אפנון משרעת ב- RF: תיאוריה, תחום זמן, תחום תדרים

"תדר רדיו (RF) הוא קצב התנודה של זרם חשמלי מתח או מתח או של שדה מגנטי, חשמלי או אלקטרומגנטי או מערכת מכנית בטווח התדרים סביב 20 קילו הרץ לסביבות 300 ג'יגה הרץ. ----- FMUSER"

תוֹכֶן

● אפנון תדר רדיו
● המתמטיקה
● תחום הזמן

● תחום התדרים
● תדרים שליליים

● <br> סיכום

אפנון תדר רדיו
למדו על הדרך הישירה ביותר לקידוד מידע בצורת גל של ספק.

ראינו כי אפנון RF הוא פשוט שינוי מכוון של המשרעת, התדר או השלב של אות נשא סינוסואידי. שינוי זה מבוצע על פי סכמה ספציפית המיושמת על ידי המשדר ומובנת על ידי המקלט. אפנון אמפליטודה - שהוא כמובן מקורו של המונח "רדיו AM" - מתרחש על משרעת המנשא בהתאם לערך המיידי של האות של פס בסיס.

המתמטיקה
הקשר המתמטי למודולציה של משרעת הוא פשוט ואינטואיטיבי: מכפילים את המנשא באמצעות אות הרצועה. תדירות המנשא עצמה אינה משתנה, אך המשרעת תשתנה ללא הפסקה בהתאם לערך פס-הבסיס. (עם זאת, כפי שנראה בהמשך, וריאציות המשרעת מציגות מאפייני תדר חדשים.) הפרט העדין אחד כאן הוא הצורך בהעברת האות של קו הבסיס; דנו בנושא בדף הקודם. אם יש לנו צורת גל בסיסית שמשתנה בין –1 ל- +1, הקשר המתמטי יכול להתבטא כך:

ראה גם: >>מה ההבדל בין רדיו AM ו- FM?

כאשר xAM הוא צורת הגל המונעת משרעת, xC הוא המוביל ו- xBB הוא האות של קו הבסיס. אנו יכולים לקחת זאת צעד אחד קדימה אם אנו רואים את המנשא כסינוסואיד אינסופי, עם משרעת קבועה, בתדר קבוע. אם אנו מניחים כי משרעת המנשא היא 1, נוכל להחליף את xC בחטא (ωCt).

עד כה כל כך טוב, אבל יש בעיה אחת במערכת היחסים הזו: אין לך שליטה על "עוצמת" המודולציה. במילים אחרות, מערכת היחסים-שינוי-לנשא-משרעת-שינוי-משרעת קבועה. 

איננו יכולים, למשל, לתכנן את המערכת כך ששינוי קטן בערך פס-הבסיס יצור שינוי גדול במשרעת המוביל. כדי להתמודד עם מגבלה זו, אנו מציגים m, המכונה אינדקס אפנון.

ראה גם: >>כיצד למנוע רעש על AM ו- FM Receiver 

כעת, על ידי משתנים של מ 'אנו יכולים לשלוט בעוצמת השפעת האות של הרצועה הבסיסית על משרעת המנשא. עם זאת שימו לב כי m מוכפל על ידי האות המקורית של בסיס הבסיס, ולא על בסיס הבסיס המוסט. 

לפיכך, אם xBB משתרע מ- -1 ל- +1, כל ערך של m העולה על 1 יגרום (1 ​​+ mxBB) להתרחב לחלק השלילי של ציר ה- Y - אך זה בדיוק מה שניסינו להימנע על ידי מעבר זה כלפי מעלה מלכתחילה. אז זכרו, אם משתמשים במדד אפנון, יש להעביר את האות על סמך המשרעת המרבית של mxBB, ולא xBB.

תחום הזמן
בדקנו את צורות הגל של תחום AM בדף הקודם. להלן החלקה הסופית (פס בסיס באדום, צורת גל AM בכחול):

כעת בואו נסתכל על ההשפעה של מדד האפנון. להלן עלילה דומה, אך הפעם העברתי את האות של קו הבסיס על ידי הוספה של 3 במקום 1 (הטווח המקורי הוא עדיין –1 ל- +1).

כעת נשלב אינדקס אפנון. העלילה הבאה היא עם m = 3.

משרעת המנשא כעת "רגישה יותר" לערך המשתנה של אות הרצועה. פסי הבסיס המוסטים אינם נכנסים לחלק השלילי של ציר ה- Y מכיוון שבחרתי בקיזוז DC בהתאם לאינדקס המודולציה.

יתכן שאתה תוהה לגבי משהו: כיצד נוכל לבחור בקיזוז DC הנכון מבלי שנדע את מאפייני המשרעת המדויקים של אות הרצועה? במילים אחרות, כיצד נוכל להבטיח כי הנדנדה השלילית של צורת הגל של הבסיס מתרחב בדיוק לאפס? 

תשובה: אינך צריך. שתי החלקות הקודמות הן צורות גל AM תקפות באותה מידה; האות של סרגל הבסיס מועבר נאמנה בשני המקרים. כל קיזוז DC שנשאר לאחר הדמולציה מוסר בקלות על ידי קבל סדרה. (הפרק הבא יעסוק בהפוגה).

