משרעת מווסתת AM (אפנון משרעת) היא טכניקה להעברת אות שבו תדר הספק סינוסי גל אלקטרומגנטי ו ג , אחראי להעברת f תדירות הודעה ים << F C משתנה (למשל, מודולציה) את משרעת לפי משרעת האות.
שני האותות נעים כאחד, אות כולל (אות AM) המשלב את שניהם: גל המנשא (אות הספק) והגל (אות המידע) המכיל את ההודעה, כמוצג באיור הבא:
איור 1. אפנון משרעת. מקור: Wikimedia Commons.
יצוין כי המידע הנוסע הכלול בצורה המקיפה את אות AM, המכונה מעטפה.
באמצעות טכניקה זו ניתן להעביר איתות על פני מרחקים ארוכים, ומכאן שהסוג הזה של אפנון נמצא בשימוש נרחב על ידי הרדיו המסחרי והלהקה האזרחית, אם כי ההליך יכול להתבצע בכל סוג של אות.
כדי לקבל את המידע יש צורך במקלט, בו מתבצע תהליך שנקרא הדמולציה באמצעות גלאי מעטפה.
גלאי המעטפות אינו אלא מעגל פשוט מאוד, המכונה מיישר. ההליך פשוט ולא יקר, אך הפסדי חשמל תמיד מתרחשים בתהליך ההולכה.
כיצד פועלת המשרעת המוונית?
כדי להעביר את ההודעה יחד עם אות הספק, זה לא מספיק פשוט להוסיף את שני האותות.
זהו תהליך לא ליניארי, בו השידור באופן המתואר לעיל מושג על ידי הכפלת אות ההודעה בסימן המוביל, שניהם קוסינוס. ולתוצאה של זה הוסף את אות המוביל.
הצורה המתמטית הנובעת מהליך זה היא אות משתנה בזמן E (t), שצורתו היא:
כאשר המשרעת Ec היא משרעת המנשא ו- m הוא אינדקס האפנון, הניתן על ידי:
לפיכך: E s = mE c
משרעת ההודעה קטנה בהשוואה למשרעת המוביל, לפיכך:
אחרת למעטפה של אות AM לא תהיה הצורה המדויקת של ההודעה שתועבר. המשוואה עבור m יכולה להתבטא כאחוז אפנון:
אנו יודעים כי אותות סינוסים וקוסינויים מאופיינים בכך שיש להם תדר ואורך גל מסוים.
כשמתאפנים אות, מתורגמים התפלגות התדרים (הספקטרום) שלו, מה שקורה לכבוש אזור מסוים סביב התדר של אות הספק f c (שלא משתנה כלל במהלך תהליך האפנון), המכונה רוחב. לְהִתְאַגֵד.
מכיוון שהם גלים אלקטרומגנטיים, המהירות שלהם בוואקום היא של האור, הקשור לאורך הגל והתדר על ידי:
באופן זה המידע שיועבר, למשל, מתחנת רדיו נוסעת במהירות רבה למקלטים.
שידורי רדיו
על תחנת הרדיו להפוך מילים ומוזיקה, שכולן אותות קול, לאות חשמלי באותה תדר, למשל באמצעות מיקרופונים.
האות החשמלי הזה נקרא אות התדר השמיעתי FA, מכיוון שהוא נמצא בטווח של 20 עד 20,000 הרץ, שהוא הספקטרום הקולי (התדרים שאנשים שומעים).
איור 2. תחנות רדיו רבות המשודרות ב- AM. מקור: Pixabay.
חייבים להעצים את האות האלקטרוני. בימיו הראשונים של הרדיו הוא נוצר עם צינורות ואקום, שהוחלפו מאוחר יותר בטרנזיסטורים יעילים בהרבה.
לאחר מכן משולב האות המוגבר עם אות תדר הרדיו FR על ידי מעגלי מודול AM, על מנת לגרום לתדר ספציפי לכל תחנת רדיו. זהו f תדירות המוביל ג שהוזכרו לעיל.
