وارد شوید
x
یا
x
ثبت
x

یا

مدولاسيون زاویه


شکل موج مدوله شده

با یک تابع دامنه A(t) یک فرکانس حامل A(t) به صورت نشان داده شده تغيير می کند و ثابت می ماند. در مدولاسيون زاویه A(t) ثابت است و سیگنال مدوله کننده را كنترل می کند. مدولاسيون زاویه میتواند مدولاسيون فرکانس یا مدولاسيون فاز باشد. نوع مدولاسيون به چگونگی رابطه و سیگنال مدوله کننده بستگی دارد.
سيستم های مدولاسيون زاویه ای ذاتاً به نوسانات ناشی از نویز دامنه، مخصوصاً نویز ضربه‌ای غیر حساس اند. بنابراین هم برای پخش عمومی و هم برای مخابرات رادیویی بسيار مناسب‌اند. توان کم لازم و سادگی نسبی مدولاتورهای فاز از مزایای آنها خصوصاً در سيستم های متحرک مخابراتی می باشد.

 


مدولاسيون فاز (PM)


در مدولاسيون فاز، مقدار لحظه ای انحراف فاز سیگنال مدوله شده از مقدار غیر مدوله شده با دامنه لحظه ای سیگنال مدوله کننده متناسب است.
اگر مقدار مدوله کننده Vm(t) باشد، داریم:

که در آن انحراف فاز مقدار غیر مدوله شده آن برحسب راديان برولت است. اگر Vm ماکزیمم |Vm(t)| باشد، تعریف V(t) نرماليزه به صورت V(t) = [Vm(t)] / Vm مناسب خواهد بود، به این ترتيب:

و ماکزیمم تغيير فاز ضریب مدولاسيون برای مدولاسيون فاز به شمار می رود. این ضریب با علامت mp نشان داده می شود و از لحاظ فیزیکی ماکزیمم انحراف فاز ناشی از Vm(t) در مدولاتور فازی با حساسیت را نشان می دهد. با افزایش ولتاژ مدوله کننده mp هم زياد می شود.
برخلاف ضریب مدولاسيون AM، ma مقدار ma مقدار mp به یک محدود نمی شود. در هر مدولاتور فاز عملی حداکثر تغيير فازی که می‌تواند با یک اعوجاج قابل قبول ایجاد کرد، مقدار محدودی دارد، همچنین با افزایش انحراف فاز، پهنای باند سیگنال نیز زیاد می شود. این عوامل ماکزیمم mp را معین می کنند.
سیگنال فازی مدوله شده را بر حسب mp می توان به صورت زیر نوشت:
Fpm(t) = A cos [Wct + mpv(t)]


انحراف فاز لحظه ای:

 تتا.JPG

 

آشكارساز AM

مولفه حامل در AM وجود دارد، ولی آشكار ساز حاصل ضربی، حاملی دیگر با همان فرکانس و فاز لازم دارد. این حامل از VCO یک PLL با پهنای باند کم بدست می آید.

 

سیگنالهای مدولاسيون دامنه


اگر دامنه – فرکانس یا فاز یک سیگنال سينوسی یک فرکانس بالا را اجباراً متناسب با سیگنالی با فرکانس پایین دلخواه F(t) تغيير دهيم، سیگنالی مدوله شده تولید خواهد شد که طیف فرکانسی آن در مجاورت سينوسی فركانس بالای نشده متمرکز است. سیگنال مدوله شده، بر خلاف F(t) مدوله کننده، را می توان با سیگنال های مدوله شده مشابه در فرکانس های مرکزی دیگر ادغام یا تقسیم فرکانسی نمود، می توان با آنتن های خیلی كوتاهتر از طول لازم برای انتقال مستقیم F(t) آن را منتقل نمود. مثلاً اگر F(t) تن یکسانی در فرکانس 1KHZ باشد، آنتن 4/1 طول موج برای انتقال F(t) به فضا 75KM طول دارد، ولی اگر F(t) را با سینوسی 100MHZ مدوله کنیم طول آنتن متناظر فقط 3/4M است.

 

تکنیکهای مدولاسيون دامنه


به طورکلی چهارروش پایه برای مدولاسيون دامنه وجوددارد


الف- ضرب انالوگ
ب- مدولاسيون بامدارهای برش دهنده
ج- مدولاسيون باعنصرخطی
د- مدولاسيون مستقیم بامدارتنظیم شده


همه این روش ها را برای تولیدAM معمولي مي‌توان بكارگرفت ولی برای AM باحاصل حذف شده فقط ضرب آنالوگ ومدارهای برش دهنده كاربرد دارند. علاوه براین جزء در مدوله کننده مستقیم بامدارتنظیم شده مدولاسيون درسطوح توان پایین انجام می شودوانگاه تا رسيدن به توان مطلوب تقویت می شود مدوله کننده بامدار تنظیم شده مستقیماً دامنه حاصل راکه باتقویت کننده كلاس c به سطح مطلوب رسيده است مدوله می کند.

