انواع مدولاسیون

[Mehdi.Aref 26781]

این مقاله در مورد آشنایی با مدولاسیون های ppwm , spwm و pwm می باشد که به صورت PDF تهیه شده است. امیدوارم به دردتون بخوره.

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[samaneh66 10265]

مدولاسيون:

در انواع وسيعي از سيستم هاي مهندسي مفهومي بنام مدولاسيون نقشي محوري ايفا مي نمايد. در حالت كلي ، يك سيستم مدولاسيون سيستمي است كه در آن سيگنالي جهت كنترل پارامتري از سيگنالي ديگر بكار گرفته مي شود .

از ميان كاربردهاي مدولاسيون دامنه ، بكار گيري آن در سيستم هاي مخابراتي از اهميت خاصي برخوردار است . بطور معمول براي هر يك از انواع كانالهاي مخابراتي محدوده اي از فركانس وجود دارد كه براي ارسال سيگنال مناسبترين محدوده بشمار مي رود . به عنوان مثال ، جو به سرعت سيگنالهاي واقع در محدوده فركانسي صوتي ( 10Hz تا 20Hz ) را تضعيف مي كند، در حاليكه سيگنالهاي واقع در محدوده فركانسهاي بالاتر را تا فواصل زيادي منتسر مي كند.

بدين لحاظ ،ارسال سيگنالهاي صوتي مانند صحبت و يا موسيقي از طريق كانالهايي كه از انتشار در جو زمين استفاده مي كنند ، به كمك يك سيستم مدولاسيون كه سيگنال مورد نظر را بر يك سيگنال حامل فركانس بالا سوار مي كند ، صورت مي گيرد . يكي از سيستم هاي مدولاسيون معمول براي اين منظور " مدولاسيون دامنه سينوسي" است كه در آن سيگنال حاوي اطلاعات ، مثلأ صحبت و يا موسيقي ، به منظور ايجاد تغيير در دامنه يك سيگنال حامل سينوسي كه فركانس آن در محدوده مناسب قرار دارد ، بكار مي رود .

با بكار گيري سيستم هاي مدولاسيون ، ارسال همزمان بيش از يك سيگنال با طيفهاي رويهم افتاده نيز از طريق يك كانال مشترك امكان پذير است ، به اين عمل مولتي پلكس كردن گفته مي شود.

كاربرد ديگري از اصول مدولاسيون دامنه در فرايندي است كه طي آن قطاري از پالسهاي مستطيلي با فواصل و اندازه هاي مساوي در سيگنال حاوي اطلاعات ضرب مي شود ، به اين فرايند مدولاسيون دامنه پالس گفته مي شود . اين روش مدولاسيون ، علاوه بر اينكه خود داراي اهميت زيادي در سيستم مخابراتي است ، ارتباط نزديكي نيز با مفهوم نمونه برداري دارد. بر اساس اين مفهوم تحت شرايطي خاص يك سيگنال مي تواند توسط آن كه با فواصل زماني مساوي از يكديگر قرار دارند معرفي شود.

كاربرد عمده مدولاسيون دامنه در سيستم هاي پيوسته در زمان و در تبديل سيگنالهاي پيوسته در زمان به سيگنالهاي گسسته در زمان است . انواع مهم ديگري از مدولاسيون نيز وجود دارد؛ مثلأ مدولاسيون فركانس و يا فاز سينوسي ، كه در آن سيگنال حاوي اطلاعات براي تغيير فركانس و يا فاز يك حامل سينوسي حول يك فركانس مركزي به كار گرفته مي شود .

[samaneh66 10265]

مدولاسیون در مهندسی عبارت است از سوار کردن سیگنال اطلاعات (سیگنال باند پایه[۱] یا پیام) بر روی سیگنال معمولاً فرکانس بالاتری (سیگنال حامل[۲]) به منظور افزایش برد سیگنال و بهره‌وری انتقال و استفاده بهتر از پهنای باند کانال. در مدولاسیون یکی از خواص سیگنال حامل (مثلاً دامنه، فرکانس، فاز یا ...) با توجه به تغییرات سیگنال پیام تغییر داده می‌شوند.

