مدولاسیون دامنه

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو

یک دسته ی بزرگ از روش های مدولاسیون بر ""مدولاسیون دامنه"" یا AM پایه گذاری شده اند.آ ام یا ای ام (AM)مخفف amplitude modulation (مدولاسیون دامنه)فرایند تغییر دامنه یک موج حامل (معمولا یک موج حامل بسامد رادیویی) طبق مشخصات سیگنال یا علامتی دیگر(مانند سیگنال‌های صوتی حاصل از صدای انسان یا وسایل موسیقی)و یکی از روش‌های ارسال خبر به وسیله امواج رادیویی است. در این نوع مدولاسیون سیگنالی را که قصد انتقالش را داریم دامنه ی سیگنال دیگری را تغییر می دهد. یک شکل بسیار متداول مدولاسیون دامنه مدولاسیون دامنه سینوسی است.

مدولاسیون دامنه[ویرایش]

مدولاسیون دامنه روشی است که در ارتباطات الکترونیکی استفاده می شود.عموما برای عبور اطلاعات توسط موج حامل رادیویی است.AM با تغییر توان سیگنال عبوری در رابطه با اطلاعاتی که فرستاده می شود کار می کند.برای مثال تغییراتی که ممکن است در توان سیگنال برای تعیین اصوات برای تولید بلند گو یا شدت نور پیکسل های تلویزیون استفاده شود.مقایسه این با مدولاسیون فرکانس در فرکانسی است که تغییر می کند و مدولاسیون فاز در فازی است که تغییر می کند.در اواسط 1870،یک شکلی از مدولاسیون دامنه(ابتدا جریا ن های موج دار نامیده می شد)اولین روش برای تولید موفقیت آمیز کیفیت صوت از خطوط تلفن بود.شروع با reginald fessenden صوتی در 1906 یک روش اصلی بود که برای عبور رادیویی صوت استفاده شد و امروزه در بسیاری از ارتباطات استفاده می شود ،AM اغلب با ارجاع به باند انتشار محیط موج بکار برده می شود.

شکل ۱.یک سیگنال صوتی که با موج رادیویی AM یا FM حمل می شود

شکل های مدولاسیون دامنه[ویرایش]

در ارتباطات رادیویی یک سیگنال رادیو فرکانسی موج پیوسته(موج حامل سینوسی)دامنه ای دارد که توسط شکل موج صوت قبل از عبور مدوله می شود.شکل موج صوت دامنه موج حامل را اصلاح می کند و شکل موج را تعیین می کند.در محدوده ی فرکانس،مدولاسیون دامنه سیگنالی با توان متمرکز شده در فرکانس حامل و دو باند مجاور تولید می کند.هر باند کناری در پهنای باند باهم برابر است و سیگنال را مدوله می کند و تصویر آینه ای یکدیگرند.مدولاسیون دامنه در دو باند کناری نتیجه می شود و حاملی وجود دارد که مدولاسیون دامنه باند کناری نامیده می شود(DSB-AM).مدولاسیون دامنه در استفاده توان نا کارآمد است.حداقل دو سوم توان در سیگنال حامل متمرکز شده است که اطلاعات مفید را دارا نیست(فراتر از واقعیت این سیگنال موجود است).برای افزایش راندمان عبوری،حامل ممکن است متوقف شود.این یک عبور حامل کاهش یافته را تولید می کند یا DSB سیگنال حامل متوقف شده دوبرابر باند کناری.یک سیگنال AM متوقف شده بازده توان سه برابر نسبت به AM دارد.حامل تنها به صورت جزئی متوقف شده باشد یک سیگنال حامل کاهش یافته دو برابر باند کناری نتیجه می شود.برای یک نوسانگر محلی،به طور نوعی حامل متوقف شده را به حالت اول باز می گرداند.به طوریکه سیگنال با یک آشکارساز دمدوله می شود. یک شکل ساده ی AM واغلب برای ارتباطات دیجیتال بکار برده می شود و کلید روشن-خاموش است.یک نوعی از کلید زنی ،شیفت دامنه ر اطلاعات دوتایی با حضور یا عدم حضور حامل ارائه شده است.این برای مدولاتورهای رادیویی یا عبور کدهای بیشتر استفاده می شود و عملکرد موج پیوسته نامیده می شود.

