Radio AM
Radiowej AM jest sposób nadawania z nadajników wykorzystujących modulację amplitudy . Termin ten określa również odbiorcę, który umożliwia jego odsłuchiwanie. Radio AM jest używane w pasmach nadawczych GO , PO i OC , gdzie zapewnia szerszy zasięg niż radio FM , przy zmniejszonej przepustowości .
Modulacja amplitudy
Pasmo
Modulacji amplitudy jest zmiana amplitudy wielkiej częstotliwości HF, sygnał elektryczny modulowanym niskich częstotliwości BF sygnału elektrycznego, powoduje dodanie do częstotliwości nośnej RF dwóch bocznych (górnej i dolnej), które przenoszą sygnał audio.
Tak więc, jeśli wyemitujemy sygnał audio o częstotliwości 2 kHz na 765 kHz ( na przykład nadajnik Sottens na falach średnich), otrzymamy w sygnale:
- i: dolna wstęga boczna (sygnał modulujący nośna), częstotliwość: 765 - 2 = 763 kHz;
- P: nośna, częstotliwość: 765 kHz;
- s: górna wstęga boczna (nośna + sygnał modulujący), częstotliwość: 765 + 2 = 767 kHz;
- iiPss: Kształt sygnału emitowanego przez analizator widma.
Moc
Kiedy moduluje się nośną w amplitudzie, transmitowana moc wzrasta.
gdzie k jest średnią szybkością modulacji (0 <k <1).
Nadajnik o mocy 100 W (moc nośna) będzie zatem emitować maksymalną moc 150 W, jeśli k = 1:
- nośna 100 W;
- dolna wstęga boczna: 25 W;
- górna taśma boczna: 25 W.
Podczas normalnej pracy średnia szybkość modulacji jest stosunkowo niska. Wynika to z charakteru sygnału dźwiękowego (słowa, muzyka), którego średni poziom jest niski w porównaniu z poziomem maksymalnym.
Struktura nadajnika AM
Powyższy rysunek przedstawia strukturę nadajnika radiowego z modulacją amplitudy:
- nośna wysokiej częstotliwości (na przykład 1 MHz dla transmisji fal średnich) jest generowana przez oscylator, zwany oscylatorem głównym; jego częstotliwość jest stabilizowana przez kwarc;
- sygnał oscylatora jest wzmacniany jednym lub kilkoma stopniami (w zależności od mocy nadajnika) pracującymi w klasie C, tak aby uzyskać dobrą sprawność;
- różne źródła dźwięku, gramofony, odtwarzacze płyt kompaktowych, magnetofony, mikrofony (niepokazane) są podłączone do odpowiedniego wzmacniacza, który koryguje wszelkie nieliniowości częstotliwości przetworników (komórka odtwarzacza, magnetyczna głowica czytająca…);
- sumator służy do łączenia różnych źródeł, dostosowywania ich intensywności, wykonywania efektów ( zanikanie, zanikanie ); ten blok jest również nazywany mikserem;
- sygnał wyjściowy sumatora doprowadzany jest do wzmacniacza audio pracującego w klasie A tak, aby zminimalizować zniekształcenia;
- modulator jest wzmacniaczem mocy; musi być w stanie dostarczyć niezbędną moc do taśm bocznych, tj. maksymalnie 50% mocy nośnej; w celu uzyskania dobrej liniowości i honorowej sprawności często stosuje się wzmacniacz typu push-pull pracujący w klasie B lub AB;
- wzmocniona nośna i wzmocniony sygnał audio są doprowadzane do końcowego stopnia wzmocnienia, zwanego PA ( wzmacniacz mocy ) pracujący w klasie C; najpopularniejszą techniką jest modulacja anodowa, w której sygnał RF jest przykładany do bramki lampy próżniowej (lub podstawy tranzystora), a sygnał audio jest nakładany na sygnał zasilania Vcc ostatniego piętra;
- sygnał wyjściowy PA jest wysyłany do anteny, prawdopodobnie przez linię transmisyjną, jeśli nadajnik i antena są fizycznie oddzielone.
Używane opaski
W Europie , publiczne i komercyjne stacje radiowe nadawane w AM na długie fale ( OL lub przejść lub LW od 150 kHz - 281 kHz ), średniej ( OM lub PO lub MW od 520 kHz - 1620 kHz ) i krótkim ( OC lub SW w dniu 12 pasma od 2300 kHz do 26100 kHz ). W Ameryce Północnej w trybie komercyjnym stacje radiowe z modulacją amplitudy nadają w paśmie 530 kHz - 1710 kHz .