[samaneh66 10265]

انواع مدولاسیونمدولاسیون انواع مختلفی دارد. همچنین مدولاسیون به انواع آنالوگ و دیجیتال هم تقسیم می‌شود. برای اشاره به مدولاسیون‌های دیجیتال بیشتر از اصطلاح کلیدزنی (Keying) استفاده می‌شود.در مدولاسیون سیگنال فرکانس بالا (حامل) بر اساس سیگنال پیام تغییر داده می‌شود. سیگنال حامل خواص مختلفی دارد که می‌تواند بر اساس سیگنال پیام تغییر داده شوند و از این رو انواع مختلفی از مدولاسیون پدید می‌آید.مدولاسیون دامنه (AM): سطح یا دامنهٔ سیگنال حامل بر اساس تغییرات سیگنال پیام تغییر داده می‌شود. مدولاسيون فركانس (FM): فركانس سيگنال حامل بر اساس تغییرات سیگنال پیام تغییر داده می‌شود. مدولاسيون فاز (PM): فاز سيگنال حامل بر اساس تغییرات سیگنال پیام تغییر داده می‌شود.

[samaneh66 10265]

ضرورت مدولاسیوناز پهنای باند استفاده‌ای بهینه شود و هر پیام در کانال خاصی قرار گیرد. مسافت انتقال پیام (که در فرکانس‌های پایین کم است.) افزوده شود. اگر کانال مخابراتی شامل فضای آزاد باشد در این صورت برای انتشار و دریافت سیگنال آنتن‌هایی مورد نیاز است طول این آنتن‌ها متناسب با طول موج سیگنال فرستاده شده‌است. بسیاری از سیگنال‌های صوتی دارای مولفه فرکانسی ۱۰۰ هرتز یا پایین تر هستند. برای ارسال این سیگنال‌ها اگر سیگنال مستقیما انتشار یابد به آنتن‌هایی با طول حدود ۳۰۰km نیاز است. اما اگر از مدولاسیون برای سوار کردن سیگنال بر روی یک فرکانس حامل مثلاً ۱۰۰Mhz استفاده کنیم در این صورت طول آنتن‌ها حدود یک متر خواهد بود.

[samaneh66 10265]

مدولاسیون کد پالس یک شیوه کدگذاری رقمی*[۱] سیگنال آنالوگ *[۲] در مخابرات است. در این مدولاسیون بزرگی سیگنال در فواصل زمانی ثابت و مساوی اندازه‌گیری شده و سپس کوانتیزه می‌شود. نتیجهٔ کوانتیزه‌کردن سیگنال آنالوگ به صورت عضوی از مجموعه‌ای محدود قابل نمایش است (به عنوان نمونه عددی بین ۰ تا ۲۵۵). از آن‌جا که اعضای این مجموعه با عددی صحیح قابل بیان‌اند می‌توان از روش‌های متداول مخابرات دیجیتال برای ذخیره‌سازی، مقاوم‌سازی نسبت به خطا و ارسال سیگنال بر کانال مخابراتی استفاده کرد. از کدینگ پی‌سی‌ام در تلفن‌های دیجیتال، سیستم‌های صوتی دیجیتال، صدای کامپیوتر و برخی پخش‌کننده‌های صوت دیجیتال استفاده می‌شود.کیفیت نتیجهٔ این مدولاسیون به دو عامل بستگی دارد: سرعت نمونه‌برداری و تعداد سطوح کوانتیزه‌کردن. شرط لازم برای سرعت‌نمونه‌برداری این است که فرکانس نمونه‌برداری بیش‌تر از فرکانس نایکوئیست سیگنال آنالوگ باشد. هم‌چنین با افزایش تعداد سطوح کوانتیزه‌کردن سیگنال دیجیتالِ معادل تقریب به‌تری از سیگنال آنالوگ اولیه خواهد بود. در مدولاسیون کد پالس استفاده‌شده در ‌سی‌دی‌های صوتی فرکانس نمونه‌برداری ۴۴٫۱کیلوهرتز و تعداد سطوح کوانتیزه‌کردن ۶۵۵۳۶ (معادل ۱۶ بیت) است

[samaneh66 10265]

