Ampiezza modulata

Qual è l'ampiezza modulata?

IL ampiezza modulata SONO (Ampiezza di modulazione) È una tecnica di trasmissione del segnale in cui un'onda elettromagnetica sinusoidale_C, responsabile della trasmissione di un messaggio di frequenza f_S << f_C, varia (cioè modula) la sua ampiezza in base all'ampiezza del segnale.

Entrambi i segnali viaggiano come uno, un segnale totale (AM segnale) che combina entrambi: l'onda vettore (Segnale portante) e l'onda (Informazioni sul segnale) che contiene il messaggio, come mostrato nella figura seguente:

Modulazione d'ampiezza. Fonte: Wikimedia Commons.

Si noti che i viaggi informativi contenuti nel modo in cui circonda il segnale AM, che è chiamato avvolgimento.

Attraverso questa tecnica, un segnale può essere trasmesso per lunghe distanze, quindi questo tipo di modulazione è ampiamente utilizzato dalla radio commerciale e dalla banda civile, sebbene la procedura possa essere eseguita con qualsiasi tipo di segnale.

Per ottenere le informazioni, è necessario un ricevitore, in cui un processo chiamato demodulazione da un rilevatore di buste.

Il rivelatore di buste non è altro che un circuito molto semplice, chiamato rettificatore. La procedura è semplice ed economica, ma nel processo di trasmissione, si verificano sempre perdite di potenza.

Come funziona l'ampiezza modulata?

Per trasmettere il messaggio accanto al segnale del portatore non è sufficiente aggiungere semplicemente entrambi i segnali.

È un processo non lineare, in cui la trasmissione del modo sopra descritto si ottiene moltiplicando il messaggio del messaggio dal segnale portante, entrambi cosenoidali. E al risultato dell'aggiunta del segnale portante.

La forma matematica che risulta da questa procedura è un segnale variabile nel tempo E (t), la cui forma è:

E (t) = e_C (1 + m.Cos 2πf_S.T). Cos 2πf_C.T

Dove l'ampiezza e_C È l'ampiezza del vettore e M È l'indice di modulazione, dato da:

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M = ampiezza del messaggio / ampiezza del vettore = E_S / E_C

Così: E_S = m.E_C

L'ampiezza del messaggio è piccola rispetto all'ampiezza del vettore, quindi:

M <1

Altrimenti la segnalazione AMM non avrebbe la forma precisa del messaggio da trasmettere. L'equazione per M Può essere espresso come Percentuale di modulazione:

M_% = (E_S / E_C) X 100%

Sappiamo che i segnali sinusoidali e cosenoidali sono caratterizzati da una certa frequenza e lunghezza d'onda.

Quando viene modulato un segnale, viene trasferita la sua distribuzione di frequenza (spettro), che continua ad occupare una determinata regione attorno alla frequenza del portatore F_C (Che non è affatto modificato durante il processo di modulazione), chiamato larghezza di banda.

Essendo onde elettromagnetiche, la sua velocità nel vuoto è quella della luce, che è correlata alla lunghezza d'onda e alla frequenza di:

C = λ.F

In questo modo, le informazioni da trasmettere da una stazione radio, viaggiano molto rapidamente ai ricevitori.

Trasmissioni radio

La stazione radio deve trasformare parole e musica, tutte segni sonore in un segnale elettrico della stessa frequenza, ad esempio da microfoni.

Questo segnale elettrico è chiamato Segno di frequenza uditiva, Perché è compreso tra 20 e 20.000 Hz, che è lo spettro udibile (le frequenze che gli umani ascoltano).

Molte stazioni radio trasmettono su AM

Questo segnale deve essere amplificato elettronicamente. Nelle prime fasi della radio è stato fatto con tubi a vuoto, che sono stati successivamente sostituiti dai transistor, molto più efficiente.

Quindi il segnale amplificato viene combinato con il segnale di Frequenza radiale fr Attraverso Circuiti del modulatore AM, in modo che si traduca in una frequenza specifica per ciascuna stazione radio. Questa è la frequenza del portatore f_C menzionato sopra.

