Anplitudearen modulazioa RF-an: teoria, denbora-domeinua, maiztasun-domeinua

"Irrati maiztasuna (RF) korronte edo tentsio elektriko alternatibo baten oszilazio-tasa edo eremu magnetiko, elektriko edo elektromagnetiko edo sistema mekaniko baten frekuentzia-maiztasuna da, 20 kHz eta 300 GHz inguru bitartekoa. ----- FMUSER"

Edukia

● Irrati maiztasunaren modulazioa
● Matematika
● Denbora Domeinua

● Maiztasun domeinua
● Maiztasun negatiboak

● Laburpena

Irrati maiztasunaren modulazioa
Garraiolariak uhin-forma batean informazioa kodetzeko modurik zuzenena ezagutu.

Ikusi dugu RF modulazioa sinpleo eramaile seinale baten anplitudea, maiztasuna edo fasea nahita aldatzea dela. Aldaketa hori igorleak inplementatu eta hartzaileak ulertzen duen eskema jakin baten arabera egiten da. Anplitudearen modulazioa, noski, "AM irratiaren" terminoaren jatorria da, eramaileen anplitudea banda-bandako seinalearen berehalako balioaren arabera.

Matematika
Anplitudea modulatzeko erlazio matematikoa sinplea eta intuitiboa da: eramaileari banda-bandako seinalearen bidez biderkatzen diozu. Garraiolariaren beraren maiztasuna ez da aldatu, baina anplitudea etengabe aldatuko da banda-barraren balioaren arabera. (Hala ere, aurrerago ikusiko dugunez, anplitudearen aldakuntzak maiztasun ezaugarri berriak aurkezten ditu.) Hemen xehetasun fin bat da banda bandaren seinalea aldatu beharra; Aurreko orrian eztabaidatu genuen hau. Oinarrizko uhin forma –1 eta +1 artean aldatzen bada, erlazio matematikoa honela adieraz daiteke:

Ikus halaber: >>Zein da AM eta FM irratiaren arteko aldea?

xAM anplitudearen modulatutako uhin forma da, xC eramailea da, eta xBB base bandaren seinalea. Hau beste urrats bat eman dezakegu garraiolariak maiztasun finkoko sinusoide amaigabeko etengabea dela uste badugu. Garraiolariaren anplitudea 1 dela suposatzen badugu, xC sin (ωCt) ordezkatu dezakegu.

Orain arte hain ona da, baina erlazio honekin arazo bat dago: ez duzu modulazioaren "intentsitatearen" kontrolik. Beste era batera esanda, banda-banda-garraiatzailea-anplitudea-aldaketa erlazioa finkoa da. 

Adibidez, ezin dugu sistema diseinatu, hala nola, banda-bandako balioaren aldaketa txiki batek garraiatzailearen anplitudearen aldaketa handia sortuko duenik. Muga horri aurre egiteko, m, modulazio indizea bezala ezagutzen dugu.

Ikus halaber: >>Nola Noise AM eta FM hargailuen kentzea 

Orain, m aldatuz, banda bandako seinalearen intentsitatea eramaileen anplitudean kontrolatu dezakegu. Oharra, hala ere, m jatorrizko banda-seinaleak biderkatzen duela, eta ez desplazatutako base banda. 

Horrela, xBB -1etik +1era hedatzen bada, 1-tik gorako m-ko edozein balioa (1 + mxBB) y ardatzaren zati negatibora hedatzea eragingo du; gorantz, lehenik. Gogoratu, beraz, modulazio indizea erabiltzen bada, seinalea aldatu behar da mxBB-ren gehienezko anplitudearen arabera, ez xBB.

Denbora Domeinua
Aurreko orrialdean AM denbora-domeinu uhin formak aztertu genituen. Hemen izan zen azken trama (banda-banda gorriz, AM uhin forma urdinean):

Ikus dezagun modulazio indizearen eragina. Hemen antzeko lursaila da, baina oraingoan base bandaren seinalea aldatu dut 3 gehitu ordez 1 (jatorrizko tartea oraindik -1 eta 1).

Orain modulazio indizea sartuko dugu. Hurrengo trama m = 3rekin dago.

Garraiolariaren anplitudea "sentikorragoa" da oinarrizko bandako seinalearen balio ezberdinekin. Aldatutako banda-banda ez da y ardatzaren zati negatiboan sartzen, DC modulazioa indizearen arabera aukeratu nuelako.

Zerbait buruz galdetzen zenuke: Nola aukeratu dezakegu DC desplazamendu zuzena banda-bandako seinalearen anplitudearen ezaugarriak zehatz jakin gabe? Beste modu batera esanda, nola ziurtatu baseband uhin formaren swing negatiboa zehazki zerora hedatzen dela? 