منزل یا خودروی خود نشسته‌اید. رادیو را روشن می‌کنید تا به آن گوش دهید، گوینده رادیو در حال اعلام ساعات پخش برنامه‌ها وفرکانس رادیویی ایستگاه مربوطه است، " موج FM ، ردیف ......،موج AM فركانس ......... مگاهرتز".تا به حال فكر كرده‌اید كه AM و FM یعنی چه؟چه تفاوتی دارند واصلا" به چه کار می آیند؟ سرویس پخش همگانی یا Broad casting به معنای انتشار و ارسال صدا و یا تصویر (یا هر دو )به تعداد زیادی از گیرنده‌ها رادیو و یا تلویزیونی گفته می‌شود. در ایالات متحده اولین ایستگاه رادیویی پخش همگانی در سال1920 آغاز به کار نمود واز دو سال بعد از آن رفته رفته ایستگاه رادیویی تجاری کار خود را شروع کردند. این روند همچنان ادامه یافت تا اینكه در سال ‌2003 تعداد ایستگاه‌های تجاری به 804/4 ایستگاه، تنها باند در AMرسید.جالب آن كه تعداد ایستگاه‌های FM در سال 1983 از ایستگاه‌های AM پیشی گرفت، چنان كه تا سال 1998 تعداد آنها به 6179 ایستگاه تجاری و 2400 ایستگاه غیر تجاری رسید. از طرف دیگر پخش همگانی تلویزیونی نیز که در همان دهه1920 آغاز به کارکرده بود، با مصادف شدن با جنگ جهانی دوم، دستخوش اختلال و رشدکند شد اما امسال تا سال 1996 تعداد ایستگاه‌های پخش تلویزیونی تجاری به 1340 و غیر تجاری به 600 ایستگاه رسید.* ماهیت روشهای مدولاسیون AM وFM فرض کنید یک سر طنابی را به یک درخت گره زده‌ایم و سر دیگر را 20 متر دورتر در دست گرفته اید. درصورتی که شما دستتان(که طناب را با آن گرفته اید) به سمت بالا و پایین حرکت دهید، طناب در هوا با حرکات موج مانند بالا و پایین می‌رود و دامنه حرکات آن به یک میزان (بالا و پایین)تغییر می‌کند، خواه سرعت حرکت دست شما کم یا زیاد باشد.این حرکات نوسانی را به اصطلاح، حالتی از مدوله‌سازی فركانسی یا FM1 می‌نامند. در امواج رادیویی نیز این نوسانات تشکیل "امواج حامل2" راخواهند داد.در مقابلFM روش دیگری وجود دارد که طی آن امواج حامل بر اساس تغییرات مقادیر دامنه امواج شکل می‌گیرندکه به این حالت مدولاسیون دامنه یاAM گفته می‌شود. این در حالیست که مقادیر اختلاف تغییرات در دامنه یکسان نبوده و دائما با یکدیگراختلاف داشته باشند.بنابراین در شیوهAM در یک بازه زمانی دامنه امواج حامل دچار تغییرات می‌گردد در حالی که فرکانس ثابت وپایدار می‌ماند ولی در شیوه FM در یک بازه زمانی دامنه امواج حامل ثابت بوده ولی فرکانس آن متغییراست.(البته در حد بسیار کم).در روش AM نرخ یا میزان تغییرات دامنه امواج بستگی به نوسانات و زیر و بم صدای ارسالی خواهد داشت.در FM نیز میزان تغییرات فركانس امواج حامل وابسته به نوسانات و زیر و بم صدا خواهد بود. در روش مدولاسیونFM صداهای آهسته و حد پایین محو نشده و از بین نمی رود، چرا که سیگنالهای FM هر تن صدا را بر روی فركانس جداگانه ارسال می‌كند،به طوری که در هر لحظه دو فرکانس مختلف را با یکدیگر ترکیب و همزمان ارسال می‌نماید که اصطلاحا به آن استریو می‌گویند و از این جهت کیفیت بسیار بالاتری نسبت به فروش AM خواهد داشت. ازسوی دیگرارسال امواج AM نسبت به FMازسهولت بیشتری برخورداراست چراکه این امواج پیچیدگی‌های کمتری نسبت به FM دارند.