„Amplitúdómoduláció” változatai közötti eltérés
[ellenőrzött változat] | [ellenőrzött változat] |
a r2.7.1) (Bot: következő módosítása: sr:Амплитудна модулација |
a r2.7.2) (Bot: következő módosítása: sr:Амплитудска модулација |
||
178. sor: | 178. sor: | ||
[[sk:Amplitúdová modulácia]] |
[[sk:Amplitúdová modulácia]] |
||
[[sl:Amplitudna modulacija]] |
[[sl:Amplitudna modulacija]] |
||
[[sr: |
[[sr:Амплитудска модулација]] |
||
[[sv:Amplitudmodulering]] |
[[sv:Amplitudmodulering]] |
||
[[tr:Genlik modülasyonu]] |
[[tr:Genlik modülasyonu]] |
A lap 2012. február 9., 12:10-kori változata
|
Ez a szócikk vagy szakasz lektorálásra, tartalmi javításokra szorul. |
Ez a szócikk nem tünteti fel a független forrásokat, amelyeket felhasználtak a készítése során. Emiatt nem tudjuk közvetlenül ellenőrizni, hogy a szócikkben szereplő állítások helytállóak-e. Segíts megbízható forrásokat találni az állításokhoz! Lásd még: A Wikipédia nem az első közlés helye. |
Az amplitúdómoduláció (rövidítve: AM) a jelátvitelben az amplitúdó változtatása, mely ezáltal az átviendő információt hordozza.
Egy rádiófrekvenciás jelre több módon lehet az információt ráültetni, ennek egyik módja, ha a jel amplitúdóját változtatjuk. Morzeadásnál az amplitúdó nulla és maximum között változik. Általában azonban hangot vagy videojelet ültetnek rá egy sokkal nagyobb frekvenciájú hordozóra. Az amplitúdómodulációnál a moduláció mértékét százalékban fejezik ki. Ha nincs moduláció, a százalék nulla; ha a modulációs csúcs nulla és maximum között ingadozik, 100%. Az amatőrök általában 75% körüli modulációt használnak, 100% felett viszont torzítások lépnek fel. Moduláció során mindig keverés áll elő, azaz a hordozó és a modulációs jel összege és különbsége jön létre. Az SSB adás is alapjában véve amplitúdómodulációval működik, csak a hordozót elnyomják, és az egyik oldalsávot levágják. A hordozót vételi oldalon kell pótolni ahhoz, hogy a vett jel azonos legyen a leadottal. A moduláció: A vivőhullám a moduláció során felveszi az információt hordozó alapjel jellegzetességeit. Amplitudó moduláció során a szinuszos vivő amplitudóját változtatjuk az alapjel pillanatértékeivel arányosan.
Matematikai leírása
Az amplitúdó modulált jel (későbbiekben ) az amplitódójában hordozza az információt, azaz
mivel a koszinusz argumentumának nincs információtartalma, ezért a , ezt az általánosság elvesztése nélkül megtehetjük. Az időfüggvénytől sokkal szemléletesebb képet kapunk a spektrális képpel, amit az időfüggvény Fourier-transzformáltjával kaphatunk meg:
,
ami Fourier-transzformáció modulációs tételéből következően nem más, mint
ahol az az Fourier-transzformáltja. Ha ezt kicsit részletesebben kifejtjük:
ahol a a Dirac-féle impulzus. Az ily módon modulált jel AM-DSB (AM – Dual Side Band), azaz kétoldalas amplitúdó modulált jel. A jel kisugárzásánál a Dirac-impulzus nagy energiát hordoz, ami egyébként felesleges, ezért ezt jó ha kiszűrjük a kisugárzás előtt. Az ilyen jelet AM-DSB/SC (Supressed Carrier) névvel illetik, azaz elnyomott vivőjű két oldalsávos amplitúdó modulált jel.
Kapcsolódó fogalmak
Modulációs mélység
A modulációs mélység, más néven modulációs index definíciója
ahol a moduláló jel csúcsértéke, pedig a fent definiált egyenszint-eltolás.
A modulációs mélység különböző típusú amplitúdómodulációknál különböző lehet, vannak modulációs eljárások, ahol , így , míg máshol a demodulálás megkönnyítésére a vivőt is kisugározzák. 100% fölötti modulációs mélység esetén a jel burkolója nem egyezik meg a vivőt moduláló jellel. Ez a burkoló visszaállításán alapuló demodulátorok esetén torzításhoz vezet.
Vivőhullám, vivőfrekvencia
1. alapsávi jel |
2. AM-DSB |
3. AM-DSB/SC |
4. AM-SSB USB |
5. AM-SSB LSB |
A vivőhullám az a modulálatlan szinuszos jel, amellyel a moduláló jelet az átvitelhez használt frekvenciatartományba transzponáljuk, frekvenciája a vivőfrekvencia . Amennyiben a modulációs mélység index véges, akkor az AM jel spektrumán megjelenik.
Modulációs típusok oldalsávok alapján
Az AM moduláció során előálló jel spektruma a vivő mindkét oldalán tartalmaz spektrumkomponenseket. Ez a két oldalsáv redundáns, mivel valós jel spektruma szimmetrikus -ra, a moduláció után pedig a moduláló spektruma megjelenik -vel és -vel eltolva.[1] Ezért az egyik oldalsáv kiszűrésével is lehetséges az információ visszaállítása, és így a sávszélesség-igény és a sugárzóteljesítmény csökkenthető.
