تعديل السعة في الترددات اللاسلكية: النظرية ، المجال الزمني ، مجال التردد

"التردد الراديوي (RF) هو معدل التذبذب لتيار كهربائي أو جهد كهربائي متناوب أو لمجال مغناطيسي أو كهربائي أو كهرومغناطيسي أو نظام ميكانيكي في نطاق التردد من حوالي 20 كيلو هرتز إلى حوالي 300 جيجا هرتز. ----- FMUSER"

وصف المنتج

● تعديل تردد الراديو
● الرياضيات
● المجال الزمني

● مجال التردد
● الترددات السلبية

● نبذة عامة

تعديل تردد الراديو
تعرف على أكثر الطرق مباشرة لتشفير المعلومات في شكل موجة حاملة.

لقد رأينا أن تعديل التردد اللاسلكي هو ببساطة التعديل المتعمد لاتساع أو تردد أو طور الإشارة الحاملة الجيبية. يتم إجراء هذا التعديل وفقًا لمخطط محدد يتم تنفيذه بواسطة جهاز الإرسال ويفهمه جهاز الاستقبال. تعديل السعة - وهو بطبيعة الحال أصل مصطلح "راديو AM" - يغير اتساع الموجة الحاملة وفقًا للقيمة الآنية لإشارة النطاق الأساسي.

الرياضيات
العلاقة الرياضية لتعديل السعة بسيطة وبديهية: تضرب الموجة الحاملة بإشارة النطاق الأساسي. لا يتم تغيير تردد الموجة الحاملة نفسها ، ولكن السعة ستختلف باستمرار وفقًا لقيمة النطاق الأساسي. (ومع ذلك ، كما سنرى لاحقًا ، فإن اختلافات السعة تقدم خصائص تردد جديدة.) التفاصيل الدقيقة هنا هي الحاجة إلى تحويل إشارة النطاق الأساسي ؛ ناقشنا هذا في الصفحة السابقة. إذا كان لدينا شكل موجة نطاق أساسي يختلف بين –1 و +1 ، فيمكن التعبير عن العلاقة الرياضية على النحو التالي:

انظر أيضا: >>ما هو الفرق بين AM وراديو FM؟

حيث xAM هو الشكل الموجي المعدل بالسعة ، و xC هي الموجة الحاملة ، و xBB هي إشارة النطاق الأساسي. يمكننا أن نخطو خطوة إضافية إذا اعتبرنا أن الموجة الحاملة هي جيب جيبي لا نهاية له ثابت الاتساع وذات تردد ثابت. إذا افترضنا أن سعة الموجة الحاملة هي 1 ، يمكننا استبدال xC بالخطيئة (ωCt).

حتى الآن جيد جدًا ، ولكن هناك مشكلة واحدة في هذه العلاقة: لا يمكنك التحكم في "شدة" التعديل. وبعبارة أخرى ، تم إصلاح علاقة تغيير النطاق الأساسي إلى الناقل - الاتساع - التغيير. 

لا يمكننا ، على سبيل المثال ، تصميم النظام بحيث يؤدي التغيير الطفيف في قيمة النطاق الأساسي إلى تغيير كبير في سعة الموجة الحاملة. لمعالجة هذا القيد ، نقدم م ، المعروف باسم مؤشر التعديل.

انظر أيضا: >>كيفية القضاء على الضوضاء على AM و FM استقبال 

الآن ، من خلال تغيير m يمكننا التحكم في شدة تأثير إشارة النطاق الأساسي على سعة الموجة الحاملة. لاحظ ، مع ذلك ، أن m مضروبة في إشارة النطاق الأساسي الأصلية ، وليس النطاق الأساسي المنقول. 

وبالتالي ، إذا كان xBB يمتد من –1 إلى +1 ، فإن أي قيمة m أكبر من 1 ستؤدي (1 + mxBB) إلى الامتداد إلى الجزء السلبي من المحور الصادي - ولكن هذا بالضبط ما كنا نحاول تجنبه عن طريق التحول صعودا في المقام الأول. لذا تذكر أنه إذا تم استخدام مؤشر التشكيل ، فيجب إزاحة الإشارة بناءً على السعة القصوى لـ mxBB ، وليس xBB.

المجال الزمني
نظرنا إلى أشكال الموجات الزمنية AM في الصفحة السابقة. هنا كانت المؤامرة النهائية (النطاق الأساسي باللون الأحمر ، شكل الموجة AM باللون الأزرق):

الآن دعونا نلقي نظرة على تأثير مؤشر التضمين. هنا مؤامرة مماثلة ، ولكن هذه المرة قمت بتحويل إشارة النطاق الأساسي بإضافة 3 بدلاً من 1 (النطاق الأصلي لا يزال –1 إلى +1).

الآن سنقوم بدمج مؤشر تعديل. الرسم التالي مع م = 3.

سعة الناقل الآن "أكثر حساسية" للقيمة المتغيرة لإشارة النطاق الأساسي. لا يدخل النطاق الأساسي المنقول الجزء السالب من المحور ص لأنني اخترت إزاحة التيار المستمر وفقًا لمؤشر التشكيل.

قد تتساءل عن شيء ما: كيف يمكننا اختيار إزاحة DC الصحيحة دون معرفة خصائص السعة الدقيقة لإشارة النطاق الأساسي؟ وبعبارة أخرى ، كيف يمكننا التأكد من أن التأرجح السلبي لموجة النطاق القاعدي يمتد إلى الصفر بالضبط؟ 

الجواب: لست بحاجة إلى ذلك. المؤامرتان السابقتان هي أشكال موجة AM صالحة على حد سواء ؛ يتم نقل إشارة النطاق الأساسي بأمانة في كلتا الحالتين. يمكن بسهولة إزالة أي إزاحة DC المتبقية بعد إزالة التشكيل بواسطة مكثف متسلسل. (سيغطي الفصل التالي إزالة التشكيل).

