O primeiro sinal AM foi transmitido no ano de 1901 por um engenheiro Reginald Fessenden . Ele é canadense e tirou um transmissão ininterrupta de brilho bem como posicionou um microfone à base de carbono no cabo de uma antena. As ondas sonoras afetam o microfone, alterando sua resistência e intensidade de transmissão. Mesmo sendo muito simples, os sinais eram fáceis de ouvir a algumas centenas de metros de distância, embora houvesse um som áspero que ocorreria com o brilho. No início dos sinais de onda sinusoidal ininterrupta, a transmissão melhorou bastante e a modulação de amplitude se tornará comum para as transmissões de voz. Atualmente, a amplitude é utilizada na transmissão de áudio em ondas curtas, bandas médias longas, bem como para comunicação de rádio bidirecional em VHF utilizado para aeronaves.
O que é modulação de amplitude?
O definição de modulação de amplitude é, uma amplitude do sinal portador é proporcional (de acordo com) a amplitude do sinal de modulação de entrada. Em AM, há um sinal de modulação. Isso também é chamado de sinal de entrada ou sinal de banda base (voz, por exemplo). Este é um sinal de baixa frequência, como vimos anteriormente. Existe outro sinal de alta frequência chamado portadora. O objetivo do AM é traduzir o sinal de banda base de baixa frequência em um sinal de frequência mais alta usando a portadora . Conforme discutido anteriormente, os sinais de alta frequência podem ser propagados por distâncias mais longas do que os sinais de baixa frequência. O derivados da modulação de amplitude inclui o seguinte.
Formas de onda de modulação de amplitude
O sinal modulante (sinal de entrada) Vm = Vm sen ωmt
Onde Vm é o valor instantâneo e Vm é o valor máximo do sinal modulante (entrada).
fm é a frequência do sinal de modulação (entrada) e ωm = 2π fm
O Sinal da Portadora Vc = Vc sin ωct
Onde Vc é o valor instantâneo e Vc é o valor máximo do sinal da portadora, fc é a frequência do sinal da portadora e ωc = 2π fc.
Análise de forma de onda AM
O equação de modulação de amplitude é,
VAM = Vc + Vm = Vc + Vm sen ωmt
vAM = VAM sen θ = VAM sem ωct
= (Vc + Vm sin ωmt) sin ωct
= Vc (1 + m sin ωmt) sin ωct onde m é dado por m = Vm / Vc
Índice de modulação
O índice de modulação é definido como a razão entre a amplitude do sinal de modulação e a amplitude do sinal da portadora. É denotado por 'm'
Índice de modulação m = Vm / Vc
O índice de modulação também é conhecido como fator de modulação, coeficiente de modulação ou grau de modulação
“M” deve ter um valor entre 0 e 1.
“M”, quando expresso em porcentagem, é denominado% modulação.
Vm = Vmax-Vmin / 2
Vc = Vmax-Vm
Vc = Vmax- (Vmax-Vmin / 2) = Vmax + Vmin / 2
Portanto, Vm / Vc = (Vmax-Vmin / Vmax + Vmin)
Modulação Crítica
Acontece quando o índice de modulação (m) = 1. Observe, durante a modulação crítica Vmin = 0
Modulação Crítica
M = Vm / Vc = (Vmax-Vmin / Vmax + Vmin) = (Vmax / Vmax) = 1
Substitua V m = 0 Portanto, na modulação crítica m = Vm / Vc
Substitua m = 1. Portanto, na modulação crítica Vm = Vc
O que é sobre modulação e bandas laterais do AM?
Isso pode ocorrer quando m> 1
Aquilo é (Vm / Vc) > 1 . Portanto Vm > Vc . Em outras palavras, o sinal de modulação é maior do que o sinal da portadora.
O sinal AM irá gerar novos sinais chamados bandas laterais, em frequências diferentes de fc ou fm.
Nós sabemos isso VSOU= (Vc + m Vm sin ωmt) sin ωct
Nós também sabemos que m = Vm / Vc . Portanto Vm = m.Vc
Bandas laterais de AM
Portanto,
Caso 1: o sinal de entrada e o sinal da portadora são ondas senoidais.
VSOU= (Vc + m Vc sen ωmt) sen ωct
= Vc sen ωct + m Vc sen ωmt. Sin ωct
Lembrar SinA SinB = 1/2 [cos (A-B) - cos (A + B)]
Portanto VAM = Vc sen ωct + [mVc / 2 cos (ωc - wm) t] ─ [mVc / 2 cos (ωc + wm) t]
Onde Vc sen ωct é portadora
mVc / 2 cos (ωc - wm) t é a banda lateral inferior
mVc / 2 cos (ωc + wm) t I faixa lateral do jantar
Portanto, o sinal AM tem três componentes de frequência, portadora, banda lateral superior e banda lateral inferior.
Caso 2: o sinal de entrada e o sinal da portadora são ondas cos.
VAM = (Vc + m Vc cos ωmt) cos ωct
= Vc cos ωct + mVc cos ωmt. cos ωct
Lembrar Cos A Cos B = 1/2 [cos (A ─B) + cos (A + B)]
Portanto VAM = Vc cos ωct + [mVc / 2 cos (ωc - wm) t] + [mVc / 2 cos (ωc + wm) t]
Onde Vc cos ωct
mVc / 2 cos (ωc - wm) t é a banda lateral inferior
mVc / 2 cos (ωc + wm) t faixa lateral do jantar
Portanto, o sinal AM tem três componentes de frequência, portadora, banda lateral superior e banda lateral inferior
Largura de banda de AM
A largura de banda de um sinal complexo como AM é a diferença entre seus componentes de frequência mais alta e mais baixa e é expressa em Hertz (Hz). A largura de banda trata apenas de frequências.
