Sbírky

Amplitudová modulace, AM: spektrum šířky pásma a postranní pásma

Amplitudová modulace, AM: spektrum šířky pásma a postranní pásma


Šířka pásma amplitudově modulovaného signálu je důležitá z mnoha důvodů.

Amplitudová modulace, šířka pásma AM je důležitá při navrhování filtrů pro příjem signálů, určování rozteče kanálů a z řady dalších důvodů.

Spektrum a šířka pásma amplitudově modulovaného signálu jsou určeny postranními pásmy, které jsou generovány, když je amplitudová modulace aplikována na nosnou.

Postranní pásma amplitudové modulace

Když je nosná modulována jakýmkoli způsobem, jsou vytvářeny další signály po obou stranách pevné nosné. Tyto postranní pásma nesou skutečné informace o modulaci.

Postranní pásma amplitudové modulace jsou generována nad a pod hlavní nosnou. Chcete-li zjistit, jak se to stane, vezměte si příklad nosné na frekvenci 1 MHz, která je modulována stálým tónem 1 kHz.

Proces modulace nosné je přesně stejný jako směšování dvou signálů dohromady, a ve výsledku se vytvoří součtová i rozdílová frekvence. Když se tedy smíchá tón 1 kHz s nosnou 1 MHz, vytvoří se „součet“ frekvence 1 MHz + 1 kHz a rozdílná frekvence 1 MHz - 1 kHz, tj. 1 kHz nad a pod dopravce.

Pokud jsou tóny ustáleného stavu nahrazeny zvukem podobným zvuku, který se setkává s hudební řečí, obsahují tyto různé frekvence a je vidět zvukové spektrum s frekvencemi přes pásmo frekvencí. Když jsou modulována na nosič, jsou tato spektra vidět nad a pod nosičem.

Amplitudová modulace, šířka pásma AM

Je vidět, že pokud nejvyšší frekvence, která je modulována na nosnou, je 6 kHz, horní spektra se rozšíří na 6 kHz nad a pod signálem. Jinými slovy, šířka pásma obsazená signálem AM je dvojnásobkem maximální frekvence signálu, který se používá k modulování nosné, tj. Je to dvojnásobek šířky pásma zvukového signálu, který má být přenesen.

Je vidět, že omezení nejvyšší frekvence modulovaného signálu omezuje celkovou šířku pásma amplitudově modulovaného signálu. U zvukových přenosů, jako jsou přenosy všesměrové, je celková šířka pásma signálu závislá na nejvyšších frekvencích, které mají být vysílány.

Rozteč vysílaných kanálů se liší podle použitého pásma a také oblasti ve světě, odkud přenos pochází. Ve vysílání s dlouhým vlnovým pásmem v oblasti ITU 1 (Evropa, Afrika a severní a střední Asie) je kanálová rozteč 9 kHz, pro pásmo středního vlnového vysílání je kanálová rozteč v regionech ITU 1 a 3 s roztečí 9 kHz a v ITU region 2 (Americas) je 10kHz.

K dosažení těchto rozestupů kanálů musí být zvukové spektrum omezeno. Pokud by nemělo docházet k rušení stanic na sousedních kanálech, vážně by to omezilo nejvyšší zvukovou frekvenci. V pásmech krátkých vln by to byla polovina 5 kHz, tj. 2,5 kHz. To by zjevně neumožňovalo dostatečnou kvalitu vysílání, a proto je šířka pásma signálů o něco vyšší a je způsobeno určité rušení. Podobně v pásmech středních a dlouhých vln je šířka pásma signálu AM často vyšší než poloviční rozteč kanálů. Rušení je řízeno tím, že nedovolí stanicím v těsné blízkosti obsazovat sousední kanály.

Typické AM kanály a šířky pásma signálu

Některá z hlavních využití amplitudové modulace v dnešní době jsou pro vysílání a leteckou komunikaci. Rozteč kanálů se liší podle aplikace, frekvence a umístění.


Typické AM kanály a šířky pásma signálu
Aplikace / PopisRozteč kanálů (kHz)Teoretická maximální šířka pásma zvuku (kHz)
Vysílání s dlouhými a středními vlnami mimo region 2 (Severní a Jižní Amerika)94.5
Vysílání středních vln v regionu 2 (Severní a Jižní Amerika)105
Vysílání krátkých vln5

Teoretické limity šířky pásma zvuku pro vysílací stanice s modulovanou amplitudou se zdají být mnohem omezenější, než jaké se ve skutečnosti vyskytují. Údaje o šířce pásma zvuku až 6 kHz nejsou neobvyklé - sousední kanály obvykle nejsou přidělovány, takže lze přijímat signály šířící se do sousedních kanálů. To je dobré pro vysílání na pásmech, jako je pásmo středních vln, během dne, ale v noci, kdy signály putují dále v důsledku šíření ionosféry, dochází k většímu rušení.

Pro krátkovlnná pásma jsou úrovně interference často vysoké - některé vysílací stanice experimentovaly a používaly jedno postranní pásmo s plnou nosnou. To účinně snižuje (polovinu) šířku pásma celkového signálu pro danou šířku pásma zvuku. Aby to poskytlo zisky v rámci plánovaného pásma, musí všechny stanice přijmout stejný plán.

Letecká komunikace často používá amplitudovou modulaci. Šířky pásma kanálu 25 kHz a 8,33 kHz jsou standardně závislé na letadle a umístění. Zvuk lze přizpůsobit tak, aby vyhovoval rozteči kanálů, protože lze použít typickou šířku pásma zvukového signálu komunikace od 300 Hz do 3 kHz.

Šířku pásma amplitudové modulace lze považovat za dvojnásobnou v porovnání s nejvyšším přenášeným zvukovým signálem. To je relativně špatné z hlediska spektrální účinnosti, ale přesto se AM pro některé aplikace stále používá s ohledem na jeho jednoduchost, zejména pokud jde o demodulaci.


Podívejte se na video: How AM and FM Works (Říjen 2021).