تعیین IUT[ویرایش]

در 1982،اتحادیه مخابرات بین المللی(IUT) انواع مدولاسیون دامنه را طراحی کرد:

توصیف طرح - A3E دوبرابر باند کناری یک حامل کامل -شکل مدولاسیون دامنه اصلی|- R3E تک باند کناری حامل کاهش یافته
H3E تک باند کناری حامل کامل|- J3E حامل متوقف شده ی تک باند کناری
B8E نشر باند کناری مستقل C3F باند کناری مانده
Lincompex مرکب منقبض کننده و منبسط کننده

ضریب مدولاسیون[ویرایش]

مدولاسیون AM اندازه ای از تغییر دامنه است که یک حامل غیر مدوله را احاطه می کند.وقتی دیگر ضرایب مدولاسیون ،در AM این کمیت (عمق مدولاسیون نامیده می شد)نمایش می دهد که چقدر مدولاسیون حول این سطح اصلی تغییر می کند.برای AM آن به تغییرات در دامنه حامل وابسته است و تعریف می شود به عنوان:

h = \frac{\mathrm{peak\ value\ of\ } m(t)}{A} = \frac{M}{A},  کهM\, و A\, که به ترتیب دامنه پیام ودامنه حامل هستند.

اگر h=0.5, دامنه حامل با50 ٪ در بالا و زیر سطح غیر مدوله اش تغییر می کند.برای h=1.0,با 100٪ تغییر می کند.برای دوری از اعوجاج ،عمق مدولاسیون نباید از 100٪ فزونی یابد.سیستم های عبور دهنده معمولا با یک حلقه ی محدود کننده ترکیب می شوند و آ ن را تضمین می کنند.با این وجود دمدولاتورهای برای آشکارسازی معکوس طراحی می شوند(یا 180-degree معکوس فازی)که وقتی مدولاسیون بیش از 100٪ زیاد شود رخ می دهد.آنها به طور اتوماتیک این عیب را درست می کنند.تغییرات یک سیگنال مدوله شده با درصدهای مدولاسیون در زیر نشان داده شده است.در هر تصویر ،ماکزیموم دامنه بالاتر از تصویر قبلی است.(توجه کنید که مقیاس های تصاویر فرق می کند).

Graphs illustrating how signal intelligibility decreases with overmodulation
شکل 2: عمق مدولاسیون
یک لامپ چهار قطبی و توری صفحه با یک تبدیل کننده صوتی مدوله شده است.مقاومت R1 در بایاس توری قرار می گیرد .هردو حلقه ی ورودی و خروجی با کوپلینگ القایی کوک شده اند

روش های مدولاسیون[ویرایش]

طراحی های حلقه مدولاسیون ممکن است در سطح پایین یا بالا طبقه بندی شود(بسته به اینکه آنها در محدوده ی توان پایینی مدوله کنند یا در محدوده ی توان بالای سیگنال عبوری)[۱]

تولید سطح پایین[ویرایش]

در سیستم های رادیویی مدرن،سیگنال های مدوله شده توسط فرآیند سیگنال دیجیتالی تولید می شوند(DSP) با DSP انواع زیادی ازمدولاسیون AM با کنترل نرم افزاری ممکن است تولید شوند.(که شامل حامل DSB و حامل متوقف شده باند کناری مستقل یا ISB).نمونه های دیجیتالی محاسبه شده ولتاژ را با یک مبدل دیجیتال-آنالوگ تبدیل می کند.معمولا در فرکانس RF خروجی.سیگنال آنالوگ باید در فرکانس به بالا شیفت داده شود و به صورت خطی تقویت شود.برای سطح فرکانس و سطح توان(تقویت خطی باید برای ممانعت از اعوجاج مدولاسیون بکار برده شود).[۲] این روش سطح پایین برای AM در بسیاری از فرستنده و گیرنده های غیر حرفه ای استفاده می شود..[۳]

AM هم چنین ممکن است در سطح پایین تولید شود و استفاده از روش های آنالوگ در بخش بعدی توصیف شده است.