Conforme mostrado na figura a seguir
Largura de banda = (fc - fm) - (fc + fm) = 2 fm
Os níveis de potência em portadora e bandas laterais
Níveis de potência na portadora e bandas laterais
Existem três componentes na onda AM. Portadora não modulada, USB e LSB.
Potência total de AM é = potência no
Portadora não modulada + Alimentação em USB + Alimentação em LSB
Se R é a carga, então Power in AM = V2c / R + VLSBdois/ R + VUSB2/2
Poder de transporte
Potência máxima da portadora = Vdoisc / R
Tensão de pico = Vc, portanto, tensão RMS = Vc/√2
Potência da portadora RMS = 1/R [Vc/√2]dois= Vdoisc / 2R
RMS Power nas bandas laterais
PLSB = PUSB = VSB2 / R = 1 / R [mVc / 2 / √2]dois
= mdois(Vc)dois/ 8R = mdois/ 4 X Vdoisc / 2R
RMS Power nas bandas laterais
Nós sabemos isso Vdoisc / 2R = Pc
Portanto PLSB= mdois/ 4 x Pc
Poder total = vdoisc / 2R + m2Vcdois/ 8R + m2Vcdois/ 8R
vdoisc / 2R [1 + (m2 / 4) + (m2 / 4)] = Pc [1 + (m2 / 4) + (m2 / 4)]
PTotal = Pc [1 + mdois/dois ]
Índice de modulação em termos de potência total (PTotal) e potência portadora (Pc)
PTotal = Pc [1 + mdois/dois]
PTotal / Pc = [1 + mdois/dois]
mdois/ 2 = PTotal/ Pc - 1
m = √2 (PTotal/ Pc - 1)
Eficiência de transmissão
Em AM, existem três componentes de energia Pc, PLSB e PUSB
Fora desses Pc está uma portadora não modulada. É um desperdício, pois não contém nenhuma informação.
As duas bandas laterais carregam todas as informações úteis e, portanto, a energia útil é gasta apenas nas bandas laterais
Eficiência (η)
Uma proporção de potência transmitida que contém as informações úteis (PLSB + PUSB) para a potência total transmitida .
Eficiência de transmissão = (PLSB+ PUSB) / (PTotal)
η = Pc [mdois/ 4 + mdois/ 4] / Pc [1 = mdois/ 2] = mdois/ 2 + mdois
η% = (mdois/ 2 + mdois) X 100
Demodulação de amplitude
O inverso do modulador e ele recupera (decodifica) o sinal original (qual era o sinal modulante na extremidade do transmissor) do sinal AM recebido.
Detector de envelope
AM é uma onda simples e o detector é um demodulador. Ele recupera o sinal original (qual era o sinal de modulação na extremidade do transmissor) do sinal AM recebido. O detector consiste em um simples retificador de meia onda que retifica o sinal AM recebido. Isso é seguido por um filtro passa-baixo que remove (ignora) a forma de onda da portadora de alta freqüência do sinal recebido. A saída resultante do filtro passa-baixo será o sinal de entrada original (modulação).
Detector de envelope
O sinal AM de entrada é um retificador HW acoplado a transformador que conduz durante os ciclos positivos de AM e corta os ciclos negativos de AM. O capacitor de filtro C filtra (ignora) a portadora de alta frequência (fc) e permite apenas a frequência mais baixa (fm). Por isso, o filtro saída é o sinal de entrada original (modulação).
Tipos de modulação de amplitude
O diferente tipos de modulações de amplitude inclui o seguinte.
1) Modulação de portadora suprimida por banda lateral dupla (DSB-SC)
- A onda transmitida consiste apenas nas bandas laterais superior e inferior
- Mas o requisito de largura de banda do canal é o mesmo de antes.
2) Modulação de banda lateral única (SSB)
- A onda de modulação consiste apenas na banda lateral superior ou na banda lateral inferior.
- Para traduzir o espectro do sinal modulante para um novo local no domínio da frequência.
3) Modulação de banda lateral vestigial (VSB)
- Uma faixa lateral é passada quase completamente e apenas um traço da outra faixa lateral é retido.
- A largura de banda do canal necessária é ligeiramente superior à largura de banda da mensagem em um valor igual à largura da banda lateral vestigial.
Vantagens e desvantagens da modulação de amplitude
O vantagens da modulação de amplitude inclui o seguinte.
- A modulação de amplitude é econômica e também de fácil obtenção
- É tão simples de implementar e usando um circuito com menos componentes pode ser demodulado.
- Os receptores de AM são baratos porque não requerem nenhum componente especializado.
O desvantagens da modulação de amplitude inclui o seguinte.
- A eficiência desta modulação é muito baixa porque usa muita energia
- Essa modulação usa a frequência de amplitude várias vezes para modular o sinal por um sinal portador.
- Isso diminui a qualidade do sinal original na extremidade receptora e causa problemas na qualidade do sinal.
- Os sistemas AM são suscetíveis à geração de ruído.
- O aplicações de modulação de amplitude limites para VHF, rádios e comunicação aplicável um a um apenas
Portanto, trata-se de uma visão geral de modulação de amplitude . A principal vantagem é que, uma vez que uma referência coerente não é necessário para demodulação contanto que 0 modulação de amplitude de pulso ?
