Umfang-Modulation (AM) ist eine Technik, die in der elektronischen Kommunikation meistens verwendet ist, um Information über eine Radiotransportunternehmen-Welle zu übersenden. AM arbeitet durch das Verändern der Kraft des übersandten Signals in Bezug auf die Information, die wird sendet. Zum Beispiel können Änderungen in der Signalkraft verwendet werden, um die Töne anzugeben, die durch einen Lautsprecher oder die leichte Intensität von Fernsehpixeln wieder hervorzubringen sind. Stellen Sie dem mit der Frequenzmodulation gegenüber, in der die Frequenz, und Phase-Modulation geändert wird, in der die Phase geändert wird.

Mitte der 1870er Jahre war eine Form der Umfang-Modulation am Anfang genannt "wellenförmige Ströme" - die erste Methode, über Telefonverbindungen Audio-Qualität erfolgreich zu erzeugen. Mit den Audiodemonstrationen von Reginald Fessenden 1906 beginnend, war es auch die ursprüngliche Methode, die für Audioradioübertragungen verwendet ist, und bleibt im Gebrauch heute durch viele Formen der Kommunikation - "AM" wird häufig verwendet, um sich auf das Mediumwave-Sendungsband zu beziehen (sieh Radio von AM).

Formen der Umfang-Modulation

In der Radiokommunikation ließ ein dauerndes Welle-Radiofrequenz-Signal (eine sinusförmige Transportunternehmen-Welle) seinen Umfang durch eine Audiowellenform vor der Übertragung abstimmen. Die Audiowellenform modifiziert den Umfang der Transportunternehmen-Welle und bestimmt den Umschlag der Wellenform. Im Frequenzgebiet erzeugt Umfang-Modulation ein Signal mit der Macht, die an der Transportunternehmen-Frequenz und den zwei angrenzenden Seitenfrequenzbändern konzentriert ist. Jedes Seitenfrequenzband ist in der Bandbreite diesem des modulierenden Signals gleich, und ist ein Spiegelimage vom anderen. Umfang-Modulation, die auf zwei Seitenfrequenzbänder und ein Transportunternehmen hinausläuft, wird "Umfang-Modulation des doppelten Seitenfrequenzbandes" (DSB-AM) genannt. Umfang-Modulation ist im Macht-Gebrauch ineffizient; mindestens zwei Drittel der Macht werden im Transportunternehmen-Signal konzentriert, das keine nützliche Information trägt (außer der Tatsache, dass ein Signal da ist).

Um Sender-Leistungsfähigkeit zu vergrößern, kann das Transportunternehmen unterdrückt werden. Das erzeugt eine Übertragung des reduzierten Transportunternehmens oder DSB "unterdrücktes Transportunternehmen des doppelten Seitenfrequenzbandes" (DSB-SC) Signal. Ein unterdrücktes Transportunternehmen Signal von AM ist dreimal mit der Macht effizienter als AM. Wenn das Transportunternehmen nur, ein reduziertes Transportunternehmen des doppelten Seitenfrequenzbandes (DSBRC) Signalergebnisse teilweise unterdrückt wird. Für den Empfang wird ein lokaler Oszillator normalerweise das unterdrückte Transportunternehmen wieder herstellen, so kann das Signal mit einem Produktentdecker demoduliert werden.

Verbesserte Bandbreite-Leistungsfähigkeit wird auf Kosten der vergrößerten Sender- und Empfänger-Kompliziertheit durch das abgeschlossene Unterdrücken sowohl des Transportunternehmens als auch einen der Seitenfrequenzbänder erreicht. Das ist Einseitenbandmodulation, die weit im Amateurradio und den anderen Kommunikationsanwendungen verwendet ist. Eine einfache Form von AM, der häufig für Digitalkommunikationen verwendet ist, ist auf - von der Texteingabe: Ein Typ der Texteingabe der Umfang-Verschiebung, in denen binären Daten durch die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Transportunternehmens vertreten wird. Das wird von Radiobastlern verwendet, um Morsezeichen-Code zu übersenden, und ist als Operation der dauernden Welle (CW) bekannt.

