Genel eğitim makaleleri dizisine "Radyo dalgaları teorisi" genel başlığı altında devam ediyoruz.
Önceki makalelerde radyo dalgaları ve antenlerle tanıştık: Radyo sinyalinin modülasyonuna daha yakından bakalım.

Bu makale çerçevesinde, aşağıdaki türlerin analog modülasyonu ele alınacaktır:

• genlik modülasyonu
• Tek yan bantlı genlik modülasyonu
• Frekans modülasyonu
• Doğrusal frekans modülasyonu
• Faz modülasyonu
• Diferansiyel faz modülasyonu

genlik modülasyonu

Genlik modülasyonu ile, taşıyıcı salınımının genliklerinin zarfı, iletilen mesajın yasası ile örtüşen yasaya göre değişir. Bu durumda taşıyıcı dalganın frekansı ve fazı değişmez.

AM'nin ana parametrelerinden biri modülasyon katsayısıdır (M).
Modülasyon indeksi, modüle edilmiş sinyalin genliklerinin maksimum ve minimum değerleri arasındaki farkın bu değerlerin toplamına oranıdır (%).
Basitçe söylemek gerekirse, bu katsayı, belirli bir anda taşıyıcı titreşiminin genlik değerinin ortalama değerden ne kadar saptığını gösterir.
Modülasyon faktörü 1'den büyük olduğunda, aşırı modülasyonun etkisi meydana gelir ve bu da sinyal bozulmasına neden olur.

AM spektrumu

Bu spektrum, modüle edici bir sabit frekans salınımının karakteristiğidir.

Grafikte X ekseni frekansı, Y ekseni ise genliği temsil etmektedir.
AM için, merkezde bulunan temel frekansın genliğine ek olarak, taşıyıcı frekansın sağındaki ve solundaki genliklerin değerleri de sunulmaktadır. Bunlar sözde sol ve sağ yan şeritlerdir. Modülasyon frekansına eşit bir mesafede taşıyıcı frekansından aralıklıdırlar.
Soldan sağ yan şerite olan mesafeye denir spektrum genişliği.
Normal durumda, modülasyon faktörü ile<=1, амплитуды боковых полос меньше или равны половине амплитуды несущей.
Spektrumun yalnızca üst veya alt yan bantları yararlı bilgiler içerir. Ana spektral bileşen - taşıyıcı, faydalı bilgiler taşımaz. Genlik modülasyonlu verici gücü, spektrumun en temel elemanının bilgi içeriğinin eksikliğinden dolayı çoğunlukla "havayı ısıtmak" için harcanır.

Tek yan bantlı genlik modülasyonu

Klasik AM modülasyonunun verimsizliği nedeniyle, bir yan bantlı AM modülasyonu icat edildi.
Özü, taşıyıcının ve yan bantlardan birinin spektrumdan çıkarılmasında yatar, gerekli tüm bilgiler kalan yan bant boyunca iletilir.

Ancak yerli radyo yayıncılığındaki saf haliyle, bu tür kök salmadı, çünkü alıcının taşıyıcıyı çok yüksek doğrulukla sentezlemesi gerekir. Sıkıştırma ekipmanlarında ve amatör radyolarda kullanılır.
Yayında, AM daha sık bir yan bant ve kısmen bastırılmış bir taşıyıcı ile kullanılır:

Bu modülasyon ile kalite/verim oranı en iyi şekilde elde edilir.

Frekans modülasyonu

Modülasyonlu düşük frekanslı sinyal yasasına göre taşıyıcı frekansının değiştiği bir tür analog modülasyon. Bu durumda, genlik sabit kalır.

a) - taşıyıcı frekansı, b) modülasyon sinyali, c) modülasyon sonucu

Frekansın ortalama değerden en büyük sapmasına denir. sapma.
İdeal olarak sapma, modüle eden dalga formunun genliği ile doğru orantılı olmalıdır.

Frekans modülasyonlu spektrum şöyle görünür:

Taşıyıcıdan oluşur ve modüle edici salınımın frekansının bir katı olan bir frekansta, yan bantların harmoniklerinin sağına ve soluna simetrik olarak gecikmeli.
Bu spektrum harmonik titreşimi temsil eder. Gerçek modülasyon durumunda, spektrum daha karmaşık ana hatlara sahiptir.
Geniş bant ve dar bant FM modülasyonunu ayırt edin.
Geniş bantta - frekans spektrumu, modüle edici sinyalin frekansını önemli ölçüde aşıyor. FM yayınlarında kullanılır.
Radyo istasyonlarında, esas olarak, alıcının daha hassas bir şekilde ayarlanmasını gerektiren ve buna bağlı olarak parazitten daha fazla korunan dar bantlı FM modülasyonu kullanılır.
Geniş bant ve dar bant FM spektrumları aşağıda sunulmuştur.

Dar bant FM spektrumu, genlik modülasyonuna benzer, ancak yan bantların fazını hesaba kattığınızda, bu dalgaların sabit frekans ve değişken genlik (AM) yerine sabit genlik ve değişken frekansa sahip olduğu görülür. Geniş bant FM ile, taşıyıcı genliği çok küçük olabilir ve bu da yüksek FM verimliliği ile sonuçlanır; bu, iletilen enerjinin çoğunun bilgi taşıyan yan frekanslarda bulunduğu anlamına gelir.

FM'nin AM'ye göre ana avantajları, enerji verimliliği ve gürültü bağışıklığıdır.

Bir FM türü olarak Lineer Frekans Modülasyonu ayırt edilir.
Özü, taşıyıcı sinyalin frekansının doğrusal olarak değişmesi gerçeğinde yatmaktadır.

Doğrusal frekans modülasyonlu (LFM) sinyallerin pratik önemi, genliğinde gürültü seviyesinin üzerinde bir artışla alım sırasında önemli sinyal sıkıştırma olasılığında yatmaktadır.
Radarda cıvıltı kullanılır.

