Modylu Osgled yn RF: Theori, Parth Amser, Parth Amledd

"Amledd radio (RF) yw cyfradd osciliad cerrynt neu foltedd trydan eiledol neu faes magnetig, trydan neu electromagnetig neu system fecanyddol yn yr ystod amledd o oddeutu 20 kHz i oddeutu 300 GHz. ----- FMUSER"

Cynnwys

● Modiwleiddio Amledd Radio
● Y Math
● Y Parth Amser

● Y Parth Amledd
● Amleddau Negyddol

● Crynodeb

Modiwleiddio Amledd Radio
Dysgwch am y ffordd symlaf o amgodio gwybodaeth mewn tonffurf cludwr.

Rydym wedi gweld mai modiwleiddio RF yn syml yw addasiad bwriadol o osgled, amlder neu gam signal cludwr sinwsoidaidd. Perfformir yr addasiad hwn yn unol â chynllun penodol a weithredir gan y trosglwyddydd ac y mae'r derbynnydd yn ei ddeall. Mae modiwleiddio osgled - sydd wrth gwrs yn darddiad y term “radio AM” - yn newid osgled y cludwr yn ôl gwerth ar unwaith y signal band sylfaen.

Y Math
Mae'r berthynas fathemategol ar gyfer modiwleiddio osgled yn syml ac yn reddfol: rydych chi'n lluosi'r cludwr â'r signal band sylfaen. Nid yw amlder y cludwr ei hun yn cael ei newid, ond bydd yr osgled yn amrywio'n gyson yn ôl y gwerth band sylfaen. (Fodd bynnag, fel y gwelwn yn nes ymlaen, mae'r amrywiadau osgled yn cyflwyno nodweddion amledd newydd.) Yr un manylyn cynnil yma yw'r angen i symud y signal band sylfaen; gwnaethom drafod hyn yn y dudalen flaenorol. Os oes gennym donffurf band sylfaen sy'n amrywio rhwng –1 a +1, gellir mynegi'r berthynas fathemategol fel a ganlyn:

Gweler Hefyd: >>Beth Yw'r Gwahaniaeth Rhwng Radio AM a FM?

lle xAM yw'r donffurf wedi'i modiwleiddio â osgled, xC yw'r cludwr, a xBB yw'r signal band sylfaen. Gallwn fynd â hyn gam ymhellach os ydym o'r farn bod y cludwr yn sinwsoid amledd diddiwedd, osgled cyson, amledd sefydlog. Os cymerwn fod osgled y cludwr yn 1, gallwn ddisodli xC â phechod (ωCt).

Hyd yn hyn cystal, ond mae un broblem gyda'r berthynas hon: nid oes gennych unrhyw reolaeth dros “ddwyster” y modiwleiddio. Mewn geiriau eraill, mae'r berthynas sylfaen-newid-i-gludwr-osgled-newid yn sefydlog. 

Ni allwn, er enghraifft, ddylunio'r system fel y bydd newid bach yng ngwerth y band sylfaen yn creu newid mawr yn osgled y cludwr. Er mwyn mynd i'r afael â'r cyfyngiad hwn, rydym yn cyflwyno m, a elwir yn fynegai modiwleiddio.

Gweler Hefyd: >>Sut i Dileu Sŵn ar AM ac FM Derbynnydd 

Nawr, trwy amrywio m gallwn reoli dwyster effaith y signal band sylfaen ar osgled y cludwr. Sylwch, fodd bynnag, bod m yn cael ei luosi â'r signal band sylfaen gwreiddiol, nid y band sylfaen wedi'i symud. 

Felly, os yw xBB yn ymestyn o –1 i +1, bydd unrhyw werth m sy'n fwy nag 1 yn achosi i (1 + mxBB) ymestyn i mewn i gyfran negyddol echelin y - ond dyma'n union yr oeddem yn ceisio ei osgoi trwy symud i fyny yn y lle cyntaf. Felly cofiwch, os defnyddir mynegai modiwleiddio, rhaid symud y signal yn seiliedig ar osgled uchaf mxBB, nid xBB.

Y Parth Amser
Gwnaethom edrych ar donffurfiau parth amser AC ar y dudalen flaenorol. Dyma'r plot olaf (band sylfaen mewn coch, tonffurf AC mewn glas):

Nawr, gadewch i ni edrych ar effaith y mynegai modiwleiddio. Dyma blot tebyg, ond y tro hwn symudais y signal band sylfaen trwy ychwanegu 3 yn lle 1 (mae'r amrediad gwreiddiol yn dal i fod yn –1 i +1).

Nawr byddwn yn ymgorffori mynegai modiwleiddio. Mae'r plot canlynol gyda m = 3.

Mae osgled y cludwr bellach yn “fwy sensitif” i werth amrywiol y signal band sylfaen. Nid yw'r band sylfaen wedi'i symud yn mynd i mewn i gyfran negyddol echel y-oherwydd dewisais y gwrthbwyso DC yn ôl y mynegai modiwleiddio.

Efallai eich bod yn pendroni am rywbeth: Sut allwn ni ddewis y gwrthbwyso DC cywir heb wybod union nodweddion osgled y signal band sylfaen? Mewn geiriau eraill, sut allwn ni sicrhau bod swing negyddol tonffurf y band sylfaen yn ymestyn yn union i sero? 

Ateb: Nid oes angen i chi wneud hynny. Mae'r ddau blot blaenorol yr un mor ddilys â thonnau AC; trosglwyddir y signal band sylfaen yn ffyddlon yn y ddau achos. Mae cynhwysydd cyfres yn symud unrhyw wrthbwyso DC sy'n weddill ar ôl demodiwleiddio yn hawdd. (Bydd y bennod nesaf yn ymdrin â demodiwleiddio.)