تولید سطح بالا[ویرایش]

عبوردهنده های AM توان بالا( مثل آنهایی که برای انتشار AM استفاده می شوند).براساس مراحل تقویت کننده ی توان کلاس D و کلاس E راندمان بالا است که با تغییر ولتاژ مدوله می شوند.[۴] طراحی های قدیمی تر AM با کنترل بهره ی نهایی تقویت کننده تولید می کند.(معمولا کلاس C،برای بازده) انواع زیر برای عبور دهنده ها ی لوله ی خلا هستند(اما گزینه های مشابه با ترانزیستورها موجود هستند):[۵] مدولاسیون صفحه:در مدولاسیون صفحه،ولتاژ صفحه تقویت کننده RF با سیگنال صوتی مدوله می شود.

مدولاسیون هیزینگ(جریان ثابت):ولتاژ صفحه ی تقویت کننده RF در طول یک دریچه تغذیه می شود(القاگر مقدار بالا).مدولاسیون AM در طول یک القاگر یکسانی تغذیه می شود.بنابراین لوله مدولاتور جریان را از تقویت کننده RF تبدیل می کند،دریچه به عنوان منبع جریان ثابت در محدوده ی صوتی عمل می کند.این سیستم بازده پایینی دارد.

مدولاسیون کنترل توری:عمل بایاس و بهره ی تقویت کننده RF نهایی با تغییر ولتاژ کنترلی،کنترل می شود.این روش به توان صوتی پایین نیاز دارد اما باید مراقب بود که اعوجاج را کاهش داد.

مدولاسیون لوله ی گیره ای(صفحه ی توری): بایاس صفحه ی توری ممکن است در طول یک لوله گیره ای کنترل شود و ولتاژ را با توجه به سیگنال مدولاسیون کم کند.این با مدولاسیون 100٪ متفاوت است در حالیکه اعوجاج پایینی را با این سیستم بیان می کند.

روش دمدولاسیون[ویرایش]

ساده ترین شکل دمدولاتور AM از یک دیود تشکیل شده که به عنوان آشکارساز پوش عمل می کند.نوع دیگر آشکارساز حاصلضرب است که دمدولاسیون کیفیت بالایی را با حلقه ی اضافی فراهم می کند.

منابع[ویرایش]

  1. A.P.Godse and U.A.Bakshi (2009). Communication Engineering. Technical Publications. p. 36. ISBN 978-81-8431-089-4. 
  2. Silver, Ward, ed. (2011). "Ch. 15 DSP and Software Radio Design". The ARRL Handbook for Radio Communications (Eighty-eighth ed.). American Radio Relay League. ISBN 978-0-87259-096-0. 
  3. Silver, Ward, ed. (2011). "Ch. 14 Transceivers". The ARRL Handbook for Radio Communications. American Radio Relay League. ISBN 978-0-87259-096-0. 
  4. Frederick H. Raab, et al (May 2003). "RF and Microwave Power Amplifier and Transmitter Technologies - Part 2". High Frequency Design: p. 22ff. 
  5. Laurence Gray and Richard Graham (1961). Radio Transmitters. McGraw-Hill. p. 141ff. 
  • Newkirk, David and Karlquist, Rick (2004). Mixers, modulators and demodulators. In D. G. Reed (ed.), The ARRL Handbook for Radio Communications (81st ed.), pp. 15.1–15.36. Newington: ARRL. ISBN 0-87259-196-4.

پیوند به بیرون[ویرایش]