ITU Benennungen

1982 hat International Telecommunication Union (ITU) die Typen der Umfang-Modulation benannt:

Beispiel: doppeltes Seitenfrequenzband AM

Eine Transportunternehmen-Welle wird als eine Sinus-Welle modelliert:

:

in dem durch die Frequenz im Hz gegeben wird:

:

Die Konstanten und vertreten den Transportunternehmen-Umfang und die anfängliche Phase, und werden für die Allgemeinheit eingeführt. Für die Einfachheit können ihre jeweiligen Werte auf 1 und 0 gesetzt werden.

Lassen Sie M (t) vertreten eine willkürliche Wellenform, die die Nachricht ist, die zu übersenden ist, und die unveränderliche M zu lassen ist, seinen größten Umfang vertreten:

:

Die Nachricht könnte gerade ein einfacher Audioton der Frequenz sein:

:

Es wird das und das angenommen

Umfang-Modulation wird durch das Produkt gebildet:

:

vertritt den Transportunternehmen-Umfang, der eine Konstante ist, die den Modulationsindex demonstriert. Die Werte A=1 und M=0.5 erzeugen y (t), gezeichnet durch den Spitzengraphen (etikettiert "50-%-Modulation") in der Abbildung 4.

In diesem Beispiel y kann (t) in die folgende (gleichwertige) Form trigonometrisch manipuliert werden:

:

Deshalb hat das abgestimmte Signal drei Bestandteile: Eine Transportunternehmen-Welle und zwei sinusförmige Wellen (bekannt als Seitenfrequenzbänder), wessen Frequenzen ein bisschen oben und unter sind

Spektrum

Für allgemeinere Formen der M (t) ist Trigonometrie nicht genügend; jedoch, wenn die Spitzenspur der Abbildung 2 die Frequenz der M (t) zeichnet, zeichnet die unterste Spur das abgestimmte Transportunternehmen. Es hat zwei Bestandteile: ein an einer positiven Frequenz (in den Mittelpunkt gestellt auf) und ein an einer negativen Frequenz (in den Mittelpunkt gestellt auf). Jeder Bestandteil enthält die zwei Seitenfrequenzbänder und ein schmales Segment zwischen, Energie bei der Transportunternehmen-Frequenz vertretend. Da die negative Frequenz ein mathematisches Kunsterzeugnis ist, demonstriert das Untersuchen der positiven Frequenz, dass ein Signalspektrum von AM aus seinem ursprünglichen (zweiseitigen) Spektrum besteht, das zur Transportunternehmen-Frequenz ausgewechselt ist. Abbildung 2 ist ein Ergebnis zu rechnen der Fourier verwandeln sich: Das Verwenden des folgenden gestaltet Paare um:

:

\begin {richten }\aus

M (t) \quad \stackrel {\\mathcal {F}} {\\Longleftrightarrow} &\\ViererkabelM (\omega) \\

\sin (\omega_c t) \quad \stackrel {\\mathcal {F}} {\\Longleftrightarrow} &\\Viererkabel i \pi \cdot [\delta (\omega + \omega_c)-\delta (\omega-\omega_c)] \\

A\cdot \sin (\omega_c t) \quad \stackrel {\\mathcal {F}} {\\Longleftrightarrow} &\\Viererkabel i \pi Ein \cdot [\delta (\omega + \omega_c)-\delta (\omega-\omega_c)] \\

M (t) \cdot A\sin (\omega_c t) \quad \stackrel {\\mathcal {F}} {\\Longleftrightarrow} & \frac {2\pi }\\cdot \{M (\omega) \} * \{ich \pi \cdot [\delta (\omega + \omega_c)-\delta (\omega-\omega_c)] \} \\

& \frac {iA} {2 }\\cdot [M (\omega + \omega_c) - M (\omega-\omega_c)]