در مقابل، کیفیت خوب سیگنالها‌یFM كه ناشی از دو فركانسی بودن وپیچیدگی‌های‌ فرایند پخش آن است، دارای معایبی نیز است از جمله آن که این امواج در فواصل دور قابل دریافت نیستند و زودتر دچار افت خواهند شد. اما در عوض سیگنالهای ساده AM به‌راحتی تا فواصل بسیار دور نفوذ کرده و قابل در یافت از سوی گیرنده هستند. پس به شکل خلاصه دریافتیم كه امواج FM دارای كیفیت بالاتر ولی برد كوتاه‌تر هستند و امواجAM دارای کیفیتی متوسط، اما برد بالاتری نسب به FM هستند. * مدولاسیون AM مدولاسیون AM یکی از روش های پخش امواج رادیویی است که تقریبا در مدتی نزدیک به3/2 ازقرن بیستم، رایج‌ترین شیوه پخش امواج رادیویی خصوصا پخش همگانی بوده وهم اکنون نیزاستفاده وسیعی دارد. این شیوه بیشتر توسط ایستگاه‌های رادیویی که رویکرد پخش اخبار داشته ویا اغلب حجم مطالب مورد انتشارآنها را "صحبت کردن" تشکیل می دهد، مورد استفاده واقع می گردد .این درحالی است که ایستگاه‌های رادیویی عمومی وپخش موسیقی در دهه‌های اخیر ازشیوه پخش FM استقبال نمودند.روشAM تا قبل از جنگ جهانی اول برای ایستگاه‌های رادیویی کلامی و موسیقی استفاده می شد، اما در دهه بعد از جنگ اول جهانی فعالیت این ایستگاه ها به اوج خود رسید.اولین ایستگاه رادیوییAM (تجاری) در 1920درپنسیلوانیای آمریكاآغاز به کار کرد. موسس این ایستگاه شخصی به نام "فرانک كان راد " بود.برنامه‌های این ایستگاه در ابتدا شامل نمایش‌نامه‌ها، برنامه‌های طنز و سر گرمی وتا حدودی اخبار وموسیقی بود. انتشار امواج رادیویی AM بر روی چند باند فر کانسی مختلف به شرح زیر انجام می‌گیرد:موج بلند (lw):153-279 khz موج متوسط (mw):530-1.710 khz موج کوتاه (sw):2.300-26.100 khzکه موج کوتاه آن ( SW) خود به چندین تکه باند کوچکتر تقسیم بندی می شود. تخصیص این باندها در وهله اول بر اساس تصمیم "ITU " یا اتحادیه بین المللی مخابرات (بخش تنظیم مقررات رادیویی) و در مراحل بعدی بر اساس سازمان‌های تنظیم مقررات ملی هر کشور انجام می‌گیرد. برای مثال در کشور ما، سازمان تنظیم مقررات و ارتباطات رادیویی و در ایالات متحده، FCC یا کمیسیون فدرال ارتباطات عهده‌دار انجام این تقسیم بندی و تخصیص هستند. - موج بلند ( LW ): این باند برای انتشار امواج رادیویی ایستگاه های تجاری در اروپا، آفریقا، آسیا، واسترالیا(هرسه منقطه ITU ) مورد استفاده قرار دارد.این در حالیست که در کشور آمریکا این باند به عنوان پشتیبان یا باند رزرو برای باند مسیریابی هوا نوردی در نظر گرفته شده است. - موج متوسط (MW ): یکی از رایج‌ترین باندهای پخش امواج در ایستگاه‌های رادیویی AM است. - موج كوتاه (SW) : توسط ایستگاه‌هایی به کار می‌رود که قصد انتشار امواج خود را به فواصل بسیار دورتر از محل ایستگاه دارند.صدای دریافتی از این امواج در فواصل دورتر دارای کیفیت کمتری نیز خواهد بود. امواج متوسط وكوتاه باندAM ، در شب و روز رفتار و اثرات متفاوتی را از خود نشان می‌دهند. در طول روز سیگنالهای AM بوسیله امواج (انتشار ) زمینی منتقل می‌شوند. در انعکاس از زمین امواج AM، سیگنالها قادرند تا چند صد كیلومتری ایستگاه ارسال شوند واین در حالی است که این امواج بعد از غروب آفتاب بر اساس تغییرات لایه یونسفر جو به شیوه انتشار آسمانی منتقل می‌گردند که در این حالت امواج منتشر شده از ایستگاه تا فواصل دورتری نسبت به روز قابل ارسال و دریافت خواهند بود. سیگنالهای