आरएफ में आयाम मॉड्यूलेशन: थ्योरी, टाइम डोमेन, फ्रीक्वेंसी डोमेन

"रेडियो फ्रीक्वेंसी (RF) एक प्रत्यावर्ती विद्युत धारा या वोल्टेज या चुंबकीय, विद्युत या विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र या यांत्रिक प्रणाली की दोलन दर होती है, जिसकी आवृत्ति रेंज में लगभग 20 kHz से लेकर 300 GHz तक होती है। ----- FMUSER"

सामग्री

● रेडियो फ्रीक्वेंसी मॉड्यूलेशन
● गणित
● टाइम डोमेन

● फ्रीक्वेंसी डोमेन
● नकारात्मक आवृत्ति

● सारांश

रेडियो फ्रीक्वेंसी मॉड्यूलेशन
एक वाहक तरंग में एन्कोडिंग जानकारी के सबसे सीधे तरीके के बारे में जानें।

हमने देखा है कि RF मॉड्यूलेशन केवल एक sinusoidal वाहक संकेत के आयाम, आवृत्ति, या चरण का जानबूझकर संशोधन है। यह संशोधन एक विशिष्ट योजना के अनुसार किया जाता है जो ट्रांसमीटर द्वारा कार्यान्वित किया जाता है और रिसीवर द्वारा समझा जाता है। आयाम मॉड्यूलेशन-जो निश्चित रूप से "एएम रेडियो" शब्द की उत्पत्ति है-बेसबैंड सिग्नल के तात्कालिक मूल्य के अनुसार वाहक के आयाम को दर्शाता है।

गणित
आयाम मॉडुलन के लिए गणितीय संबंध सरल और सहज है: आप बेसबैंड सिग्नल द्वारा वाहक को गुणा करते हैं। वाहक की आवृत्ति में परिवर्तन नहीं होता है, लेकिन बेसबैंड मूल्य के अनुसार आयाम लगातार भिन्न होगा। (हालांकि, जैसा कि हम बाद में देखेंगे, आयाम विविधताएं नई आवृत्ति विशेषताओं को पेश करती हैं।) यहां एक सूक्ष्म विवरण बेसबैंड सिग्नल को स्थानांतरित करने की आवश्यकता है; हमने पिछले पृष्ठ में इस पर चर्चा की थी। यदि हमारे पास एक बेसबैंड तरंग है, जो -1 और +1 के बीच भिन्न होता है, तो गणितीय संबंध निम्नानुसार व्यक्त किए जा सकते हैं:

यह भी देखें: >>AM और FM रेडियो में क्या अंतर है?

जहाँ xAM आयाम-संग्राहक तरंग है, xC वाहक है, और xBB बेसबैंड सिग्नल है। हम इसे एक कदम आगे ले जा सकते हैं यदि हम वाहक को एक अंतहीन, निरंतर-आयाम, निश्चित-आवृत्ति साइनसॉइड मानते हैं। यदि हम मानते हैं कि वाहक आयाम 1 है, तो हम xC को पाप (thatCt) से बदल सकते हैं।

अब तक बहुत अच्छा है, लेकिन इस रिश्ते के साथ एक समस्या है: मॉड्यूलेशन की "तीव्रता" पर आपका कोई नियंत्रण नहीं है। दूसरे शब्दों में, बेसबैंड-परिवर्तन-से-वाहक-आयाम-परिवर्तन संबंध तय हो गया है। 

उदाहरण के लिए, हम सिस्टम को ऐसे डिजाइन कर सकते हैं कि बेसबैंड वैल्यू में एक छोटा सा परिवर्तन वाहक आयाम में एक बड़ा बदलाव पैदा करेगा। इस सीमा को संबोधित करने के लिए, हम एम पेश करते हैं, जिसे मॉड्यूलेशन इंडेक्स के रूप में जाना जाता है।

यह भी देखें: >>AM और एफएम रिसीवर पर शोर को खत्म करने के लिए कैसे 

अब, बदलती एम द्वारा हम वाहक आयाम पर बेसबैंड सिग्नल के प्रभाव की तीव्रता को नियंत्रित कर सकते हैं। सूचना, हालांकि, उस मूल बेसबैंड सिग्नल द्वारा गुणा किया जाता है, न कि स्थानांतरित बेसबैंड। 