תדרי הספק של תחנות רדיו AM הן בין 530 הרץ ל 1600 הרץ, אך לתחנות המשתמשות באפנון תדרים או FM יש ספקים בתדרים גבוהים יותר: 88-108 מגהרץ.
השלב הבא הוא להגביר שוב את האות המשולב ולשלוח אותו לאנטנה כך שניתן יהיה לפלט אותו כגל רדיו. באופן זה הוא יכול להתפשט בחלל עד שהוא מגיע למקלטים.
קבלת אות
למקלט רדיו אנטנה לאסוף את הגלים האלקטרומגנטיים המגיעים מהתחנה.
אנטנה מורכבת מחומר מוליך שבתורו יש אלקטרונים חופשיים. השדה האלקטרומגנטי מפעיל כוח על אלקטרונים אלה, הרוטטים מיד באותה תדר כמו הגלים, ומייצרים זרם חשמלי.
אפשרות נוספת היא שהאנטנה המקבלת מכילה סליל של חוט והשדה האלקטרומגנטי של גלי רדיו משרה בו זרם חשמלי. בשני המקרים, זרם זה מכיל את המידע שמגיע מכל תחנות הרדיו שנתפסו.
מה שעוקב כעת הוא שמקלט הרדיו מסוגל להבחין בכל תחנת רדיו, כלומר להתכוונן לזו המועדפת.
כוונו לרדיו והאזינו למוזיקה
הבחירה בין האותות השונים מתבצעת על ידי מעגל LC מהדהד או מתנד LC. זהו מעגל פשוט מאוד המכיל משרן L ומעבד C משתנים בסדרה.
כדי לכוון את תחנת הרדיו, ערכי L ו- C מותאמים כך שתדר התהודה של המעגל עולה בקנה אחד עם תדר האות המיועד להיות מכוון, שהוא לא אחר מאשר תדר הספק של תחנת הרדיו: f c .
ברגע שהתחנה מכווננת, מעגל הדודולאטור שהוזכר בתחילתו נכנס לפעולה. הוא האחראי על פיענוח, כביכול, ההודעה ששודרה בתחנת הרדיו. זה עושה זאת על ידי הפרדה בין אות המוביל לבין אות ההודעה, באמצעות דיודה, ומעגל RC המכונה פילטר מעבר נמוך.
איור 3. במעגל מתנד LC השמאלי. מימין מעגל demodulator. מקור: פ. זפטה.
האות שהופרד כבר עובר שוב תהליך הגברה ומשם הוא עובר לרמקולים או לאוזניות כדי שנוכל לשמוע אותו.
התהליך מתווה כאן, מכיוון שלמעשה יש יותר שלבים וזה הרבה יותר מורכב. אך זה נותן לנו מושג טוב כיצד מתרחש אפנון המשרעת וכיצד הוא מגיע לאוזני המקלט.
דוגמה מעובדת
לגל נשא יש אמפליטודה E c = 2 V (RMS) ותדר f c = 1.5 MHz. היא מווסתת על ידי אות של FS תדירות = 500 הרץ ו משרעת E s = 1 V (RMS). מה המשוואה של אות AM?
פִּתָרוֹן
החלף את הערכים המתאימים למשוואה עבור האות המודולרי:
עם זאת, חשוב לציין כי המשוואה כוללת את משרעות השיא, אשר במקרה זה הן מתח. לכן יש צורך להעביר את מתחי RMS לשיא הכפלה ב √2:
- אנלפביתים. מערכות אפנון. התאושש מ: analfatecnicos.net.
- Giancoli, D. 2006. פיזיקה: עקרונות עם יישומים. 6 ה . אולם אד פרנטיס.
- Quesada, F. מעבדת התקשורת. אפנון משרעת. התאושש מ: ocw.bib.upct.es.
- סנטה קרוז, שידור מודולציה של אמפליטודה. התאושש מ: professors.frc.utn.edu.ar.
- Serway, R., Jewett, J. (2008). פיסיקה למדע והנדסה. כרך 2. 7 מא . למידה של אד.
- גל המוביל. התאושש מ: es.wikipedia.org.