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La frequenza delle stazioni radio AM è compresa tra 530 Hz e 1600 Hz, ma le stazioni che utilizzano frequenza modulata o FM hanno più portatori di frequenza: 88-108 MHz.

Il prossimo passo è amplificare nuovamente il segnale combinato e inviarlo all'antenna da emettere come un'onda radio. In questo modo puoi diffondersi attraverso lo spazio fino a raggiungere i recettori.

Ricezione del segnale

Un ricevitore radio ha un'antenna per catturare le onde elettromagnetiche dalla stazione.

Un'antenna è costituita da un materiale conduttivo che a sua volta ha elettroni liberi. Il campo elettromagnetico esercita la resistenza su questi elettroni, che vibrano immediatamente alla stessa frequenza di onde, producendo una corrente elettrica.

Un'altra opzione è che l'antenna ricevente contiene una bobina di filo e il campo elettromagnetico delle onde radio induce una corrente elettrica. In ogni caso, questa corrente contiene le informazioni che provengono da tutte le stazioni radio catturate.

Quello che segue ora è che il ricevitore radio è in grado di distinguere ogni stazione radio, cioè sintonizzare ciò che è preferito.

Sintonizzati in radio e ascolta la musica

Scegli tra i vari segnali è ottenuto da un circuito LC risonante o da oscillatore LC. Questo è un circuito molto semplice che contiene una L e un condensatore C variabili impostate in serie.

Per sintonizzare la stazione radio, i valori L e C sono regolati, in modo che la frequenza risonante del circuito coincida con la frequenza del segnale per sintonizzarsi, che non è altro che la frequenza portante della stazione radio: F_C.

Una volta sintonizzata la stazione, il circuito entra in azione demodulatore quello menzionato all'inizio. È quello che è responsabile della decifrazione, per così dire, il messaggio emesso dalla stazione radio. Lo ottiene separando il segnale portante e il segnale del messaggio, usando un diodo e un circuito RC chiamato Filtro pass-basso.

Sul circuito dell'oscillatore LC sinistro. A destra un circuito demodulatore. Fonte: f. Zapata.

Il segnale già separato risale a un processo di amplificazione e da lì va agli altoparlanti o alle cuffie in modo da poterlo ascoltare.

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Il processo è descritto qui in senso lato, perché in realtà ci sono più fasi ed è molto più complesso. Ma ci dà una buona idea di come accade la modulazione dell'ampiezza e di come raggiunge le orecchie del ricevitore.

Esempio risolto

Un'onda portante ha ampiezza E_C = 2 v (RMS) e frequenza F_C = 1.5 MHz. È modulato da un segnale di frequenza Fs = 500 Hz e ampiezza E_S = 1 v (RMS). Qual è l'equazione del segnale AM?

Soluzione

I valori appropriati vengono sostituiti nell'equazione per il segnale modulato:

E (t) = e_C (1 + m.Cos 2πf_S.T). Cos 2πf_C.T

Tuttavia, è importante notare che l'equazione include ampiezze di picco, che in questo caso sono tensioni. Pertanto è necessario passare l'RMS per le tensioni di picco che moltiplicano per √2:

E_C = √2 x 2 V = 2.83 V; E_S = √2 x 1 v = 1.41 v

M = 1.41/2.83 = 0.5

E (t) = 2.83 [(1 + 0.5cos (2π.500.t)] cos (2π.1.5 x 10⁶.t) = 2.83 [(1 + 0.5cos (3.14 x 10³.t)] cos (9.42 x 10⁶.T)

Riferimenti

1. Analfabeta. Sistemi di modulazione. Estratto da: Illustecnicos.netto.
2. Giancoli, d.  2006. Fisica: principi con applicazioni. 6^th. Ed Prentice Hall.
3. Quesada, f. Laboratorio di comunicazione. Modulazione d'ampiezza. Recuperato da: OCW.Bib.Upt.È.
4. Santa Cruz, o. Trasmissione di modulazione dell'ampiezza. Recuperato da: insegnanti.Frc.Utn.Edu.ar.
5. Serway, r., Jewett, J. (2008). Fisica per la scienza e l'ingegneria. Volume 2. 7^Ma. Ed. Apprendimento del Cengage.
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