इस प्रकार, यदि xBB -1 से +1 तक विस्तारित होता है, तो m का 1 से अधिक मान y (अक्ष में नकारात्मक भाग में विस्तार करने के लिए 1 + mxBB) का कारण होगा - लेकिन यह वही है जो हम स्थानांतरण से बचने की कोशिश कर रहे थे यह पहले स्थान पर है। तो याद रखें, यदि मॉड्यूलेशन इंडेक्स का उपयोग किया जाता है, तो सिग्नल को mxBB के अधिकतम आयाम के आधार पर स्थानांतरित किया जाना चाहिए, न कि BBB।

टाइम डोमेन
हमने पिछले पृष्ठ में एएम टाइम-डोमेन तरंगों को देखा। यहाँ अंतिम साजिश थी (लाल रंग में बेसबैंड, नीले रंग में AM तरंग):

अब आइए मॉड्यूलेशन इंडेक्स के प्रभाव को देखें। यहां एक समान प्लॉट है, लेकिन इस बार मैंने बेसबैंड सिग्नल को 3 के बजाय 1 जोड़कर स्थानांतरित किया (मूल सीमा अभी भी -1 से +1 है)।

अब हम एक मॉड्यूलेशन इंडेक्स शामिल करेंगे। निम्नलिखित कथानक m = 3 के साथ है।

वाहक का आयाम अब बेसबैंड सिग्नल के अलग-अलग मूल्य के लिए "अधिक संवेदनशील" है। स्थानांतरित बेसबैंड वाई-अक्ष के नकारात्मक हिस्से में प्रवेश नहीं करता है क्योंकि मैंने मॉड्यूलेशन इंडेक्स के अनुसार डीसी ऑफसेट को चुना।

आप कुछ के बारे में सोच रहे होंगे: हम बेसबैंड सिग्नल की सटीक आयाम विशेषताओं को जाने बिना सही डीसी ऑफसेट का चयन कैसे कर सकते हैं? दूसरे शब्दों में, हम यह कैसे सुनिश्चित कर सकते हैं कि बेसबैंड वेवफॉर्म की नकारात्मक स्विंग बिल्कुल शून्य तक फैली हुई है? 

उत्तर: आपको करने की आवश्यकता नहीं है। पिछले दो भूखंड समान रूप से मान्य एएम तरंग हैं; बेसबैंड सिग्नल दोनों मामलों में ईमानदारी से स्थानांतरित हो जाता है। किसी भी डीसी ऑफसेट जो डिमॉड्यूलेशन के बाद बनी रहती है, एक श्रृंखला संधारित्र द्वारा आसानी से हटा दिया जाता है। (अगला अध्याय डिमॉड्यूलेशन को कवर करेगा।)

यह भी देखें: >>AM और एफएम के बीच क्या अंतर है?

फ्रीक्वेंसी डोमेन
जैसा कि हमने पहले चर्चा की, आरएफ विकास आवृत्ति-डोमेन विश्लेषण का व्यापक उपयोग करता है। हम एक स्पेक्ट्रम विश्लेषक के साथ माप करके वास्तविक जीवन के संशोधित सिग्नल का निरीक्षण और मूल्यांकन कर सकते हैं, लेकिन इसका मतलब है कि हमें यह जानना होगा कि स्पेक्ट्रम कैसा दिखना चाहिए।

आइए एक वाहक सिग्नल के आवृत्ति-डोमेन प्रतिनिधित्व के साथ शुरू करें:

यह ठीक वही है जो हम अनमॉडेड कैरियर के लिए उम्मीद करते हैं: 10 मेगाहर्ट्ज पर एक स्पाइक। अब आइए एक निरंतर-आवृत्ति 1 मेगाहर्टज साइनस के साथ वाहक को संशोधित करने वाले आयाम द्वारा बनाए गए सिग्नल के स्पेक्ट्रम को देखें।

यहां आप एक आयाम-संग्राहक तरंग की मानक विशेषताओं को देखते हैं: बेसबैंड सिग्नल को वाहक की आवृत्ति के अनुसार स्थानांतरित कर दिया गया है। 

यह भी देखें: >>आरएफ फिल्टर मूल बातें ट्यूटोरियल 

आप वाहक सिग्नल पर बेसबैंड आवृत्तियों को "जोड़ने" के रूप में भी सोच सकते हैं, जो कि वास्तव में हम क्या कर रहे हैं जब हम आयाम मॉड्यूलेशन का उपयोग करते हैं - वाहक आवृत्ति बनी रहती है, जैसा कि आप समय-डोमेन तरंगों में देख सकते हैं, लेकिन आयाम विविधताएं नई आवृत्ति सामग्री का गठन करती हैं जो बेसबैंड सिग्नल की वर्णक्रमीय विशेषताओं से मेल खाती हैं।