Faz modülasyonu

Gerçekte, faz kaydırmalı anahtarlama terimi daha çok kullanılır. esas olarak ayrık sinyallerin modülasyonunu üretir.
FM'nin anlamı, bir sonraki ayrık sinyal geldiğinde öncekinden farklı olarak taşıyıcı fazın aniden değişmesidir.

Spektrumdan, yüksek enerji verimliliğini gösteren taşıyıcının neredeyse tamamen yokluğunu görebilirsiniz.
Bu modülasyonun dezavantajı, bir semboldeki bir hatanın sonraki tüm sembollerin yanlış alınmasına yol açabilmesidir.

Diferansiyel Faz Kaydırmalı Anahtarlama

Bu modülasyon durumunda, faz, modülasyon darbesinin değerindeki her değişiklikle değil, farktaki bir değişiklikle değişir. Bu örnekte, varışta her "1".

Bu tür modülasyonun avantajı, bir sembolde kazara bir hata olması durumunda, bunun başka bir hata zinciri gerektirmemesidir.

90 derece ve daha yüksek dereceli PM içinde bir faz değişikliği kullanan kareleme gibi faz anahtarlama manipülasyonlarının da olduğunu belirtmekte fayda var, ancak bunların dikkate alınması bu makalenin kapsamı dışındadır.

Not: Makalelerin amacının ders kitabının yerini almak değil, radyonun temellerini “parmaklarda” anlatmak olduğunu bir kez daha belirtmek isterim.
Okuyucu için konu hakkında bir fikir oluşturmak için yalnızca ana modülasyon türleri dikkate alınır.

Herhangi bir modern radyo alıcısının panelinde bir AM-FM anahtarı bulunur. Kural olarak, sıradan bir tüketici bu harflerin ne anlama geldiğini düşünmez, FM'de stereo seste ve mükemmel kalitede bir sinyal yayınlayan en sevdiği VHF radyo istasyonunun olduğunu hatırlaması yeterlidir ve AM'de yapabilirsiniz. "Mayak" yakalayın. En azından kullanım kılavuzu düzeyinde teknik ayrıntılara girerseniz, AM'nin genlik modülasyonu ve FM'nin frekans modülasyonu olduğu ortaya çıkar. Nasıl farklılar?

Müziğin radyo hoparlöründen ses verebilmesi için belirli değişikliklere uğraması gerekir. Öncelikle yayına uygun hale getirilmelidir. Genlik modülasyonu, iletişim mühendislerinin konuşma ve müzik programlarını kablosuz olarak yayınlamayı öğrenmelerinin ilk yoluydu. 1906'da Amerikan Fessenden, mekanik bir jeneratörün yardımıyla, tarihteki ilk taşıyıcı frekansı olan 50 kilohertz'lik salınımlar aldı. Daha sonra sargı çıkışına bir mikrofon takarak teknik sorunu en basit şekilde çözdü. Membran kutunun içindeki kömür tozuna maruz kaldığında direnci değişmiş ve jeneratörden verici antene gelen sinyalin değeri bunlara bağlı olarak azalmış veya artmıştır. Genlik modülasyonu bu şekilde icat edildi, yani zarf hattının şekli iletilen sinyalin şekline tekabül edecek şekilde taşıyıcı sinyalin salınımını değiştirmek. Yirmili yıllarda mekanik jeneratörlerin yerini vakum tüpleri aldı. Bu, vericilerin boyutunu ve ağırlığını önemli ölçüde azalttı.

Genlikten farklıdır, çünkü taşıyıcı dalganın taraması değişmeden kalır, frekansı değişir. Elektronik tabanın ve devrenin gelişmesiyle birlikte, bilgi sinyalinin radyo aralığının frekansına "oturduğu" yardımıyla başka yöntemler ortaya çıktı. Darbenin fazını ve genişliğini değiştirmek, faz ve darbe genişlik modülasyonu adını verdi. Bir yayın yöntemi olarak genlik modülasyonunun modası geçmiş gibi görünüyordu. Ancak farklı bir şekilde ortaya çıktı, biraz değiştirilmiş bir biçimde de olsa konumunu korudu.

Frekansların bilgisel doygunluğuna yönelik artan gereksinimler, mühendisleri bir dalga boyunda iletilen kanal sayısını artırmanın yollarını aramaya sevk etti. Çok kanallı yayının yetenekleri de Nyquist bariyeri tarafından belirlenir, ancak sinyalin nicelenmesine ek olarak, fazı değiştirerek bilgi yükünü artırmak mümkün hale geldi. Dörtlü genlik modülasyonu, farklı sinyallerin aynı frekansta iletildiği, birbiriyle 90 derece faz dışı olan bir iletim yöntemidir. Dört fazlılık, sin ve cos trigonometrik fonksiyonlarıyla tanımlanan iki bileşenin bir karesini veya bir kombinasyonunu oluşturur, dolayısıyla adı.

Dörtlü genlik modülasyonu, dijital iletişimde yaygın olarak kullanılmaktadır. Özünde, faz ve genlik modülasyonunun bir kombinasyonudur.

Nitel tarafta, genlik modülasyonu (AM), modüle edici sinyalin genliği ile orantılı olarak taşıyıcı genliğinde bir değişiklik olarak tanımlanabilir (Şekil 2, a).

Şekil 2. Genlik modülasyonu (m<<н).

a - sinyal şekli; b - frekans spektrumu.

Büyük genliğe sahip modüle edici bir sinyal için, modüle edilmiş taşıyıcının karşılık gelen genliği, küçük Am değerleri için büyük olmalıdır. Aşağıda görüleceği gibi, bu daha genel bir modülasyon yönteminin özel bir durumudur.

