Замавна модулација

Замавна модулација или амплитудна модулација (ЗМ, AM) — вид на модулација при која замавот на сигналот на носечката честота се менува пропорционално на сигналот на корисната информација. Централната носечка честота се држи константна. Заедно со честотната и фазната модулација претставува една од трите основни модулации. Ако информацискиот сигнал е аналоген сигнал (говор, музика), замавот на сигналот на носечката честота ќе се постојано менува во одреден замавен опсег. Ако информацискиот сигнал е дигитален сигнал, замавот на сигналот на носечката честота може да има две или повеќе дискретни вредности. Во наједноставниот облик на импулсно-замавна модулација (ИАМ) (англ. Pulse Amplitude Modulation) замавот може да се одржува на една вредност за дигитална нула, а на друга за единицата.

Приказ на модулацијата. Најгоре – информациски сигнал. Средина – замавно модулиран носител. Најдолу – честотно модулиран носител.

Можни облици на модулација

Да го разгледаме математичкиот израз за синусоидниот бран:

v = Vp sin(2πft+θ) или

v = Vp sin(ωt+θ)

каде

• v = моментална вредност на синусоидниот напон
• Vp = врвна вредност на синусоидниот напон
• f = честота (Hz)
• ωt = 2πft = аголна брзина
• t = време (s)
• ω = 2πf = аголот во радијани
• θ = фазен агол

Од ова може да видиме дека постојат три начини на модулација, зависно од тоа на кој начин се менува носителот. Тоа се замавна, честотна и фазна модулација.

Носител и странични опсези

Обичната замавна модулација, со синусоиден корисен сигнал на една честота, со носечката честота генерира горна и долна странична честота. Со посебни начини се потиснуваат: носителот, долниот или горниот страничен опсег на честотата. Така при замавна модулација со еден страничен опсег (англ. Single Side Band, SSB) се пренесува еден страничен опсег. Во радиоприемникот за модулација со еден страничен опсег повторно се воспоставува носечка честота со помош на посебен осцилатор.

Особини на замавната модулација

Замавната модулација спаѓа во таканаречените линеарни постапки. Тоа значи дека на излезот нема генерирање на нови спектрални компоненти во однос на влезот (она што го немаме на влезот нема да го имаме ниту на излезот). Замавната модулација се состои во транслација на оригиналниот модулирачки сигнал на честота на носителот. Во реални ситуации честотата на носителот е многупати поголема од честотата на модулирачкиот сигнал. Информацијата која се пренесува сега е содржана во анвелопата (обвивката) на замавно модулираниот сигнал. Најважниот параметар на овој вид модулација е максималната вредност односно замавот на модулираниот сигнал.

Честотен спектар на АМ сигналот

Да претпоставиме каков било облик на модулирачкиот сигнал (додека брановиот облик на носителот е главно синусоида или косинусоида), тогаш неговиот спектар ќе изгледа како на сликата.

Воопштено зборувајќи замавно модулираниот сигнал се добива со продуктна модулација (производ) на носителот и модулирачкиот сигнал во таканаречените модулатори.

Тогаш добиваме замавно модулиран сигнал со два странични опсези и со честота на носителот:

$y(t)=A\cdot \sin(\omega _{c}t)+{\begin{matrix}{\frac {AM}{2}}\end{matrix}}\left[\sin((\omega _{c}+\omega _{m})t+\phi )+\sin((\omega _{c}-\omega _{m})t-\phi )\right].\,$

каде

$A$ е замав на сигналот на носечката честота,

$\omega$ е кружна честота,

$A\cdot \sin(\omega _{c}t)$ е сигнал на носечката честота како функција од времето,

${\frac {AM}{2}}\sin((\omega _{c}+\omega _{m})t+\phi )$ е сигнал на горниот страничен опсег како функција од времето, и

${\frac {AM}{2}}\sin((\omega _{c}-\omega _{m})t-\phi )$ е сигнал на долниот страничен опсег како функција од времето.

Индекс на модулација

Се нарекува и коефициент на модулација. Коефициентот на модулација m покажува за колкав дел од својата средна вредност се менува замавот на високочестотните осцилации во текот на модулацијата.

За АМ изнесува:

$m={\frac {\Delta Im}{ImN}}$

каде $\Delta Im$ е најголемата промена на замавот на вкупната струја кога нема модулација, а $ImN$ замавот на струјата на носечката честота кога нема модулирачки сигнал.

За разни вредности на индексот на модулација m имаме и различни бранови облици. Доколку индексот на замавна модулација m е еднаков на нула, тогаш велиме дека не е извршена модулација и имаме само носител (носечка честота). Исто така ако индексот на модулација m>1 велиме дека сигналот е премодулиран и за него не може да се изврши процес на демодулација (не можеме да го добиеме оригиналниот модулирачки сигнал). Што се однесува до електронските кола за реализација на замавна модулација, нив ги има повеќе и може да се реализираат на повеќе начини.

Пример на добивање на АМ сигнал

Пример на шема за добивање на замавно модулиран сигнал е даден на сликата.

Функцискиот генератор VG2 претставува носите со синусоиден бранов облик со честота од 200 kHz и замав 10 V, додека првиот функциски генератор VG1 претставува модулирачки сигнал за кој е земен едноставен синусоиден тест-тон со честота од 1 kHz и замав од 10 V. Напонот на напојување Vcc изнесува 30 V. Биполарниот НПН транзистор Т1 ги засилува овие два сигнала. Еднонасочната компонента е отстранета со помош на кондензаторот С2 (кој претставува прекин за еднонасочниот сигнал). Замавно модулираниот сигнал се добива на отпорникот R3.

Примена

Комерцијалните радиостаници кои работат во опсегот на долги, средни и кратки бранови користат замавна модулација. Истата се користи и за пренос на сигналот на слика во безжичниот телевизиски систем, како и за многу други жични и безжични комуникациски системи.

Предноста на замвна модулација во однос на честотната е во тоа што при радиокомуникација е потребен потесен честотен опсег, а нејзин недостаток е што има помал отпорност на пречки.

Литература

• Electronic Communication Systems, Fundamentals Through Advanced, 4th edition, Wayne Tomasi, ISBN 0-13-022125-2