Amplitudimodulaatio

AM modulaatio

Amplitudimodulaatio (AM) on vastaanottotavaltaan erittäin yksinkertainen ja tekotavaltaan melko yksinkertainen modulaatio.

Matemaattisesti katsoen:

$x_{c}(t)=A_{c}\left(1+\mu x\left(t\right)\right)\cos \left(\omega _{c}t\right)\,$

missä:

• $t\,$: aika
• $x_{c}\left(t\right)\,$: modulaation tulos
• $A_{c}\,$: kantoaallon amplitudi (jos sitä ei moduloitaisi vaan annettaisiin tulla täysillä)
• $\mu \,$: modulaatioindeksi (välillä 0.0-1.0 - tavallisesti 0.7-0.8)
• $\omega _{c}\,$: kantoaallon taajuus
• $+1\,$: DC-bias, jolla alkuperäinen äänen verhokäyrä nostetaan kokonaan nollan yläpuolelle.

Modulaatio ei ole koskaan niin syvä, etteikö kantoaaltoa jäisi ollenkaan jäljelle. Tämä syvyys tunnetaan termillä modulaatioindeksi.

Amplitudimodulaatiosignaaliin tulee aina kantoaalto, sekä kaksi versiota (sivunauhaa) alkuperäisestä signaalista:

AM täysin tukahdutetulla kantoaallolla tunnetaan nimellä DSB (Double Side Band) vertailukohtana SSB:lle (Single Side Band). Se on kuitenkin hieman hankalampikäyttöinen modulaatio, kuin AM.

AM modulaattori

Amplitudimodulaattori voidaan tehdä monin tavoin, esim:

1. C-luokassa toimivan vahvistimen käyttöjännitettä säätäen AM-verhokäyrän tahdissa.
2. Balansoitu modulaattori DC-biaksella nollan ylle siirretyllä syötesignaalilla.
3. Ottamalla kantoaallosta kaksi kopiota tehojakajalla, toinen käytetään balansoidussa modulaattorissa tuottamaan lähdesignaalista DSB-signaali josta kantoaalto puuttuu, lopuksi sopivalle tasolle vaimennettu näyte kantoaallosta summataan DSB:hen ja saadaan klassinen 'AM.

Verhokäyrämodulaattorit

Modernit tekniikat ovat periaatteessa samanlaisia kuin ensimmäiset pitkäaaltoasemien lähettimet, jotka tuottivat 100-300 kHz vaihtojännitettä äärimmäisen moninapaisilla isoilla pyörivillä generaattoreilla. Generaattorin esimagnetointia säädettiin lähetettävällä äänellä - korkea amplitudi -> paljon esimagnetointia -> paljon RF virtaa. Pyörivää massaa piti olla myös paljon, koska raskas kuorma (korkea amplitudi) hidasti pyörimistä -> taajuus vaelteli.

Modernit AM lähettimet käyttävät joko putkia tai transistoreita (riippuen tehosta) ja toimivat yleensä C-luokassa. Itse tehovahvistin on periaatteessa vain viritetty tankki-piiri jota potkitaan kantoaaltolähteellä.

Rakenteen ongelma on virtalähteessä. Mitä isompitehoinen lähetin, sitä enemmään tarvitaan virtalähteeltä suorituskykyä ja jossain yleisradiokäytössä tarvitaan jo 10-20 kV virtalähde, jota voidaan säätää 10 kHz kaistalla nollasta täyteen tehoon ja takaisin. (Tai minne tahansa sillä välillä.)

Tavallisesti tällaisten laitteiden virtalähteet ovat ns. hakkureita, eli niissä pumpataan energiaa induktanssiin ja otetaan sieltä ulos pulssileveysmodulaatiota käyttäen.

AM exciter + PA

Toinen tapa tehdä asia on viis veisata tehohäviöistä ja tehdä AM-modulaatio itsessään pienillä energiatasoilla, josta se vahvistetaan A-luokan ns. lineaarisella vahvistimella.

Tätä näkee paljon esim. radioamatööriradioissa jotka ovat jo lähtökohtaisesti suunnitellut lähettämään SSB signaalia, jossa on helpointa tehdä lineaarinen tehovahvistin ja antaa käyttämättömän osan tehosta päätyä päätetransistorin jäähdytykseen.

AM-exciterinä toimii esim. Balansoitu modulaattori syöttäen sille DC-biaksella nollan ylle siirrettyä verhokäyrää. Tämän pitää tietysti olla versio, jossa DC-bias on mahdollista syöttää.

DC-bias aikaansaa balansoidussa modulaattorissa kantoaaltovuodon, joka tässä tapauksessa on haluttua.

AM demodulaattori

Amplitudimoduloitu signaali on helppo ilmaista tasasuuntaamalla saatu radiotaajuinen teho ja alipäästösuodattamalla siitä audiosignaali.

Diodi-ilmaisin

Edellä tarkoitettu radiotaajuinen teho on yleensä alkuperäisestä signaalista välitaajuudelle siirretty ja useampaan kertaan kaistanpäästösuodatettu versio alkuperäisestä, mutta yksinkertaisin vastaanotin on ns. kidekone, jossa antenniin on yhdistetty kaistanesto resonanssipiiri jolla valitaan kuunneltava taajuus ja tasasuuntaajalla otetaan radiotehoa tuon resonanssipiirin yli herkkään kuulokkeeseen.

Synkroninen ilmaisin

.. synkroninen ilmaisin ..