W Europie szerokość kanału w wyżej wymienionych zakresach fal wynosi 9 kHz.
W Ameryce Północnej używane są kanały 10 kHz zamiast 9, jak w Europie. Częstotliwości transmisji wahają się od 530 kHz do 1600 kHz dla pasma standardowego i od 1610 kHz do 1710 kHz dla pasma X ( pasmo rozszerzone ). Jedynym francophone stacji radiowej w paśmie X jest Radio zawodowych, o małej mocy (1 kW) stacja radiowa na celu Haitian wspólnoty z Montrealu . Istnieją również stereofoniczne stacje AM , które wykorzystują pasmo 12 kHz.
W Ameryce Północnej limit mocy dla stacji AM został ograniczony do 50 kW, znacznie niższego limitu niż w Europie.
Struktura odbiornika AM
Odbiór i filtrowanie- Antena: Odbiór zapewnia antena, czyli metalowy drut o długości około 1 metra. Odbiór sygnału jest złożony, ponieważ w przestrzeni rozchodzi się wiele promieniowania elektromagnetycznego: jest to mieszanina modulowanych sygnałów wysyłanych przez różne istniejące nadajniki.
- Równoległy LC dipol : Antena odbiorcza jest czuły na wiele istniejących nadajników radiowych. Dlatego konieczne jest filtrowanie odbieranych sygnałów w celu wybrania nośnej odpowiadającej żądanemu nadajnikowi. Aby wyeliminować zakłócenia i poprawić odbiór, do cewki wprowadza się ferrytowy pręt, który ma bardzo wysoką przenikalność magnetyczną i w ten sposób koncentruje pole magnetyczne. W ten sposób odebrany sygnał jest zwielokrotniany pod względem napięcia o około 8.
Pojawiające się dzięki antenie napięcie na zaciskach dipola LC jest bardzo niskie (kilkadziesiąt miliwoltów), konieczne jest jego wzmocnienie. Wzmocnienie to jest realizowane za pomocą nieodwracającego zespołu wzmacniacza, składającego się ze wzmacniacza operacyjnego i dwóch rezystorów, których wartość zostanie wybrana w zależności od pożądanego współczynnika wzmocnienia.
DemodulacjaDemodulacja amplitudy polega na rekonstrukcji sygnału modulującego z fali o modulowanej amplitudzie. Oto przykład. Odbywa się w dwóch etapach:
- wykrywanie obwiedni: jest to zespół prostownika półfalowego: dioda blokuje ujemne półfale. Napięcie zebrane na przewodniku omowym jest wyprostowanym napięciem modulowanym.
- eliminacja składowej stałej poprzez filtrowanie: operacja polega na dodaniu kondensatora bocznikowego do zacisków przewodu omowego zespołu prostownika.
Ta część zestawu umożliwia wzmocnienie zdemodulowanego sygnału tak, aby był słyszalny z głośnika .
Zalety i wady
Modulacja amplitudy otrzyma jakość zbliżoną do częstotliwości modulacji , jest w przypadku na przykład podnośnej jego telewizor, AM modulowanego, nawet w stereo.
Jednak w przypadku nadawania, gdy szerokość widma modulowanego sygnału jest dwukrotnie większa od największej częstotliwości występującej w sygnale modulującym, szerokość pasma sygnału audio wynosi co najwyżej 4,5 kHz. Jakość audycji radiowych AM jest zatem daleka od standardów „hi-fi” w zakresie szerokości pasma. Ponadto radia AM są słuchane z odległości, na których istotne są zniekształcenia propagacji, które również pogarszają jakość.
Te różne usterki są eliminowane w radiu FM: wystarczająca szerokość pasma w VHF umożliwia przydzielenie 150 kHz do każdej emisji, a emisje są nasłuchiwane w propagacji bezpośredniej.
Radio AM zajmuje tylko widmo ograniczone do dwukrotności maksymalnej częstotliwości obecnej w nadawanym sygnale, w przeciwieństwie do FM . Odbiór programów wysokiej jakości jest możliwy do odległości 1000 km przy średniej częstotliwości i umożliwia nadawanie informacji poza oceanami w pasmach HF (1 MHz do 30 MHz), dzięki szczególnemu rozchodzeniu się tych fal przez odbicie na zjonizowane warstwy atmosfery.