 

مدولاسيون آنالوگ


مدولاسيون آنالوگ با هرعنصری که درآن خروجی[Vo(t) ] متناسب با ورودی [v1(t),v2(t)] است انجام می شود.
Vo(t)=kv1(t)v2(t)
به وضوح اگر v2(t)=g(t), v1(t)=coswot باشد، آنگاه:
vo(t)=kg(t)

که موج AM مطلوب می باشد. در چنین عنصری محدودیت های تئوری وجود ندارد، ليكن برای حفظ اعتبار معادله در عمل محدودیت های روی دامنه و فرکانس vo(t), v2(t), v1(t) قرار می گیرد.
سيستم خروجی عنصر غیر خطی بالا و v3 چنین داده می شوند:
v3=ks(v12+2v1v2+v22)
و خروجی عنصر غیرخطی پائين v4 چنین خواهد بود:
v4=ks(v12+2v1v2+v22)
لذا خروجی سيستم vo= v3-v4 چنین است:
v0=4ks1(t)v2(t)
که مشابه خروجی مطلوب از مدوله کننده آنالوگ است.

 

مدولاسيون با مدارهای برش دهنده:


این مدولاسيون با برش دادن g(t) با سرعت فرکانس و عبور سیگنال حاصل از فیلترهای ميان گذری که روی فرکانس حامل تنظیم است، انجام می شود. ساختار مدار مدوله کننده برش دهنده آمده است که کلید کنترل شونده با cosWot درباره ی AcosWo>0 روشن و در بازه‌ی AcosWot<0 خاموش است. برای اینکه نشان دهیم این مقدار از عهدهی مدولاسيون برمی آید ابتدا Vo(t) را چنین می نویسیم:
Vo(t) = g(t) s(t)

که S(t) تابع سوئیچ و دارای خواص زیر است:

 st.JPG

به وضوح S(t) موج مربعی با دامنه واحد است و بسط سری فوریه آن چنین است:

كه نتيجه مي‌دهد:

 st3.JPG

 

مدولاسيون با عناصر غيرخطی


مدولاسيون با عناصر غيرخطی با جمع مدوله کننده با حامل، اعمال این عنصر غيرخطی و عبور خروجی به دست آمده از فیلتر ميان گذر به مرکز wo برای استخراج سیگنال AM مطلوب انجام می گردد. نمودار جعبه ای مدوله کننده با عنصر غيرخطی آمده است. این مدوله کننده محدودیتهای بيشتری از مدوله کننده های قبلی دارد. اول آنکه عنصر غيرخطی نباید از توان دوم فراتر رود، دوم حداکثر فرکانس مدولاسيون Wm باید کمتر از باشد و سوم اگر عنصر غيرخطی و نیمه دوم توان درسی باشد مدولاسيون 100% یا مدولاسيون با حامل حذف شده امكان پذیر نیست.

 

مدولاسيون مستقیم با مدار تنظیم شده:


مدولاسيون مستقیم با مدار تنظیم شده از تاثير g(t) = A [1+mf(t) ]) برای كنترل ولتاژ دو سرمدار تشدید موازی تنظیم شده روی فرکانس حامل و تحریک شده با منبع جريان متناوب حاصل می شود. اگر Q(t) باد شده مدار تنظیم شده به قدركافی بزرگ باشد، واضح است که Vo(t) فقط شامل مولفه اصلی است. علاوه بر این به خاطر می آوریم که پیک Vo(t) محدود g(t) است، لذا مدوله‌کننده سیگنال AM مطلوب را تولید می کند.
مثل همه مدوله کننده های قبل محدودیت این مدولاتور نیز حداکثر فرکانس مدولاسيون Wm می باش. اگر g(t) خیلی سریع عمل کند افزایش عادی پوش Vo(t) منتقل می شود، دیود باز می ماند و پوش Vo(t) از g(t) مستقل می شود. اعوجاج حاصل را اعوجاج عدم پیروی از پوش گویند. رابطه دقیق Wm مجاز برای جلوگیری از این اعوجاج بدست می آید.
در مدار مدوله کننده مستقیم g(t) باید بیشتر یا مساوی صفر باشد. [g(t) منفی سبب جریان dc بی نهایت درون دیود می شود]، بنابراین گرچه مدولاسيون معمولی با اندیس واحد قابل حصول است، ليكن نمی توان مدولاسيون معمولی با اندیس واحد قابل حصول است، لیکن نمی توان مدولاسيون با حامل حذف شده بدست آورد. از آنجائيكه عبارت دقیق Vo(t) خواص مدار آمده اند، تحلیل کلی میسر نمی باشد.

