Module ng Amplitude sa RF: Teorya, Oras ng Domain, Frequency Domain

"Ang dalas ng radio (RF) ay ang oscillation rate ng isang alternating electric current o boltahe o ng isang magnetic, electric o electromagnetic field o mechanical system sa dalas ng dalas mula sa paligid ng 20 kHz hanggang sa halos 300 GHz. ----- FMUSER"

nilalaman

● Module ng Dalas ng Radyo
● Ang Math
● Ang Oras ng Domain

● Ang Frequency Domain
● Mga Kadalasang Negatibo

● Buod

Module ng Dalas ng Radyo
Alamin ang tungkol sa pinaka diretso na paraan ng pag-encode ng impormasyon sa isang alon ng carrier.

Nakita namin na ang modyul ng RF ay sadya lamang ang sinasadya na pagbabago ng amplitude, dalas, o yugto ng isang signal ng carrier sinusoidal. Ang pagbabagong ito ay isinasagawa alinsunod sa isang tukoy na pamamaraan na ipinatupad ng transmiter at nauunawaan ng tatanggap. Module ng laki-laki na kung saan siyempre ang pinagmulan ng salitang "AM radio" - binibigyang halaga ang saklaw ng carrier ayon sa madalian na halaga ng baseband signal.

Ang Math
Ang matematiko na relasyon para sa module ng amplitude ay simple at madaling maunawaan: pinarami mo ang carrier ng baseband signal. Ang dalas ng carrier mismo ay hindi binago, ngunit ang malawak ay mag-iiba-iba ayon sa halaga ng baseband. (Gayunpaman, tulad ng makikita natin sa ibang pagkakataon, ang mga pagkakaiba-iba ng amplitude ay nagpapakilala ng mga bagong katangian ng dalas.) Ang isang banayad na detalye dito ay ang pangangailangan upang ilipat ang signal ng baseband; tinalakay namin ito sa nakaraang pahina. Kung mayroon kaming isang baseband waveform na nag-iiba sa pagitan ng –1 at +1, ang ugnayang matematiko ay maipahayag tulad ng sumusunod:

Tingnan din: >>Ano ang Pagkakaiba sa pagitan ng AM at FM Radio?

kung saan ang xAM ay ang amplitude-modulated waveform, xC ang carrier, at ang xBB ang signal ng baseband. Maaari nating gawin ito nang isang hakbang nang isasaalang-alang natin ang carrier upang maging isang walang katapusang, pare-pareho ang lakad, naayos na dalas na sinusoid. Kung ipinapalagay natin na 1 ang amplitude ng carrier, maaari nating palitan ang xC ng kasalanan (ωCt).

Sa ngayon napakahusay, ngunit mayroong isang problema sa ugnayang ito: wala kang kontrol sa "intensity" ng modulation. Sa madaling salita, ang relasyon ng baseband-pagbabago-to-carrier-amplitude-pagbabago ay naayos. 

Hindi namin maaaring, halimbawa, ang disenyo ng system tulad ng isang maliit na pagbabago sa halaga ng baseband ay lilikha ng isang malaking pagbabago sa malawak na carrier. Upang matugunan ang limitasyong ito, ipinakilala namin ang m, na kilala bilang ang modulation index.

Tingnan din: >>Paano alisin Noise sa AM at FM receiver 

Ngayon, sa pamamagitan ng iba't ibang m maaari nating kontrolin ang intensity ng epekto ng signal ng baseband sa amplitude ng carrier. Pansinin, gayunpaman, na ang m ay pinarami ng orihinal na signal ng baseband, hindi ang nagbabago na baseband. 

Kaya, kung ang xBB ay umaabot mula –1 hanggang +1, ang anumang halaga ng m na higit sa 1 ay magiging sanhi (1 + mxBB) na palawakin sa negatibong bahagi ng y-axis — ngunit ito mismo ang sinisikap nating iwasan sa pamamagitan ng paglilipat pataas ito sa unang lugar. Kaya tandaan, kung ang isang index ng module ay ginagamit, ang signal ay dapat na ilipat batay sa maximum na amplitude ng mxBB, hindi xBB.

Ang Oras ng Domain
Tiningnan namin ang mga AM time-domain waveform sa nakaraang pahina. Narito ang pangwakas na balangkas (baseband na pula, AM waveform na asul):

Ngayon tingnan natin ang epekto ng index ng modulation. Narito ang isang katulad na balangkas, ngunit sa oras na ito inilipat ko ang signal ng baseband sa pamamagitan ng pagdaragdag ng 3 sa halip na 1 (ang orihinal na saklaw ay pa rin -1 hanggang +1).

Ngayon ay isasama namin ang isang index modulation. Ang sumusunod na balangkas ay may m = 3.

Ang amplitude ng carrier ngayon ay "mas sensitibo" sa iba-ibang halaga ng signal ng baseband. Ang binagong baseband ay hindi pumapasok sa negatibong bahagi ng y-axis dahil pinili ko ang DC offset ayon sa modulation index.

Maaari kang magtataka tungkol sa isang bagay: Paano natin mapipili ang tamang DC offset nang hindi nalalaman ang eksaktong mga katangian ng amplitude ng signal ng baseband? Sa madaling salita, paano natin masiguro na ang negatibong ugoy ng baseband waveform ay umaabot sa zero? 

Sagot: Hindi mo na kailangan. Ang nakaraang dalawang plots ay pantay na may bisa na mga AM waveform; ang signal ng baseband ay matapat na inilipat sa parehong mga kaso. Ang anumang DC offset na nananatili pagkatapos ng demodulasyon ay madaling tinanggal ng isang seryeng capacitor. (Ang susunod na kabanata ay magsasaklaw ng demodulasyon.)