Bu iki ifadenin ürünü:

Denklem (3), modüle edilmiş taşıyıcının genliğinin sıfırdan (mt = 900 olduğunda, cos (mt) = 0) AnAm'a (mt = 0 ° olduğunda, cos (mt) = 1) değişeceğini gösterir. Amcos (mt) An terimi, modüle edilmiş salınımların genliğidir ve doğrudan modülasyonlu sinüzoidin anlık değerine bağlıdır. Denklem (3) forma dönüştürülebilir

Bu dönüşüm trigonometrik özdeşliğe dayanmaktadır.

Denklem (4, a), 1 = n + m ve 2 = n-m frekansları ve genlikleri olan iki salınımdan oluşan bir sinyaldir. Modüle edilmiş titreşim (4, a) için ifadeyi yeniden yazarak, şunu elde ederiz:

1 ve 2 yan bantlar olarak adlandırılır çünkü m genellikle tek bir frekanstan ziyade bir bant genişliğidir. Bu nedenle, 1 ve 2 iki frekans bandını temsil eder - taşıyıcının üstünde ve altında (Şekil 2, b), yani. sırasıyla üst ve alt yan şeritler. İletilmesi gereken tüm bilgiler bu yan bantlarda bulunur.

Denklem (4, b), modüle edilmiş sinyalin en ile doğrudan çarpımının sonucu olduğu özel durum için elde edildi. Sonuç olarak denklem (4, b) taşıyıcı frekansında bir bileşen içermemektedir, yani. taşıyıcı frekansı tamamen bastırılır. Bu tür bastırılmış taşıyıcı modülasyonu, yayılan gücü azalttığı için bazen iletişim sistemlerinde kasıtlı olarak tasarlanır. Bu sistemlerin çoğu, taşıyıcı frekansında bir miktar güç yayar, böylece alıcının bu frekansa ayarlanmasını sağlar. Temel bant sinyali ile ilgili tüm bilgileri içerdiğinden, yalnızca bir yan bant iletmek de mümkündür. Alıcı daha sonra bir yan bant modülasyonunu yeniden yapılandırır.

Genel formda genlik modülasyonlu salınımı temsil eden tam ifade şu şekildedir:

Bu ifade hem bastırılmamış taşıyıcıyı (denklemin sağ tarafındaki ilk terim) hem de ürünü, yani. modülasyon (sağdan ikinci terim). Denklem (6, a) şu şekilde yeniden yazılabilir:

Son ifade, modüle eden dalga formunun anlık değerlerine göre taşıyıcının genliğinin nasıl değiştiğini gösterir. Modüle edilmiş sinyal Anm'nin genliği iki bölümden oluşur: An - modüle edilmemiş taşıyıcının genliği ve Amcos (mt) - modülasyonlu salınımın anlık değerleri:

Am'ın An'a oranı, modülasyon derecesini belirler. Am = An için, cos (mt) = - 1 (mt = 180 °)'de Anm değeri sıfıra, cos (mt) = 1'de (mt = 0 °) Anm = 2An'a ulaşır. Modüle edilmiş dalganın genliği, sıfırdan taşıyıcı genliğinin iki katına değişir. Davranış

modülasyon indeksini belirler. İletilen bilginin - modüle edilmiş bir sinyalin - bozulmasını önlemek için m'nin değeri sıfırdan bire kadar olmalıdır: 0m1. Bu Aman'a karşılık gelir. (m = 0 Am = 0 için, yani modüle edici bir sinyal yoktur.) Denklem (6, a) m'nin eklenmesiyle yeniden yazılabilir:

Şekil 3, a, modüle edilmiş salınımların şeklini gösterir ve modülasyon katsayısı m, genliğinin maksimum ve minimum değerleri (tepe ve düğüm değerleri) cinsinden ifade edilir. Şekil 3b, denklem (6)'nın dönüştürülmesiyle ifade edilebilen modüle edilmiş salınımların spektrumu hakkında bir fikir verir:

Şekil 3. Genlik modülasyonu.

a - sinyal şekli; b - modüle edilmiş titreşimlerin spektrumu

Şekil 4, m faktörü %100'den büyük olan modülasyonun sonucunu gösterir: m> 1.

Şekil 4. Modülasyon sonucu (m> 1)

Tablo 1, modüle edilmiş dalga formunun üç frekans bileşeninin her biri için genliği ve gücü gösterir.

Tablo 1. AM salınımlarının gücü ve genliği.

%100 modülasyon (m = 1) ve 1 kW'lık bir taşıyıcı güç için, modüle edilmiş salınımların toplam gücü 1 kW + (1/2) 2 kW + (1/2) 2 kW = 1,5 kW'dır. m = 1 için, her iki yan bantta bulunan gücün, taşıyıcı gücünün yarısı olduğuna dikkat edin. Benzer şekilde, m = 0,5 ile her iki yan banttaki güç, taşıyıcı gücünün 1/8'idir. Yukarıdakiler yalnızca sinüzoidal AM için geçerlidir. Darbe değerlerinin iletiminde genlik modülasyonu kullanılabilir.

Yayıncılıkta kullanılan geleneksel çift yan bant modülasyonunda bilgi, yalnızca yan bantlarda iletilir. Örneğin, iyi bir ses kalitesi elde etmek için, M'nin yüksek kaliteli ses üretiminin (20-20.000 Hz) bant genişliği olduğu 2M'lik bir bant genişliğinde çalışmak gerekir. Bu, örneğin 20 kHz'e kadar frekanslara sahip standart AM yayınının, üst ve alt yan bantları hesaba katarak ± 20 kHz (toplamda 40 kHz) bant genişliğine sahip olması gerektiği anlamına gelir. Ancak pratikte, FCC bant genişliği 10 kHz (5 kHz) ile sınırlıdır, bu da yüksek sadakat koşullarından uzak, radyo ses iletimi için sadece 5 kHz'lik bir bant genişliği sağlar. Aşağıda gösterildiği gibi frekans modülasyonlu yayın daha geniş bir bant genişliğine sahiptir.