 

مدوله کننده ها و ضرب کننده های عملی آنالوگ:


گرچه نياز به ضرب کننده های آنالوگ نياز عمومی است، مدارهای که بتوانند وظیفه لازم را انجام دهند کم و مختلف‌اند. بعلاوه اغلب عناصر ضرب کننده های عملی در یک یا هردو ورودی خود دارای اعوجاج هستند که محدودهی دینامیکی را کم نموده یا کیفیت پاسخ فرکانس یک یا هر دو کانال را پائين می آورد.
به عنوان مثال ضرب کننده‌ها ولتاژ Vt را تولید می کند که مستقیماً با جريان طولی UL و دامنه میدان مغناطیسی القائی عمودی Bn متناسب است. یعنی Ut=KLLBn. گرچه ضریب كامل امكان پذیر نیست حداکثر فرکانس عمودی B به شدت محدود است. این محدودیت ناشی از این است که دامنه ولتاژ مورد نياز برای تولید میدان B با فرکانس به طور خطی افزایش می یابد. لذا جزء حالتی که مدار ولتاژ بالا به كار می رود. در ضرب کننده های معمولی فرکانس Bn به 10KHZ محدود است.


مدوله کننده پل – دیود:


تقريباً همه مدوله کننده های برش دهنده تک انتهایی برای کلید كنترل شده با ولتاژ از پل دیود استفاده می کنند. مدوله کننده نوعی پل دیود است که مثبت شدن V1(t) سبب هدایت همه دیودها و نزدیک به صفرشدن Va(t) و منفی شدن V1(t) سبب باياس معكوس شدن دیودهای پل و هم آوا شدن Va(t) با g(t) می شود.
واضح است که دامنه V1 از V1(t) باید بقدر كافی بزرگ باشد تا در هنگام منفی شدن V1 همه دیودها را باياس معكوس نگاه دارد. اندکی دقت نشان مي‌دهد که به ازای g(t)>0 و با V1(t)=- V1 وقتی g(t)= V1 +2Vo دیود D3 , D2 در مرز روشن شدن هستند و به ازای g(t)<0 وقتی g(t)= V1 +2Vo دیودهای D4 , D1 در مرز هدایت قرار گیرد لذا برای اطمينان از باياس معكوس شدن همه دیودها به ازای V1=- V1 لازم است که در همه زمانهای t:
v1>g(t)-2vo
نیز وقتی V1=+ V1 لازم است V1 بقدر کافی بزرگ باشد تا همه دیودها باياس مستقیم شوند و برای کوچک شدن Va مسیر کم امپدانسی تا زمين ایجاد گردد. در این حالت برای تعیین دامنه مورد نياز Q1 جريان خروجی از منبع Q2 را به F2 و جريان خروجی از منبع g(t) و با اندازه های مساوی قرار گرفته اند. پس متعادل است و L1(t) . I2 بین بازوهای پل به طور مساوی تقسیم می گردد. لذا:

 id.JPG

اگر فرض كنيم هر ديودي داراي معدل ولت‌آمپر زير است:

 id2.JPG

مدوله كننده كامل پل ديود مشتمل بر منبع V1(t) و فيلتر خروجي آمده است. در اين مدار ترانسفورماتور در باند مياني كار مي‌كند و كاملاً كوپل شده است تا مثل ترانسفورماتور ايده‌آل عمل نمايد. علاوه بر اين، (1+B)RE در قياس با R1 بزرگ است تا ترانسفورماتور پل را باز نكنيد. بنابراين اگر مدار تنظيم‌شده خروجي به قدر كافي باند عريض باشد كه مدولاسيون را عبور دهد و به قدر كافي نيز باند باريك باشد تا مولفه‌هاي فركانس كم و هارمونيك‌هاي بالاتر Va(t) را حذف كند، آنگاه از معادله‌ي:

 id3.JPG

ولتاژ كنترل V1(t) را مي‌توان به جاي موج مربعي يك موج نسبتاً بزرگ سينوسي با فركانس Wo گرفت. اگر V1 در قياس با Va و VB بزرگ باشد، آنگاه در كنترل حالت پل موج سينوسي موج مربعي عمل مي‌كند.

 


  1. بهتر است نام و نظر خود را فارسی تایپ کنید ( برای انتشار سریع نظر یا افزودن فایل پیوست، باید وارد حساب کاربری خود شوید )
رتبه دهید:
پیوست (0 / 3)
انتشار موقعیت

دیدگاه (0)

0 از 5 براساس 0 رای
هنوز نظری ارسال نشده است