ראה גם: >>מה ההבדל בין AM ו-FM?

תחום התדרים
כפי שדיברנו קודם, פיתוח RF עושה שימוש נרחב בניתוח תחומי תדרים. אנו יכולים לבדוק ולהעריך אות מעוצב בחיים האמיתיים על ידי מדידתו בעזרת מנתח הספקטרום, אך המשמעות היא שאנו צריכים לדעת כיצד נראה הספקטרום.

נתחיל בייצוג תחום התדרים של אות ספק:

זה בדיוק מה שאנחנו מצפים למוביל הלא מעוצב: ספייק יחיד במהירות 10 מגהרץ. כעת בואו נסתכל על הספקטרום של האות שנוצר על ידי משרעת המווסתת את המנשא בסינוסואיד בתדר קבוע של 1 מגה הרץ.

כאן תוכלו לראות את המאפיינים הסטנדרטיים של צורת גל מווסתת אמפליטודה: האות של קו הבסיס הועברה בהתאם לתדר של המנשא. 

ראה גם: >>סינון RF יסודות הדרכה 

אפשר גם לחשוב על זה כ"הוספה "של תדרי קו הבסיס לאות הספק, וזה אכן מה שאנחנו עושים כשאנחנו משתמשים במודולציה של amplitude - תדר הספק נשאר, כפי שאתה יכול לראות בתצורות הגל של תחום הזמן, אבל וריאציות משרעת מהוות תוכן תדר חדש התואם את המאפיינים הספקטרליים של אות הרצועה הבסיסית.

אם נסתכל מקרוב על הספקטרום המודולרי, אנו יכולים לראות ששתי הפסגות החדשות הן 1 מגה הרץ (כלומר, תדר רוחב הבסיס) למעלה ו -1 מגה הרץ מתחת לתדר הספק:

(למקרה שתהיתם, האסימטריה היא חפץ של תהליך החישוב; החלקות הללו נוצרו תוך שימוש בנתונים אמיתיים, ברזולוציה מוגבלת. ספקטרום אידיאלי יהיה סימטרי.)

>>לראש הדף

תדרים שליליים
לסיכום, אפוא, אפנון המשרעת מתרגם את הספקטרום של קו הבסיס לרצועת תדרים המרוכזת סביב תדר הנשא. עם זאת יש משהו שאנחנו צריכים להסביר: מדוע יש שתי פסגות - האחת בתדר הנשא פלוס התדר של קו הבסיס, ואחרת בתדר המוביל פחות התדר של פס הבסיס? 

התשובה מתבהרת אם פשוט נזכור כי ספקטרום פורייה הוא סימטרי ביחס לציר ה- Y; למרות שלרוב אנו מציגים רק את התדרים החיוביים, החלק השלילי של ציר ה- x מכיל תדרים שליליים תואמים. 

מתעלמים בקלות מתדרים שליליים אלה כאשר אנו עוסקים בספקטרום המקורי, אך חיוני לכלול את התדרים השליליים כאשר אנו מעבירים את הספקטרום.

התרשים הבא אמור להבהיר מצב זה.

כפי שאתה יכול לראות, הספקטרום של קו הבסיס וספקטרום המוביל הם סימטריים ביחס לציר ה- Y. עבור אות קו הבסיס, התוצאה היא ספקטרום המשתרע ברציפות מהחלק החיובי של ציר ה- x לחלק השלילי; עבור המוביל, פשוט יש לנו שני דוקרנים, אחד ב- + ωC ואחד ב- –C. והספקטרום של AM הוא, שוב, סימטרי: הספקטרום הקווי המתורגם מופיע בחלק החיובי ובחלק השלילי של ציר ה- x.

>>חזרה אל ה-p

והנה עוד דבר אחד שכדאי לזכור: אפנון המשרעת גורם לרוחב הפס לעלות בגורם של 2. אנו מודדים את רוחב הפס באמצעות התדרים החיוביים בלבד, כך שרוחב הפס של בסיס הבסיס הוא פשוט BWBB (ראו התרשים למטה). אך לאחר תרגום כל הספקטרום (תדרים חיוביים ושליליים), כל התדרים המקוריים הופכים לחיוביים, כך שרוחב הפס המודולציה הוא 2BWBB.

<br> סיכום
* אפנון אמפליטודה מתאים לכפל המנשא באמצעות אות הרצועה המוסטת.

* ניתן להשתמש במדד האפנון כדי להפוך את משרעת המנשא ליותר (או פחות) רגישה לווריאציות בערך של אות הרצועה.

* בתחום התדר, אפנון המשרעת מתאים לתרגום הספקטרום הקווי לבסיס ללהקה המקיפה את תדר הספק.

* מכיוון שהספקטרום הקווי הבסיסי הוא סימטרי ביחס לציר ה- Y, ​​תרגום תדרים זה מביא לעלייה ברמת הפס של גורם -2.

>>חזרה אל ה-p

השאר הודעה 

רשימת הודעות