FCC ayrıca Amerika Birleşik Devletleri'ndeki tüm frekans tahsisleri için frekans toleransları belirler. Tüm AM yayınları (535-1605 kHz), 20 Hz veya yaklaşık %0,002 toleransa sahiptir. Bu frekans doğruluğu ve kararlılığı, kristal osilatörler kullanılarak elde edilebilir.

AM dalga biçimlerinin saptanması veya demodüle edilmesi, modüle edilmiş sinyalin doğrultulmasını ve ardından uygun filtreleme ile taşıyıcı frekansının hariç tutulmasını gerektirir. Modüle edici sinyalin çoğaltılmasının bu iki aşaması, Şekil 3, a'da gösterilen salınım örneği ile gösterilebilir. Düzleştirmeden sonra salınımın sadece yarısı kalır ve filtrelemeden sonra yalnızca çoğaltılan sinyal olan zarfı bulunur.

Sizi hemen uyarıyorum: sadece işe yaramayacak. Modülasyon çok karmaşık.

Modülasyonun ne olduğunu anlamak için frekansın ne olduğunu bilmeniz gerekir ve bununla başlayalım.
Örneğin, bir salınım yapalım: salınım frekansı, toplam titreşim sayısı, saniyedeki salınım sayısıdır.
Dolu, bu, bir salınım, salıncağın en sol konumdan aşağı, merkezden sağdaki maksimum düzeye ve sonra tekrar merkezden soldaki aynı düzeye hareketidir.
Sıradan bir avlu salınımı 0,5 hertz'lik bir frekansa sahiptir, bu da tam bir dönüşü 2 saniyede tamamladıkları anlamına gelir.
Hoparlör, birinci oktavın (440 hertz) "A" notasını yeniden üreterek çok daha hızlı salınım yapar, saniyede 440 titreşim yapar.
Elektrik devrelerinde salınım, maksimum pozitif değerden aşağı, sıfır voltajdan maksimum negatif değere, yukarı, tekrar sıfırdan maksimum pozitif değere bir voltaj salınımıdır. Veya maksimum voltajdan, bir ortalamadan minimuma, sonra tekrar ortalamadan, tekrar maksimuma.
Bir grafikte (veya osiloskop ekranında) şöyle görünür:

"Avrupa" da C şebekesinin 18. kanalındaki taşıyıcıyı yayan radyo istasyonunun çıkışındaki voltaj dalgalanmalarının frekansı, saniyede 27175000 titreşim veya 27 megahertz ve 175 kilohertz (mega - milyon; kilo - bin) olacaktır.

Modülasyonu görsel hale getirmek için, biri 1000Hz, diğeri 3000Hz frekanslı iki belirli sinyal icat edelim, grafiksel olarak şöyle görünürler:

Bu sinyallerin soldaki tablolarda nasıl görüntülendiğine dikkat edin. Bunlar frekans ve seviye grafikleridir. Sinyal frekansı ne kadar yüksek olursa, böyle bir grafikte sinyal o kadar sağda görüntülenir, seviyesi (gücü) ne kadar yüksek olursa, bu sinyalin grafikteki çizgisi o kadar yüksek olur.

Şimdi bu sinyallerin her ikisini de eklediğimizi düşünelim, yani bitmiş haliyle, kurgusal test sinyalimiz iki sinyalin toplamıdır. Nasıl yere koydun? Çok basit - bir mikrofon koydular ve önüne iki kişi koydular: 1000Hz'de bağıran bir adam ve 3000Hz'de çığlık atan bir kadın, mikrofonun çıkışında test sinyalimizi aldık, şuna benziyor:

Ve çıkışta (antende) elde edilenleri ve tüm bunların anlaşılırlığı ve iletişim aralığını nasıl etkilediğini inceleyerek, kurgusal vericimizin mikrofon girişine "besleyeceğimiz" bu test sinyalidir.

Genel olarak modülasyon

Herhangi bir durumda (herhangi bir modülasyon için) herhangi bir vericinin çıkışındaki modüle edilmiş taşıyıcı sinyal, taşıyıcı sinyalin iletilecek sinyalle, örneğin mikrofon çıkışından gelen sinyalle eklenmesi veya çarpılmasıyla elde edilir. Modülasyonlar arasındaki fark, yalnızca neyin çarpıldığı, neyin eklendiği ve bunun verici devresinin hangi bölümünde gerçekleştiğidir.
Alım açısından, her şey alınan sinyalden sinyalin modüle edildiği şeyi ayırmak, yükseltmek ve anlaşılır (sesli, görünür) hale getirmekle ilgilidir.

Genlik modülasyonu - AM (AM, amplitüd modülasyonu)

Gördüğünüz gibi genlik modülasyonu ile yüksek frekanslı (taşıyıcı) salınımların voltaj seviyesi doğrudan mikrofondan gelen voltaj girişine bağlıdır.
Mikrofonun çıkışındaki voltaj artar ve vericinin çıkışındaki taşıyıcı voltajı da artar yani çıkışta daha fazla güç, mikrofondan daha az voltaj, çıkışta daha az voltaj. Mikrofonun çıkışındaki voltaj belirli bir merkezi konumda olduğunda, verici belirli bir merkezi güç yayar (mikrofonun önünde %50 güç sessizliği ile %100 AM modülasyonu ile).
AM modülasyonunun derinliği, mikrofondan gelen sinyalin vericinin çıkış gücü seviyesi üzerindeki etkisinin seviyesidir. Eğer yalpalama %30 ise, mikrofondan gelen en güçlü negatif voltaj darbesi çıkıştaki taşıyıcı seviyesini maksimum gücün %30'u kadar azaltacaktır.
Ve AM modülasyonuna sahip bir sinyalin spektrumu şöyle görünür (bileşenlerinin frekanslara göre dağılımı):

Merkezde, 27175000 Hz frekansında bir taşıyıcımız var ve frekansta daha düşük ve daha yüksek olan "yan bantlar", yani taşıyıcı sinyalin ve test sinyalimizin ses frekanslarının toplamı:
27175000 + 1000Hz ve 27175000-1000Hz
27175000 + 3000Hz ve 27175000-3000Hz
Taşıyıcı eksi ses alt yan banttır ve taşıyıcı artı ses üst yan banttır.
Sadece bir yan bandın bilgi iletmek için yeterli olduğunu fark etmek zor değil, ikincisi sadece aynı bilgiyi tekrarlıyor, ancak sadece zıt işaretle, bu yinelenen bilginin havada yayılması için verici gücünü boşa harcıyor.
Herhangi bir yararlı bilgi içermeyen taşıyıcıyı ve yan bantlardan birini kaldırırsak, SSB modülasyonu (Rusça: SSB) - bir yan bantlı ve taşıyıcısız modülasyon (tek yan bant modülasyonu) elde ederiz.