यदि हम संग्राहक स्पेक्ट्रम पर अधिक बारीकी से देखते हैं, तो हम देख सकते हैं कि दो नई चोटियां 1 मेगाहर्ट्ज (यानी, बेसबैंड आवृत्ति) ऊपर और 1 मेगाहर्ट्ज वाहक आवृत्ति से नीचे हैं:

(यदि आप सोच रहे हैं, तो विषमता गणना प्रक्रिया की एक कलाकृति है; इन प्लॉटों को वास्तविक डेटा का उपयोग करके सीमित संकल्प के साथ उत्पन्न किया गया था। एक आदर्श स्पेक्ट्रम सममित होगा।)

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नकारात्मक आवृत्ति
संक्षेप में कहें, तो, आयाम मॉड्यूलेशन बेसबैंड स्पेक्ट्रम को वाहक आवृत्ति के आसपास केंद्रित आवृत्ति बैंड में अनुवाद करता है। हालाँकि, हमें कुछ समझाने की ज़रूरत है: क्यों दो चोटियाँ हैं- एक वाहक आवृत्ति पर और एक बेसबैंड फ्रीक्वेंसी, और दूसरा वाहक फ्रीक्वेंसी में बेसबैंड फ्रीक्वेंसी? 

उत्तर स्पष्ट हो जाता है अगर हमें बस याद है कि वाई-अक्ष के संबंध में एक फूरियर स्पेक्ट्रम सममित है; भले ही हम अक्सर केवल सकारात्मक आवृत्तियों को प्रदर्शित करते हैं, लेकिन एक्स-अक्ष के नकारात्मक भाग में संगत नकारात्मक आवृत्तियां होती हैं। 

जब हम मूल स्पेक्ट्रम के साथ काम कर रहे होते हैं तो इन नकारात्मक आवृत्तियों को आसानी से अनदेखा कर दिया जाता है, लेकिन जब हम स्पेक्ट्रम को स्थानांतरित कर रहे होते हैं तो नकारात्मक आवृत्तियों को शामिल करना आवश्यक होता है।

निम्नलिखित आरेख इस स्थिति को स्पष्ट करना चाहिए।

जैसा कि आप देख सकते हैं, बेसबैंड स्पेक्ट्रम और वाहक स्पेक्ट्रम y- अक्ष के संबंध में सममित हैं। बेसबैंड सिग्नल के लिए, यह एक स्पेक्ट्रम का परिणाम है जो एक्स-अक्ष के सकारात्मक भाग से नकारात्मक भाग तक लगातार फैलता है; वाहक के लिए, हमारे पास बस दो स्पाइक्स होते हैं, एक + oneC पर और एक –C पर। और AM स्पेक्ट्रम, एक बार फिर, सममित है: अनुवादित बेसबैंड स्पेक्ट्रम सकारात्मक भाग और एक्स-अक्ष के नकारात्मक भाग में दिखाई देता है।

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और यहां एक और बात ध्यान में रखना है: आयाम मॉड्यूलेशन 2 के कारक द्वारा बैंडविड्थ को बढ़ाने का कारण बनता है। हम बैंडविड्थ को केवल सकारात्मक आवृत्तियों का उपयोग करके मापते हैं, इसलिए बेसबैंड बैंडविड्थ बस BWBB है (नीचे आरेख देखें)। लेकिन पूरे स्पेक्ट्रम (सकारात्मक और नकारात्मक आवृत्तियों) का अनुवाद करने के बाद, सभी मूल आवृत्तियां सकारात्मक हो जाती हैं, जैसे कि संशोधित बैंडविड्थ 2BWBB है।

सारांश
* प्रवर्धन मॉडुलन शिफ्ट किए गए बेसबैंड सिग्नल द्वारा वाहक को गुणा करने से मेल खाता है।

* बेसबैंड सिग्नल के मूल्य में बदलाव के लिए वाहक आयाम को अधिक (या कम) संवेदनशील बनाने के लिए मॉड्यूलेशन इंडेक्स का उपयोग किया जा सकता है।

* आवृत्ति डोमेन में, आयाम मॉड्यूलेशन बेसबैंड स्पेक्ट्रम को वाहक आवृत्ति के आसपास के बैंड में अनुवाद करने से मेल खाती है।

* क्योंकि बेसबैंड स्पेक्ट्रम y- अक्ष के संबंध में सममित है, इस आवृत्ति अनुवाद के परिणामस्वरूप बैंडविड्थ में कारक 2 की वृद्धि होती है।

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