\end {richten }\aus

</Mathematik>

Macht und Spektrum-Leistungsfähigkeit

In Bezug auf positive Frequenzen ist die Übertragungsbandbreite von AM zweimal das Original des Signals (Basisband) Bandbreite; sowohl die positiven als auch negativen Seitenfrequenzbänder werden bis zur Transportunternehmen-Frequenz ausgewechselt. So, doppeltes Seitenfrequenzband AM (DSB-AM) ist geisterhaft ineffizient, da weniger Radiostationen in einem gegebenen Sendungsband untergebracht werden können. Die Unterdrückungsmethoden, die oben beschrieben sind, können in Bezug auf die Abbildung 2 verstanden werden. Mit dem unterdrückten Transportunternehmen würde es keine Energie am Zentrum einer Gruppe geben; mit einem unterdrückten Seitenfrequenzband würde die "Gruppe" dieselbe Bandbreite haben, wie die positiven Frequenzen Der Leistungsfähigkeit der Sender-Macht des DSB-AM (ungefähr 33 Prozent) relativ schwach sind. Der Vorteil dieses Systems ist, dass Empfänger preiswerter sind, um zu erzeugen. Unterdrücktes Transportunternehmen AM ist seit keiner Macht um 100 Prozent mit der Macht effizient, wird an das Transportunternehmen-Signal vergeudet (der keine Information befördert).

Modulationsindex

Der Modulationsindex von AM ist das Maß der Umfang-Schwankung, die ein unabgestimmtes Transportunternehmen umgibt. Als mit anderen Modulationsindizes in AM zeigt diese Menge (auch genannt "Modulationstiefe") an, wie viel die Modulation um sein "ursprüngliches" Niveau ändert. Für AM bezieht es sich auf Schwankungen im Transportunternehmen-Umfang und wird als definiert:

: wo und der Nachrichtenumfang und Transportunternehmen-Umfang beziehungsweise sind.

So, wenn sich Transportunternehmen-Umfang durch um 50 % oben (und unten) sein unabgestimmtes Niveau ändert; für ändert es sich durch 100 %. Um Verzerrung zu vermeiden, muss Modulationstiefe nicht um 100 Prozent zu weit gehen. Sender-Systeme werden gewöhnlich einen Begrenzer-Stromkreis (wie ein VOGAD) vereinigen, um das zu sichern. Jedoch können Demodulatoren von AM entworfen werden, um die Inversion zu entdecken (oder 180-Grade-Phase-Umkehrung), der vorkommt, wenn Modulation um 100 Prozent zu weit geht; sie korrigieren automatisch für diesen Defekt. Schwankungen eines abgestimmten Signals mit Prozentsätzen der Modulation werden unten gezeigt. In jedem Image ist der maximale Umfang höher als im vorherigen Image (bemerken Sie, dass sich die Skala von einem Image bis das folgende ändert).

Modulationsmethoden

Modulationsstromkreis-Designs können als niedrig - oder auf höchster Ebene klassifiziert werden (je nachdem, ob sie in einem Gebiet der niedrigen Macht — gefolgt von der Erweiterung für die Übertragung — oder im Hochleistungsgebiet des übersandten Signals modulieren).

Auf niedriger Stufe Generation

In modernen Radiosystemen werden abgestimmte Signale über die Digitalsignalverarbeitung (DSP) erzeugt. Mit DSP sind viele Typen der Modulation von AM mit der Softwarekontrolle (einschließlich DSB mit Transportunternehmen, SSB unterdrücktem Transportunternehmen und unabhängigem Seitenfrequenzband oder ISB) möglich. Berechnete Digitalproben werden zu Stromspannungen mit einem digitalen zum analogen Konverter normalerweise an einer Frequenz weniger umgewandelt als die gewünschte RF-Produktionsfrequenz. Das analoge Signal muss dann in der Frequenz ausgewechselt, und geradlinig zum gewünschten Frequenz- und Macht-Niveau verstärkt werden (geradlinige Erweiterung muss verwendet werden, um Modulationsverzerrung zu verhindern).

Diese auf niedriger Stufe Methode für AM wird in vielen Amateurradiosender-Empfängern verwendet.