SSB modülasyonu (SSB, SSB)

Verici çıkışında SSB şöyle görünür:

Bu sinyalin AM modülasyonundan çok farklı olmadığı görülebilir. Anlaşılır, SSB AM'nin bir devamıdır, yani SSB, gereksiz yan bant ve taşıyıcının kaldırıldığı sinyalden AM modülasyonundan oluşturulur.
Sinyal spektrumuna bakarsanız, fark açıktır:

Taşıyıcı veya yinelenen yan bant yoktur (bu grafik USB, yani SSB'yi gösterir, üst kenar bandının kaldığı yerde, ayrıca LSB vardır, bu, alt kenar bandının kaldığı zamandır).
Taşıyıcı yok, yinelenen taraf yok - tüm verici gücü yalnızca yararlı bilgilerin iletilmesi için harcanıyor.
Sadece böyle bir modülasyonu geleneksel bir AM alıcısında almak imkansızdır. Alım için "başlangıç ​​​​noktasını" - taşıyıcıyı geri yüklemeniz gerekir. Yapması kolaydır - vericinin çalıştığı frekans bilinir, bu nedenle aynı frekansta bir taşıyıcı eklemeniz yeterlidir ve başlangıç ​​noktası görünecektir. Meraklı okuyucu, vericinin frekansı bilinmiyorsa, başlangıç ​​noktasının doğru olmayacağını, yanlış taşıyıcıyı ekleyeceğimizi muhtemelen fark etmiştir, ne duyacağız? Ve bir "boğa" ya da "gnome" sesini duyacağız. Bunun nedeni, bu tür bir modülasyondaki alıcının, 1000Hz ve 3000Hz veya 2000Hz ve 4000Hz veya 500Hz ve 2500Hz olup olmadığını, başlangıçta hangi frekanslara sahip olduğumuzu bilmemesidir - frekanslar arasındaki "mesafeler" doğrudur, ancak başladı. "pi-pi-pi" veya "boo-boo-boo" sonucunda kayma.

CW modülasyonu (CW)

Telgraf ile her şey basittir - bu, %100 AM modülasyonunun bir sinyalidir, sadece keskindir: ya vericinin çıkışında bir sinyal vardır ya da sinyal yoktur. Telgraf tuşuna basıldı - bir sinyal var, serbest bırakıldı - hiçbir şey yok.
Telgraf grafiklerde şöyle görünüyor:

Buna göre, telgraf sinyalinin spektrumu:

Yani, telgraf tuşuna basılarak taşıyıcı frekansı %100 modüle edilir.
Neden spektrumda "merkezi frekans" sinyalinden hafifçe sapan 2 çubuk var ve bir tane değil - taşıyıcı?
Burada her şey basittir: telgraf AM'dir ve AM, taşıyıcı ve modülasyon sinyallerinin toplamıdır, çünkü telgraf (Mors kodu) bir dizi tuş vuruşu olduğundan, bunlar aynı zamanda belirli bir frekansa sahip salınımlardır. , ses ile karşılaştırıldığında düşük olsa da. Telgraf sinyalinin yan bantlarının taşıyıcıdan uzaklaşması tuşa basma frekansındadır.
Bu tür sinyaller nasıl iletilir?
En basit durumda, mikrofonun önünde sessizken iletme düğmesine basarak.
Bu tür sinyaller nasıl alınır?
Alım için, yayında görünen taşıyıcıyı tuşa basmanın ritmine çevirmeniz gerekir. Birçok yöntem vardır, en basiti, dedektörde her voltaj göründüğünde (yani dedektöre bir taşıyıcı geldiğinde) zirve yapan AM alıcısının dedektörünün çıkışına bir devre bağlamaktır. Daha karmaşık ve makul bir yol, havadan gelen sinyali, alıcıda yerleşik olan jeneratörün (yerel osilatör) sinyaliyle karıştırıp, sinyallerin farkını ses yükselticiye beslemektir. Yani havadaki sinyalin frekansı 27175000Hz ise, alıcının jeneratörünün frekansı 27174000 ise, o zaman 27175000 + 27174000 = 54349000Hz ve 27175000-27174000 = 1000Hz sinyali ses frekans yükselticisinin girişine gönderilecektir, doğal olarak birincisi ses sinyali değil radyo sinyali, ses yükselticisi yükseltmiyor ama ikincisi 1000Hz bu zaten işitilebilir bir ses ve yükseltecek ve üzerinde taşıyıcı varken "piiii" duyacağız hava ve sessizlik (hava sesleri) olmadığında.
Bu arada, iki kişi aynı anda iletimi açtığında, alıcıdaki taşıyıcıların toplanması ve çıkarılmasından kaynaklanan "piiii" etkisi sanırım birçok kişi tarafından fark edildi. Duyulan, alıcımızda ortaya çıkan taşıyıcı sinyaller arasındaki farktır.