Erantzuna: ez duzu behar. Aurreko bi trama berdinak dira AM uhin formak; banda-bandaren seinalea fidatzen da bi kasuetan. Desmodulazioaren ondoren geratzen den edozein DC desplazamendu erraz kondentsadore batek kentzen du. (Hurrengo kapituluak demodulazioa jorratuko du.)

Ikus halaber: >>Zer da AM eta FM arteko aldea?

Maiztasun domeinua
Aurretik eztabaidatu genuen bezala, RF garapenak maiztasun-domeinuen analisia oso erabilia da. Benetako modulatutako seinalea ikuskatu eta ebaluatu dezakegu espektroaren analizatzaile batekin neurtuz, baina horrek esan nahi du espektroak nolakoa izan behar duen jakin behar dugula.

Has gaitezen garraiolari seinale baten maiztasun-domeinuaren irudikapenarekin:

Hori da, hain zuzen, aldatu gabeko garraiolari espero duguna: erpin bakarra 10 MHz-tan. Ikus dezagun 1 MHz sinusoide frekuentzia konstanteko maiztasunarekin erabateko anplitudeak sortutako seinale baten espektroa.

Hemen, anplitude modulatutako uhin forma baten ezaugarri estandarrak ikusten dira: base bandaren seinalea garraiatzailearen maiztasunaren arabera aldatu da. 

Ikus halaber: >>RF Filter Basics Tutoretza 

Hori ere pentsa dezakezu baseband maiztasunak garraiatzailearen seinalea gehitzen ari dela, hain zuzen ere anplitude modulazioa erabiltzen dugunean egiten dugula. anplitudearen aldakuntzak maiztasun-eduki berriak dira, banda-bandako seinalearen ezaugarri espektralei dagozkienak.

Espektro modulatuari arretaz begiratzen badiogu, ikus dezakegu bi gailur berriak 1 MHz (hau da, banda bandaren maiztasuna) gainetik eta 1 MHz portadorearen maiztasun azpitik daudela.

(Galdetzen baduzu, asimetria kalkulu prozesuaren artefaktua da. Lursail hauek datu errealak erabiliz sortu ziren, bereizmen mugatua dute. Espektro idealizatua simetrikoa izango litzateke.)

>>Itzuli goiko

Maiztasun negatiboak
Laburbilduz gero, anplitudearen modulazioak garraiatzen du banda-bandaren espektroa eramaile-maiztasunaren inguruan zentratutako maiztasuneko banda batera. Zerbait azaldu behar dugu, halere: Zergatik daude bi gailur, bata eramaile maiztasuneko gehi banda bandaren maiztasunarekin, eta bestea eramaile maiztasunarekin banda-bandako maiztasuna kenduta? 

Erantzuna argia bihurtzen da Fourier espektroa y ardatzarekiko simetrikoa dela gogoratzen badugu; nahiz eta maiztasun positiboak bakarrik bistaratzen ditugun, x ardatzaren zati negatiboak dagozkien maiztasun negatiboak ditu. 

Maiztasun negatibo hauek jatorrizko espektroari buruz ari garenean ez dira aintzat hartzen, baina ezinbestekoa da maiztasun negatiboak sartzea espektroa aldatzean.

Hurrengo diagramak egoera hau argitu beharko luke.

Ikus dezakezuenez, banda-bandaren espektroa eta eramaile-espektroa y-ardatzarekiko simetrikoak dira. Base bandako seinalearentzat, x ardatzaren zati positibotik zati negatiboraino hedatzen den espektroaren emaitza da; Garraiolariaren kasuan, bi erpin besterik ez ditugu, bata + ωC eta bestea –CC. Eta AM espektroa berriro ere simetrikoa da: itzulitako base bandaren espektroa zati positiboan eta x ardatzaren zati negatiboan agertzen da.

>>Itzuli honap

Hona hemen kontuan izan behar den beste gauza bat ere: anplitudearen modulazioak banda zabalera handitzea eragiten du 2. banda zabalera maiztasun positiboak bakarrik erabiliz neurtzen dugu, beraz banda banda zabalera BWBB besterik ez da (ikus beheko diagrama). Baina espektro osoa (maiztasun positiboak eta negatiboak) itzuli ondoren, jatorrizko maiztasun guztiak positiboak bihurtzen dira, horrela, banda zabalera modulatua 2BWBB da.

Laburpena
* Anplitudearen modulazioa eramaileari banda-bandako seinalearen bidez biderkatzea dagokio.

* Modulazio indizea garraiolariaren anplitudea (edo gutxiago) sentikorra izan daiteke base bandaren seinalearen balio aldakuntzekin.

* Maiztasun-domeinuan, anplitudearen modulazioa banda-bandako espektroa eramaile-maiztasuneko inguruko banda batera itzultzea dagokio.

* Oinarri-bandaren espektroa y ardatzarekiko simetrikoa denez, maiztasun itzulpen honek banda zabaleraren 2 faktore gehitzea eragiten du.

>>Itzuli honap

Utzi mezu bat 

Mezu zerrenda