- Kétoldalsávos moduláció (AM-DSB Dual Sideband): Mindkét előállított oldalsávot kisugározzák
- Egyoldalsávos moduláció (AM-SSB Single Sideband): Ebben az esetben a két oldalsáv egyikét a sávszélesség és az adóteljesítmény csökkentése érdekében még sugárzás előtt kiszűrik. Két változata használatos:
- Felső oldalsávos (Upper Sideband): Ez az oldalsáv a moduláló spektrumának pozitív frekvenciájú összetevőjének eltoltja, ezért nem fordít spektrumot.
- Alsó oldalsávos (Lower Sideband: Spektrumot fordít, mivel a negatív frekvenciájú félspektrum eltoltja, ami a moduláló pozitív frekvenciájú spektrumkomponensének tükörképe.
- Elnyomott vivő (SC Suppressed Carrier): Az adóteljesítmény csökkentése érdekében a vivőfrekvenciás komponenst kiszűrik, vagy már eleve 0 középértékű modulálót használnak. Ez teljesítmény szempontjából kedvező, azonban megnehezíti a vivő visszaállítását. Ezért létezik egy átmeneti megoldás, ahol kis teljesítményű pilot vivőt sugároznak a jellel.
Demoduláció
Koherens demodulátor
Koherens a demodulátor, más néven szorzódemodulátor, ha a visszaállított vivőt felhasználva állítja elő a demodulált jelet. Elve a következő:
Mivel
- ,
a modulált jelet a vivővel megszorozva
Ezt a kifejezést három részre bonthatjuk:
Ezek közül a DC és a vivőfrekvencia kétszerese környékén megjelenő komponenseket sávszűrővel elnyomva visszaállítható a moduláló jel.
A DC komponens elnyomásához két megjegyzés tartozik.
- Elnyomott vivős (SC - suppressed carrier) átvitel esetén nincs szükség a DC komponens elnyomására.
- Amennyiben a moduláló is tartalmazhat egyenkomponenst, a sávszűrő helyett aluláteesztő szűrő és szinteltolás alkalmazása ajánlatos.
A vivő visszaállítása
A fenti gondolatmenetben felhasználtuk, hogy a vivőt frekvenciájában és fázisában tökéletesen sikerült visszaállítani. Lássuk mi a helyzet, ha a vivőt egy
jellel becsüljük.
Ekkor a modulált jelet a becsült vivővel szorozva
függvényt kapunk, amiből a szűrés és erősítés után
adódik. Vagyis a pontatlan vivővisszaállítás két következménnyel jár:
- Ha pontatlan a vivőfrekvencia visszaállítása, erősítése koszinuszosan fog változni, tehát időnként teljesen el is tűnik a moduláló jel.
- Ha a fázis visszaállítása pontatlan, az erősítés csökken. Ez okozhatja azt is, hogy zavarjelet elnyomják a venni kívánt adást. Szélső esetben, ha , a venni kívánt jel teljesen eltűnik. Ezt a jelenséget azonban hasznosítani is lehet, erre alapul a kvadratúra amplitúdómoduláció.
A fentiekből kitűnik, hogy a vivő pontos visszaállítása alapvető feltétele a demodulációnak. Ezért az ilyen vevő bonyolultabb áramköri megoldást igényel, mint a csúcsegyenirányítós demodulátor, viszont alkalmas egyoldalsávos (AM-SSB) és 100%-nál nagyobb modulációs mélységű jel demodulálására is. A vivő visszaállítására általában fáziszárt hurkot alkalmaznak.
Digitális amplitúdómoduláció
Digitális jelek átvitelére is használatos az amplitúdómoduláció. Ebben az esetben az alapsávi jel amplitúdójában (és általában időben is) kvantált. A szintek számát és értékét az átviteli csatorna minősége, az elérhető adóteljesítmény és egyéb szempontok figyelembevételével választják ki.
Bináris amplitúdómoduláció
On-Off Shift Keying (OOK)
Az On-Off Shift Kexing a legegyszerűbb digitális modulációs eljárás. Egy szimbólum (elemi jel az alapsávi jelben) értéke 0 vagy A0 lehet, vagyis az egyik értéknél van adás, a másiknál nincs.
BPSK
A Binary Phase Shift Keying (bináris fázisbillentyűzés) felfogható mind fázismodulációnak (minden kódváltásnál 180°-ot ugrik a vivő fázisa), mind amplitúdómodulációnak, amelyben a moduláló jel értéke +1 és -1 lehet. Előnye az OOK-val szemben, hogy ugyanakkora bithiba-arány adott jel-zaj viszony mellett kisebb adóteljesítmény mellett érhető el.
Pulzus amplitúdómoduláció
Amennyiben az elemi szimbólum értéke több értéket is felvehet, pulzus amplitúdómodulációról (PAM) beszélünk. A jelszintek száma általában 2 hatványa, 4, esetleg 8. Ha n szintű szimbólumokat használ a moduláció, akkor a modulációt nPAM-nak, tehát például 4PAM-nak szokás rövidíteni.
Lásd még
- Kvadratúra amplitúdómoduláció, az amplitúdómoduláció általánosítása
- Moduláció
- Analóg
Források
- ↑ Fodor, György. Hálózatok és rendszerek. Műegyetem Kiadó (2004). ISBN 963 420 810 0