FM modülasyonu (FM, frekans modülasyonu)

Aslında frekans modülasyonunun özü basittir: Taşıyıcı frekans, mikrofon çıkışındaki voltaja göre biraz değişir. Mikrofondaki voltaj arttığında frekans da artar, mikrofon çıkışındaki voltaj azaldığında taşıyıcı frekansı düşer.
Taşıyıcı frekansında küçük sınırlar içinde bir azalma ve bir artış meydana gelir, örneğin, C-Bi radyo istasyonları için 27000000Hz'lik bir taşıyıcı frekansında artı / eksi 3000Hz'dir, FM yayın istasyonları için artı / eksi 100000Hz'dir. .
FM modülasyon parametresi modülasyon indeksidir. Vericinin mikrofon yükselticisinin geçeceği maksimum frekansın sesinin, en yüksek seste taşıyıcı frekansındaki maksimum değişime oranı. CB için 1 (veya 3000/3000) olduğunu ve FM yayın istasyonları için yaklaşık 6 ... 7 (100000/15000) olduğunu fark etmek zor değildir.
FM modülasyonu ile taşıyıcı seviyesi (verici sinyalinin gücü) her zaman sabittir, mikrofon önündeki seslerin hacmi ile değişmez.
Grafiksel olarak, FM vericisinin çıkışında modülasyon şöyle görünür:

FM modülasyonunda, AM'de olduğu gibi, verici çıkışının hem bir taşıyıcısı hem de iki yan bandı vardır, çünkü taşıyıcı frekansı modülasyon sinyali ile merkezden uzaklaşarak zamanla sallanır:

DSB, DChT, faz ve diğer modülasyon türleri

Adil olmak gerekirse, başka türde taşıyıcı modülasyonları olduğuna dikkat edilmelidir:
DSB - Çift Yan Bantlar ve Eksik Taşıyıcı. DSB, aslında taşıyıcının kaldırıldığı (kesilmiş, bastırılmış) AM modülasyonu.
DChT - iki frekanslı bir telgraf, aslında, frekans modülasyonundan başka bir şey değildir, ancak bir telgraf tuşuna basarak. Örneğin, bir nokta 1000 Hz'de bir taşıyıcı kaymasına ve 1500 Hz'de bir kısa çizgiye karşılık gelir.
Faz modülasyonu - taşıyıcı fazın modülasyonu. 1-2 küçük indekslerde frekans modülasyonu esasen faz modülasyonudur.

Bazı sistemlerde (televizyon, FM stereo yayını), taşıyıcı, halihazırda faydalı bilgiler taşıyan başka bir modüle edilmiş taşıyıcı tarafından modüle edilir.
Örneğin, basitleştirilmiş olarak, bir FM stereo yayın sinyali frekans modülasyonlu bir taşıyıcıdır, sinyalin kendisi bir DSB modülasyonlu taşıyıcıdır, burada bir yan bant sol kanal sinyali ve diğer yan bant sağ ses kanalı sinyalidir.

AM, FM ve SSB sinyallerinin alınması ve iletilmesinin önemli yönleri

AM ve SSB, vericinin çıkış sinyalinin mikrofondan sağlanan voltajla orantılı olduğu modülasyonlar olduğundan, hem alıcı hem de verici taraflarda doğrusal olarak yükseltilmesi önemlidir. Yani, amplifikatör 10 kez yükseltirse, o zaman girişinde 1 voltluk bir voltaj ile çıkış 10 volt olmalı ve girişte 17 volt ile çıkış tam olarak 170 volt olmalıdır. Amplifikatör lineer değilse, yani 1 voltluk bir giriş voltajında ​​kazanç 10 ve 10 voltluk çıkışta ve girişte 17 voltta ise kazanç sadece 5 olacak ve çıkış 85 olacaktır. volt, sonra bozulmalar görünecektir - mikrofonun önünde yüksek sesle hırıltı ve homurdanmalar. Aksine, kazanç küçük giriş sinyalleri için daha az ise, o zaman sessiz seslerle ve yüksek sesle bile hoş olmayan tonlarla hırıltı olacaktır (çünkü salınımının başlangıcında, herhangi bir ses sıfıra yakın bir bölgeden geçer).
SSB modülasyonu için amplifikatörlerin doğrusallığı özellikle önemlidir.

AM ve SSB alıcılarındaki sinyal seviyelerini eşitlemek için özel devre düğümleri kullanılır - otomatik kazanç kontrolleri (AGC devreleri). AGC'nin görevi, sonunda hem güçlü bir sinyal (yakın bir muhabirden) hem de zayıf (uzak bir sinyalden) olacak şekilde alıcı düğümlerin böyle bir kazancını seçmektir. AGC kullanılmazsa, zayıf sinyaller sessizce duyulacak ve güçlü sinyaller, bir damla nikotin bir hamsteri yırttığı gibi alıcının ses yayıcısını parçalara ayıracaktır. AGC seviye değişikliğine çok hızlı tepki verirse, o zaman sadece yakın ve uzak muhabirlerden gelen sinyal seviyelerini eşitlemeye değil, aynı zamanda modülasyonu "boğmak" için sinyalin içinde - artan voltajla kazancı azaltır ve azalma ile artar. , tüm modülasyonu modüle edilmemiş bir sinyale indirgemek ...

FM modülasyonu için, özel bir amplifikatör doğrusallığı gerekmez, FM modülasyonu bilgisi frekanstaki bir değişiklikle taşınır ve sinyal seviyesindeki hiçbir bozulma veya sınırlama, sinyalin frekansını değiştiremez. Aslında, FM alıcısında, seviye önemli olmadığından, frekans önemli olduğundan ve seviyedeki bir değişiklik sadece frekans değişikliklerinin seçimine müdahale edeceğinden ve FM taşıyıcısını sese çevireceğinden, mutlaka bir sinyal seviye sınırlayıcı kurulur. modüle edildiği sinyalin
Bu arada, tam olarak FM alıcısında tüm sinyaller sınırlı olduğundan, yani zayıf sesler, güçlü bir yararlı sinyalle neredeyse aynı seviyeye sahiptir, bir FM sinyalinin yokluğunda dedektör (demodülatör) çok fazla gürültü yapar - bu alıcının girişindeki gürültünün frekansındaki değişikliği ve alıcının kendisinin gürültüsünü vurgulamaya çalışır ve gürültüde frekans değişikliği çok büyük ve rastgeledir, bu nedenle rastgele güçlü sesler duyulur: yüksek gürültü.
Bir AM ve SSB alıcısında, alıcı gürültüsünün kendisi seviye açısından hala küçük olduğundan ve girişteki gürültü, seviye açısından yararlı sinyale kıyasla küçük olduğundan, sinyal yokluğundaki gürültü daha azdır ve AM ve SSB önemli olan seviyedir.