Tingnan din: >>Ano ang Pagkakaiba sa pagitan ng AM at FM?

Ang Frequency Domain
Tulad ng napag-usapan namin dati, ang pag-unlad ng RF ay gumagamit ng malawak na pagtatasa ng dalas-domain. Maaari naming suriin at suriin ang isang real-life modulated signal sa pamamagitan ng pagsukat nito sa isang spectrum analyzer, ngunit nangangahulugan ito na kailangan nating malaman kung ano ang hitsura ng spectrum.

Magsimula tayo sa representasyon ng dalas-domain ng isang signal ng carrier:

Ito mismo ang inaasahan namin para sa hindi binagong carrier: isang solong spike sa 10 MHz. Ngayon tingnan natin ang spectrum ng isang signal na nilikha ng amplitude modulate ang carrier na may pare-pareho na dalas 1 MHz sinusoid.

Dito makikita mo ang mga karaniwang katangian ng isang amplitude-modulated waveform: ang signal ng baseband ay inilipat ayon sa dalas ng carrier. 

Tingnan din: >>RF Filter Mga Pangunahing Kaalaman Tutorial 

Maaari mo ring isipin ito bilang "pagdaragdag" ng mga frequency ng baseband papunta sa signal ng carrier, na talaga kung ano ang ginagawa namin kapag gumagamit kami ng modyul ng modyul - ang dalas ng carrier ay nananatili, tulad ng nakikita mo sa mga time-domain waveforms, ngunit ang ang mga pagkakaiba-iba ng amplitude ay bumubuo ng bagong nilalaman ng dalas na tumutugma sa mga kamangha-manghang katangian ng signal ng baseband.

Kung titingnan namin nang mas malapit sa modulated spectrum, makikita natin na ang dalawang bagong mga taluktok ay 1 MHz (ibig sabihin, ang dalas ng baseband) sa itaas at 1 MHz sa ibaba ng dalas ng carrier:

(Kung sakaling nagtataka ka, ang kawalaan ng simetrya ay isang artifact ng proseso ng pagkalkula; ang mga plots na ito ay nabuo gamit ang totoong data, na may limitadong resolusyon. Ang isang ideyal na spectrum ay magiging simetriko.)

>>Bumalik sa tuktok

Mga Kadalasang Negatibo
Upang buod, pagkatapos, ang modyul ng amplitude ay isinalin ang spektrum ng baseband sa isang dalas na band na nakasentro sa dalas ng carrier. Mayroong kailangan nating ipaliwanag, bagaman: Bakit may dalawang taluktok — isa sa dalas ng carrier kasama ang dalas ng baseband, at isa pa sa dalas ng carrier na binabawasan ang dalas ng baseband? 

Ang sagot ay magiging malinaw kung tatandaan lamang natin na ang isang Fourier spectrum ay simetriko na may paggalang sa y-axis; kahit na madalas nating ipakita ang mga positibong dalas, ang negatibong bahagi ng x-axis ay naglalaman ng kaukulang mga negatibong dalas. 

Ang mga negatibong frequency na ito ay madaling binabalewala kapag nakikipag-ugnayan kami sa orihinal na spectrum, ngunit kinakailangan na isama ang mga negatibong frequency kapag lumilipat kami ng spectrum.

Ang sumusunod na diagram ay dapat linawin ang sitwasyong ito.

Tulad ng nakikita mo, ang spektrum ng baseband at ang spectrum ng carrier ay simetriko na may paggalang sa y-axis. Para sa signal ng baseband, nagreresulta ito sa isang spectrum na patuloy na umaabot mula sa positibong bahagi ng x-axis hanggang sa negatibong bahagi; para sa carrier, mayroon kaming dalawang spike, isa sa + ωC at isa sa –ωC. At ang AM spectrum ay, muli, simetriko: ang isinalin na baseband spectrum ay lilitaw sa positibong bahagi at negatibong bahagi ng x-axis.

>>Bumalik sa top

At narito ang isa pang bagay na dapat tandaan: ang modyul ng amplitude ay nagdudulot ng pagtaas ng bandwidth sa pamamagitan ng isang kadahilanan ng 2. Sinusukat namin ang bandwidth gamit lamang ang mga positibong frequency, kaya ang baseband bandwidth ay simpleng BWBB (tingnan ang diagram sa ibaba). Ngunit pagkatapos isalin ang buong spectrum (positibo at negatibong frequency), ang lahat ng mga orihinal na frequency ay nagiging positibo, tulad ng modulated bandwidth ay 2BWBB.

Buod
* Ang module ng module ay tumutugma sa pagpaparami ng carrier sa pamamagitan ng binagong signal ng baseband.

* Ang modyul ng indikasyon ay maaaring magamit upang gawing higit pa (o mas mababa) ang carrier amplitude sa mga pagkakaiba-iba sa halaga ng signal ng baseband.

* Sa dalas ng domain, ang modyul ng amplitude ay tumutugma sa pagsalin sa spektrum ng baseband sa isang band na nakapalibot sa dalas ng carrier.

* Dahil ang baseband spectrum ay simetriko na may paggalang sa y-axis, ang dalas na pagsasalin na ito ay nagreresulta sa isang kadahilanan-ng-2 pagtaas sa bandwidth.

>>Bumalik sa top

Mag-iwan ng mensahe 

Listahan ng Mensahe