انظر أيضا: >>ما هو الفرق بين AM و FM؟

مجال التردد
كما ناقشنا من قبل ، فإن تطوير الترددات اللاسلكية يستخدم على نطاق واسع تحليل مجال التردد. يمكننا فحص وتقييم إشارة معدلة من خلال قياسها باستخدام محلل الطيف ، ولكن هذا يعني أننا بحاجة إلى معرفة الشكل الذي يجب أن يكون عليه الطيف.

لنبدأ بتمثيل مجال التردد لإشارة حامل:

هذا هو بالضبط ما نتوقعه للناقل غير المعدل: ارتفاع واحد عند MHz 10. الآن دعونا نلقي نظرة على طيف الإشارة التي تم إنشاؤها بواسطة السعة التي تعدل الموجة الحاملة مع جيب ترددي ثابت التردد 1 ميجاهرتز.

هنا ترى الخصائص القياسية لشكل الموجة المعدلة للسعة: تم تحويل إشارة النطاق الأساسي وفقًا لتردد الموجة الحاملة. 

انظر أيضا: >>RF تصفية أساسيات دروس 

يمكنك أيضًا التفكير في هذا على أنه "إضافة" ترددات النطاق الأساسي على إشارة الموجة الحاملة ، وهو ما نفعله بالفعل عندما نستخدم تعديل السعة - يظل تردد الموجة الحاملة ، كما يمكنك أن ترى في أشكال موجة المجال الزمني ، ولكن تشكل تغيرات الاتساع محتوى تردد جديد يتوافق مع الخصائص الطيفية لإشارة النطاق الأساسي.

إذا نظرنا عن كثب إلى الطيف المشكل ، يمكننا أن نرى أن القمتين الجديدتين هما 1 ميجاهرتز (أي تردد النطاق الأساسي) أعلاه و 1 ميجاهرتز أقل من تردد الموجة الحاملة:

(في حال كنت تتساءل ، فإن عدم التماثل هو قطعة أثرية لعملية الحساب ؛ تم إنشاء هذه المؤامرات باستخدام بيانات حقيقية ذات دقة محدودة. سيكون الطيف المثالي متناظرًا.)

>>عودة إلى الأعلى

الترددات السلبية
لتلخيص ، إذن ، يترجم تعديل السعة طيف النطاق الأساسي إلى نطاق تردد تتمحور حول تردد الموجة الحاملة. هناك شيء نحتاج إلى شرحه ، على الرغم من ذلك: لماذا توجد ذروتان - واحدة عند تردد الموجة الحاملة بالإضافة إلى تردد النطاق الأساسي ، والأخرى عند تردد الناقل ناقص تردد النطاق الأساسي؟ 

يصبح الجواب واضحًا إذا تذكرنا ببساطة أن طيف فوريير متماثل فيما يتعلق بالمحور ص ؛ على الرغم من أننا غالبًا ما نعرض الترددات الموجبة فقط ، إلا أن الجزء السالب من المحور السيني يحتوي على ترددات سالبة مقابلة. 

يتم تجاهل هذه الترددات السلبية بسهولة عندما نتعامل مع الطيف الأصلي ، ولكن من الضروري تضمين الترددات السلبية عندما نقوم بتغيير الطيف.

يجب أن يوضح الرسم البياني التالي هذا الوضع.

كما ترون ، فإن طيف النطاق الأساسي وطيف الموجة الحاملة متماثلان فيما يتعلق بالمحور y. بالنسبة لإشارة النطاق الأساسي ، ينتج عن هذا طيف يمتد باستمرار من الجزء الموجب من المحور السيني إلى الجزء السالب ؛ بالنسبة إلى شركة النقل ، لدينا ببساطة طفلين ، واحد عند + درجة مئوية والآخر عند درجة حرارة -C. والطيف AM متماثل مرة أخرى: يظهر طيف النطاق الأساسي المترجم في الجزء الموجب والجزء السالب من المحور س.

>>العودة إلىp

وإليك أمر آخر يجب أخذه في الاعتبار: يتسبب تعديل السعة في زيادة عرض النطاق الترددي بعامل 2. نقيس عرض النطاق الترددي باستخدام الترددات الموجبة فقط ، لذا فإن عرض النطاق الأساسي هو ببساطة BWBB (انظر الرسم البياني أدناه). ولكن بعد ترجمة الطيف بأكمله (الترددات الموجبة والسالبة) ، تصبح جميع الترددات الأصلية موجبة ، بحيث يكون عرض النطاق الترددي المعدل 2BWBB.

نبذة عامة
* يتوافق تعديل السعة مع ضرب الموجة الحاملة بإشارة النطاق الأساسي المتحولة.

* يمكن استخدام مؤشر التشكيل لجعل سعة الموجة الحاملة أكثر (أو أقل) حساسية للتغيرات في قيمة إشارة النطاق الأساسي.

* في مجال التردد ، يقابل تشكيل الاتساع ترجمة طيف النطاق الأساسي إلى نطاق يحيط بتردد الموجة الحاملة.

* نظرًا لأن طيف النطاق الأساسي متناظر فيما يتعلق بالمحور y ، فإن ترجمة التردد هذه تؤدي إلى زيادة عامل عرض النطاق بمقدار 2 عامل.

>>العودة إلىp

اترك رسالة 

قائمة الرسالة