Gweler Hefyd: >>Beth yw'r gwahaniaeth rhwng AC a FM?

Y Parth Amledd
Fel y gwnaethom drafod o'r blaen, mae datblygiad RF yn gwneud defnydd helaeth o ddadansoddiad parth amledd. Gallwn archwilio a gwerthuso signal wedi'i fodiwleiddio mewn bywyd go iawn trwy ei fesur gyda dadansoddwr sbectrwm, ond mae hyn yn golygu bod angen i ni wybod sut olwg ddylai fod ar y sbectrwm.

Gadewch i ni ddechrau gyda chynrychiolaeth parth amledd signal cludwr:

Dyma'r union beth yr ydym yn ei ddisgwyl i'r cludwr heb ei fodiwleiddio: pigyn sengl ar 10 MHz. Nawr, gadewch i ni edrych ar sbectrwm signal a grëir trwy osgled yn modylu'r cludwr â sinwsoid 1 MHz amledd cyson.

Yma fe welwch nodweddion safonol tonffurf wedi'i modiwleiddio ag osgled: mae'r signal band sylfaen wedi'i symud yn ôl amlder y cludwr. 

Gweler Hefyd: >>RF Filter pethau sylfaenol Tiwtorial 

Fe allech chi hefyd feddwl am hyn fel “ychwanegu” yr amleddau band sylfaen ar y signal cludwr, a dyna'n union beth rydyn ni'n ei wneud pan rydyn ni'n defnyddio modiwleiddio osgled - mae amlder y cludwr yn parhau, fel y gwelwch yn y tonffurfiau parth amser, ond mae'r mae amrywiadau osgled yn cynnwys amledd newydd sy'n cyfateb i nodweddion sbectrol y signal band sylfaen.

Os edrychwn yn agosach ar y sbectrwm wedi'i fodiwleiddio, gallwn weld bod y ddau gopa newydd yn 1 MHz (hy, amledd y band sylfaen) uchod ac 1 MHz yn is nag amledd y cludwr:

(Rhag ofn eich bod yn pendroni, mae'r anghymesuredd yn artiffact o'r broses gyfrifo; cynhyrchwyd y plotiau hyn gan ddefnyddio data go iawn, gyda datrysiad cyfyngedig. Byddai sbectrwm delfrydol yn gymesur.)

>>Yn ôl i'r brig

Amleddau Negyddol
I grynhoi, felly, mae modiwleiddio osgled yn trosi'r sbectrwm band sylfaen i fand amledd wedi'i ganoli o amgylch amledd y cludwr. Fodd bynnag, mae angen i ni egluro rhywbeth: Pam mae dau gopa - un ar amledd y cludwr ynghyd ag amledd y band sylfaen, ac un arall ar amledd y cludwr heb yr amledd band sylfaen? 

Daw'r ateb yn glir os cofiwn yn syml fod sbectrwm Fourier yn gymesur o ran echelin y; er ein bod yn aml yn arddangos yr amleddau positif yn unig, mae cyfran negyddol yr echelin-x yn cynnwys amleddau negyddol cyfatebol. 

Mae'n hawdd anwybyddu'r amleddau negyddol hyn wrth ddelio â'r sbectrwm gwreiddiol, ond mae'n hanfodol cynnwys yr amleddau negyddol pan rydyn ni'n symud y sbectrwm.

Dylai'r diagram canlynol egluro'r sefyllfa hon.

Fel y gallwch weld, mae'r sbectrwm band sylfaen a'r sbectrwm cludwr yn gymesur o ran echelin y. Ar gyfer y signal band sylfaen, mae hyn yn arwain at sbectrwm sy'n ymestyn yn barhaus o gyfran gadarnhaol yr echelin-x i'r gyfran negyddol; ar gyfer y cludwr, yn syml, mae gennym ddau bigyn, un yn + ωC ac un yn –ωC. Ac mae'r sbectrwm AM, unwaith eto, yn gymesur: mae'r sbectrwm band sylfaen wedi'i gyfieithu yn ymddangos yn y gyfran gadarnhaol a dogn negyddol yr echelin-x.

>>Yn ôl at y ip

A dyma un peth arall i'w gofio: mae modiwleiddio osgled yn achosi i'r lled band gynyddu gan ffactor o 2. Rydyn ni'n mesur lled band gan ddefnyddio'r amleddau positif yn unig, felly dim ond BWBB yw'r lled band band sylfaen (gweler y diagram isod). Ond ar ôl cyfieithu'r sbectrwm cyfan (amleddau cadarnhaol a negyddol), mae'r holl amleddau gwreiddiol yn dod yn bositif, fel bod y lled band wedi'i fodiwleiddio yn 2BWBB.

Crynodeb
* Mae modiwleiddio osgled yn cyfateb i luosi'r cludwr â'r signal band sylfaen wedi'i symud.

* Gellir defnyddio'r mynegai modiwleiddio i wneud osgled y cludwr yn fwy (neu'n llai) sensitif i'r amrywiadau yng ngwerth y signal band sylfaen.

* Yn y parth amledd, mae modiwleiddio osgled yn cyfateb i gyfieithu'r sbectrwm band sylfaen i fand sy'n amgylchynu amledd y cludwr.

* Oherwydd bod y sbectrwm band sylfaen yn gymesur mewn perthynas â'r echelin-y, mae'r cyfieithiad amledd hwn yn arwain at gynnydd ffactor-o-2 yn y lled band.

>>Yn ôl at y ip

Gadewch neges 

Rhestr negeseuon