Telgraf için doğrusallık da çok önemli değildir, orada bilgi bir taşıyıcının varlığı veya yokluğu tarafından taşınır ve seviyesi sadece bir yan parametredir.

Kulaktan FM, AM ve SSB

AM ve SSB sinyallerinde, arızalı bir araba ateşlemesinin çatırtısı, yıldırım deşarjlarının tıklamaları veya anahtarlamalı voltaj dönüştürücülerinden gelen gürültü gibi dürtü gürültüsü çok daha belirgindir.
Sinyal ne kadar zayıfsa, gücü o kadar düşük, alıcının çıkışındaki ses o kadar sessiz ve o kadar güçlü, o kadar yüksek. AGC işini sinyal seviyelerini seviyelendirerek yapsa da, olasılıkları sonsuz değildir.
SSB modülasyonu için, bir susturucu kullanmak ve genellikle başka bir muhabirin iletimi ne zaman yayınladığını anlamak neredeyse imkansızdır, çünkü SSB'de mikrofonun önünde sessizlik olduğunda, verici havada hiçbir şey yaymaz - taşıyıcı yoktur, ve mikrofonun önünde sessizlik varsa, yan bantlar yoktur.

FM sinyalleri darbe gürültüsüne daha az duyarlıdır, ancak sinyal yokluğunda FM dedektörünün güçlü gürültüsünden dolayı, susturma olmadan oturmak dayanılmazdır. Muhabirin alıcıdaki iletiminin her kapatılmasına karakteristik bir "pshyk" eşlik eder - dedektör gürültüyü sese çevirmeye başladı ve susturucu henüz kapanmadı.

AM'yi FM alıcıda dinlerseniz veya bunun tersini yaparsanız, bir homurtu duyarsınız, ancak yine de ne hakkında olduğunu anlayabilirsiniz. FM veya AM alıcısında SSB dinlerseniz, o zaman yalnızca "oink-zhu-zhu-zhu"dan gelen vahşi ses püresi olacak ve kesinlikle anlaşılırlık olmayacaktır.
SSB'de alıcı, CW (telgraf), AM ve bazı bozulma ve küçük modülasyon endeksleriyle FM'yi mükemmel bir şekilde dinleyebilir.

İki veya daha fazla AM veya FM radyo istasyonu aynı anda aynı frekansta açılırsa, bir taşıyıcı karmaşası, aralarında hiçbir şey anlayamadığınız bir tür gıcırtı ve gıcırtı alırsınız.
İki veya daha fazla SSB vericisi aynı frekansı açarsa, SSB taşıyıcısı olmadığından ve yenilecek bir şey olmadığından (bir düdük kadar karıştırmak) konuşan herkes alıcıda duyulacaktır. Sanki herkes aynı odada oturuyor ve aynı anda konuşuyormuş gibi herkesi duyabilirsiniz.

Alıcının AM veya FM frekansı vericinin frekansıyla tam olarak örtüşmüyorsa, yüksek seslerde "hırıltı" gibi bozulmalar görülür.
SSB vericisinin frekansı, sinyal seviyesi ile zamanla değişirse (örneğin, ekipman gücü çekmiyorsa), o zaman seste bir guruldama duyulur. Alıcının veya vericinin frekansı dalgalanıyorsa, ses frekansta dalgalanır, ardından "mırıldanır", ardından "cıvıldar".

Modülasyon verimliliği - AM, FM ve SSB

Teorik olarak vurgularım - teorik olarak, eşit bir verici gücüyle, iletişim aralığı aşağıdaki gibi modülasyon türüne bağlı olacaktır:
AM = Mesafe * 1
FM = Mesafe * 1
SSB = Mesafe * 2
Aynı teoride, enerjik olarak SSB, AM'den güçte 4 kat veya voltajda 2 kat daha iyi performans gösterir. Kazanç, verici gücünün işe yaramaz bir taşıyıcının emisyonunda boşa harcanmaması ve ikinci yan bant bilgisini gereksiz yere kopyalaması nedeniyle ortaya çıkar.
Pratikte, kazanç daha azdır, çünkü insan beyni, yüksek sesler arasındaki duraklamalarda eterin seslerini duymaya alışkın değildir ve anlaşılırlık biraz zarar görür.
FM aynı zamanda "sürpriz bir şekilde" modülasyondur - bazı akıllı kitaplar AM ve FM'nin FM'den daha iyi veya hatta daha kötü olmadığını söyler, diğerleri düşük modülasyon endeksleriyle (ve bu CBS ve radyo amatör radyo istasyonlarıdır), FM'nin AM'yi kazandığını iddia eder 1.5 kat. Aslında, yazarın sübjektif görüşüne göre FM, AM'den yaklaşık 1,5 kat "daha nüfuz edicidir", çünkü öncelikle FM, darbe gürültüsüne ve sinyal seviyesi dalgalanmalarına daha az duyarlıdır.

AM, FM ve SSB ekipmanı, karmaşıklık ve birinin diğerine dönüştürülmesi açısından

En gelişmiş ekipman SSB'dir.
Aslında, SSB cihazı, ihmal edilebilir değişikliklerden sonra AM veya FM'de kolayca çalışabilir.
Bir AM veya FM alıcı-vericisini SSB'ye dönüştürmek neredeyse imkansızdır (devreye çok, çok fazla ek düğüm eklemek ve verici birimini tamamen yeniden yapmak gerekecektir).
Yazardan: SSB'de AM veya FM aygıtının değiştirilmesi bana tam bir delilik gibi görünüyor.
SSB cihazı "sıfırdan" - toplandı, ancak AM veya FM'yi SSB'ye dönüştürmek için - hayır.