AM kann auch an einer niedrigen Stufe mit analogen in der folgenden Abteilung beschriebenen Methoden erzeugt werden.

Generation auf höchster Ebene

Hochleistungssender von AM (wie diejenigen, die für die Rundfunkübertragung von AM verwendet sind), basieren auf dem Klassen-D der hohen Leistungsfähigkeit und den Klassen-E Macht-Verstärker-Stufen, die durch das Verändern der Versorgungsstromspannung abgestimmt sind.

Ältere Designs (für die Sendung und das Amateurradio) erzeugen auch AM durch das Steuern des Endverstärkers des Senders (allgemein ein Klassen-C, für die Leistungsfähigkeit) Gewinn. Die folgenden Typen sind für Vakuumtube-Sender (aber ähnliche Optionen sind mit Transistoren verfügbar):

• Teller-Modulation: In der Teller-Modulation wird die Teller-Stromspannung des RF Verstärkers mit dem Audiosignal abgestimmt. Die Audiomacht-Voraussetzung ist 50 Prozent der RF-Transportunternehmen-Macht.
• Heising (unveränderlicher Strom) Modulation: RF Verstärker-Teller-Stromspannung wird durch einen "Choke" (hochwertiger Induktor) gefüttert. Der Modulationstube-Teller von AM wird durch denselben Induktor gefüttert, so lenkt die Modulator-Tube Strom vom RF Verstärker ab. Der Choke handelt als eine unveränderliche aktuelle Quelle in der Audioreihe. Dieses System hat eine niedrige Macht-Leistungsfähigkeit.
• Kontrollbratrost-Modulation: Die Betriebsneigung und der Gewinn des RF Endverstärkers können durch das Verändern der Stromspannung des Kontrollbratrostes kontrolliert werden. Diese Methode verlangt wenig Audiomacht, aber Sorge muss genommen werden, um Verzerrung zu reduzieren.
• Klammer-Tube (Schirm-Bratrost) Modulation: Die Neigung des Schirm-Bratrostes kann durch eine "Klammer-Tube" kontrolliert werden, die Stromspannung gemäß dem Modulationssignal reduziert. Es ist schwierig, sich 100-Prozent-Modulation zu nähern, während man niedrige Verzerrung mit diesem System aufrechterhält.

Methoden von Demodulation

Die einfachste Form des Demodulators von AM besteht aus einer Diode, die konfiguriert wird, um als Umschlag-Entdecker zu handeln. Ein anderer Typ des Demodulators, des Produktentdeckers, kann bessere Qualität demodulation mit der zusätzlichen Stromkreis-Kompliziertheit zur Verfügung stellen.

Siehe auch

• Radio von AM
• AM Stereo-
• Für AM verwendetes Band von Mediumwave hat Radio übertragen
• Für AM verwendetes Band von Longwave hat Radio übertragen
• Frequenzmodulation
• Kurzwellenradio verwendet fast allgemein AM, schmales FM, das über 25 MHz vorkommt.
• Modulation, für eine Liste anderer Modulationstechniken
• Umfang-Modulation Signalsystem (AMSS), ein Digitalsystem, um niedrige bitrate Information zu einem Signal von AM hinzuzufügen.
• Seitenfrequenzband, für etwas Erklärung dessen, wie das ist.
• Typen von Radioemissionen, für die Emissionstypen, die durch den ITU benannt sind
• Airband
• Quadratur-Umfang-Modulation
• Newkirk, David und Karlquist, Schober (2004). Mixer, Modulatoren und Demodulatoren. In D. G. Reed (Hrsg.). Das ARRL Handbuch für Radiokommunikationen (81. Hrsg.), Seiten 15.1-15.36. Newington: ARRL. Internationale Standardbuchnummer 0-87259-196-4.

Links

• Umfang-Modulation durch Jakub Serych, Wolfram-Demonstrationsprojekt.
• Umfang-Modulation, durch S Sastry.
• Umfang-Modulation, eine Einführung durch die Föderation von amerikanischen Wissenschaftlern.
• Umfang-Modulationstutorvideo mit dem Beispiel-Sender-Stromkreis.