichž všechny dosahují vysoké účinnosti a kvality zvuku.
Digitální metody
Společnost Harris Corporation získala patent na syntézu modulované vysokonapěťové nosné vlny ze sady digitálně vybraných nízkoenergetických zesilovačů, běžících ve fázi na stejné nosné frekvenci. Vstupní signál je vzorkován konvenčním převodníkem analogového signálu na digitální (ADC) a přiváděn do digitálního budiče, který moduluje celkový výstupní výkon vysílače zapínáním a vypínáním řady nízkoenergetických polovodičových zesilovačů. Kombinovaný výstup pohání anténní systém.

Demodulační metody

Nejjednodušší forma AM demodulátoru se skládá z diody, která je konfigurována tak, aby fungovala jako detektor obálky . Jiný typ demodulátoru, detektor produktu , může poskytovat kvalitnější demodulaci s další složitostí obvodu.

Viz také

Reference

Bibliografie

  • Newkirk, David a Karlquist, Rick (2004). Mixéry, modulátory a demodulátory. V DG Reed (ed.), The ARRL Handbook for Radio Communications (81. ed.), S. 15.1–15.36. Newington: ARRL. ISBN  0-87259-196-4 .

externí odkazy