Karmaşıklıkta ikincisi FM cihazıdır.
Aslında, FM cihazı, aynı zamanda bir AGC'ye (otomatik kazanç kontrolü) ve dolayısıyla bir taşıyıcı seviye dedektörüne, yani aslında tam teşekküllü bir AM'ye sahip olduğundan, AM sinyallerini algılamak için gereken her şeyi alıcıda zaten içerir. alıcı, sadece orada bir yerde çalışıyor , içeride (eşik susturucu da devrenin bu kısmından çalışır).
Verici, neredeyse tüm aşamaları doğrusal olmayan bir modda çalıştığı için daha zor olacaktır.
Yazardan: Yeniden yapabilirsiniz, ancak buna hiç gerek yoktu.

AM ekipmanı en basitidir.
AM alıcısını FM'e dönüştürmek için yeni düğümler - sınırlayıcı ve FM dedektörü - tanıtmanız gerekecektir. Aslında, sınırlayıcı ve FM dedektörü 1 mikro devre ve birkaç ayrıntıdır.
AM vericisini FM'e dönüştürmek çok daha kolaydır, çünkü yalnızca mikrofondan gelen voltajla taşıyıcı frekansıyla zamanında "sohbet edecek" bir zincir eklemeniz yeterlidir.
Yazardan: birkaç kez AM alıcı-vericisini AM / FM'ye, özellikle de "Cobra 23 plus" ve "Cobra 19 plus" CB radyo istasyonlarına yeniden çalıştım.

Sürekli modülasyon teknikleri

Sinyal modülasyon teknikleri

ders numarası 7

Bazı durumlarda, telemetri sırasında sürekli mesajlar kullanarak sürekli bir süreç hakkında bilgi iletmek gerekir. Ve aynı zamanda sonsuz sayıda derecelendirme hakkında bilgi elde etmek gerekirse, o zaman sürekli mesajların iletildiği sinyaller sürekli olmalıdır.

Sürekli modülasyon teknikleri kullanılarak sürekli bir sinyal üretilir.

Modülasyon, bir mesajın etkisi altında taşıyıcının parametrelerini değiştirerek bir sinyalin oluşturulmasıdır.

Sürekli modülasyon yöntemleriyle, HF taşıyıcı olarak kullanılır - sinüzoidal bir salınım veya sinüzoidal olmayan. Sinüzoidal bir salınım, genlik, frekans ve faz gibi temel parametrelerle karakterize edildiğinden, üç ana modülasyon türü vardır: genlik (AM), frekans (FM) ve faz (PM). Aşağıda tartışılacak olan bu modülasyonların çeşitleri ve ayrıca çift modülasyon olarak adlandırılan ana modülasyon türlerinin salınımları da vardır.

Bir HF taşıyıcısı kullanmadan doğrudan sürekli bir mesajı iletmek mümkündür, yani. modülasyon yok. Ancak modülasyon, aşağıdaki nedenlerle mesaj iletim yeteneklerini geliştirir:

a) Sinyallerin ve alt taşıyıcıların frekans bölümü kullanılarak bir iletişim hattı üzerinden iletilebilecek mesaj sayısı artar;

b) gürültüden etkilenmeyen modülasyon türleri kullanıldığında iletilen sinyallerin güvenilirliği artar;

c) Radyo kanalı üzerinden iletim sırasında sinyal emisyonunun verimliliği artırılır. Bunun nedeni, antenin boyutunun iletilen sinyalin dalga boyunun en az 1/10'u kadar olması gerektiğidir. Bu nedenle, 10 kHz frekansında, 30 km dalga boyuna sahip bir mesaj iletirken, 3 km uzunluğunda bir anten gerekli olacaktır. Bu mesaj 200 kHz'lik bir taşıyıcıya iletilirse, bu anten uzunluğunu 20 kat (150 m) azaltacaktır.

Genlik modülasyonu (AM), bir harmonik salınımın genliğini başka bir elektrik sinyalinin (mesajın) voltaj veya akımının anlık değeriyle orantılı olarak değiştirerek bir sinyalin oluşturulmasıdır.

İletilen mesajın en basit harmonik salınım olduğu genlik modülasyonu durumunu ele alacağız. sen c = senΩ cos Ω T(pilav. a) burada Ω frekanstır ve senΩ - titreşim genliği, HF - taşıyıcı veya taşıyıcı, Bir = sen w 0 = çünkü ω 0 T(pilav. B), ω 0, taşıyıcı frekansıdır ve senω 0 - genlik.

Mesajın taşıyıcı genliği üzerindeki etkisi altında, genliğin değiştiği, ancak ω 0 frekansının sabit kaldığı yeni bir salınım oluşur.

Taşıyıcı genliği doğrusal olarak değişecektir.

sen m = senω 0 + ku c = senω 0 + kUΩ cos Ω T = senω0 (1+ mçünkü Ω T).

nerede k Orantılılık katsayısı ve

– (4-2)

- modülasyon hızı veya derinliği olarak adlandırılan taşıyıcı genliğinde nispi değişiklik. Bazen modülasyon faktörü yüzde olarak ifade edilir. Modüle edilmiş dalga formunun genliği, taşıyıcının genliğinin iki katına çıkarsa, modülasyon derinliği %100'dür.

Genlik - salınımın modülasyonu, Şekil 2'de gösterilen forma sahip olacaktır. c) ve anlık değeri eşitlik ile belirlenecektir.

Uam = Uω 0(1 + mçünkü Ω T) çünkü ω 0 T(4-3)

Parantezleri genişletmek ve gerçeği kullanmak

çünkü Ω Tçünkü 0 t =}