رادیوییAM در فضاهای شهری می‌توانند براحتی توسط ساختمانهای مرتفع وآسمان خراش‌ها گسیخته ومختل شوند. به علاوه دیگر منابع انتشار امواج رادیویی نیز می توانند اثرات مخرب و نامطلوبی بر فرایند انتقال این امواج بر جای گذارند. قسمت بالای شکل (1) نشان دهنده سیگنال صوتی است که بر روی امواج حامل سوار شده وبه صورتAM تلفیق می‌شوند. در قسمت پایین همین شکل نتیجه تلفیق دو موج یاد شده نشان داده شده است و در حقیقت موج خروجی از فرستنده AMبه شکل نهایی فوق در خواهد آمد. بنابر این یک فرستنده AM دستگاهی است كه با تلفیق و سوار كردن سیگنالهای صوتی بر روی امواج حامل، یك موج AM را تشکیل داده و از طریق آنتن، آن را منتشر می‌نماید.یك گیرنده‌ AM نیز مجهز به یك قسمت ***** و یك قسمت آشكارساز می‌باشد كه عمل جداسازی سیگنالهای صوتی از امواج حامل و آشكار نمودن آنها را برعهده دارد. * مدولاسیون FM " ادوین آر مستر انگ " یک مخترع و مهندس الکترونیک در آمریکا بود. وی در سال 1890 به دنیا آمد، مهندسی خود را از دانشگاه کلمبیا گرفت. وی همچنین یکی از فعالیترین مخترعین در عصر رادیو بود، به طوری که "مدولاسیون فرکانسی " رادیو یا (FM ) بزگترین اختراع وی به شمار می‌رود از دیگر اختراعات ادوین در دوران دانشکده، اختراع سیستم احیا کننده مدار درسال 1914بود.با این حال حقیقت غم انگیز در مورد او این بود که بسیاری از اختراعات وی بعداز مرگش به نام دیگران ثبت شد. اما آرمسترانگ در سال 1933روش مدولاسیون فرکانسی رابه نام خود ثبت کرد.مزیت این روش در زمینه انتقال اصوات بوسیله امواج رادیویی، درکیفیت و وضوح بالاتر آن نسبت به روشهای AM و قبل از آن بود. آرمسترانگ پس از موفقیت در آزمایشهای مقدماتی توانست تا نظر FCC را برای اختصاص یك باند ویژه رادیویی به نام FM جلب کند این باند ابتدا در محدوده 42 الی 50mhقرار داشت. نخستین ایستگاه رادیو پخش همگانی FMدر سال 1937با مجوز کمیته ملی ارتباطات آمریکا (FCC)، با علامت (W1xoj )آغاز به کار کرد. در آن زمان رادیوهای FM هنوز در محدوده فركانسی 42 تا50 مگاهرتزکار می‌کردند، که پس ازجنگ جهانی دوم، کمیته در 27 ژوئن 1945،گستره فرکانسی FM را به 88 الی MHZ 106 تغییر داد.این تغییر به منظور جلوگیری ازتداخل‌های رادیویی و همچنین افزایش ظرفیت كانالها انجام شد.به علاوه این تغییر، باعث تحمیل هزینه‌های زیادی به ایستگاه‌های پخشFM به علت تعویض تجهیزات قدیمی خود با تجهیزات پخش بر روی باندجدیدFM شد.در کشور ما ایستگاه‌های رادیویی پخش همگانی FM در محدوده فركانسی 88 الی 108 مگاهرتز یعنی با گستره‌ای برابر 20 مگاهرتز كار می‌كنند. این گستره تقریبا به 100 کانال تقسیم شده است، هر کانال با گستره‌ای برابر . 0/2 mhzنمایشگر سیگنالهای صوتی سوارشده بر روی امواج حامل درروش FM است و قسمت پایین آن در واقع نشان دهنده نتیجه نهایی ترکیب فوق بوده وسیگنال خروجی FM را نشان می‌دهد. روش FM نسبت به AM پهنای باند بیشتری را نیاز دارد، اما در مقابل سیگنالهای FM نسبت بهAM از نظر تداخل محفوظ‌تر و قوی‌تر می‌باشند. همچنین در برابر پدیده محو شدگی نیز مقاومت بیشتری خواهند داشت.برای دریافت امواج FM می‌بایست از یك گیرندهFM استفاده نمود و برای شنیدن هر کانال باید گیرنده را دقیقا بر روی فرکانس مرکزی هر کانال تنظیم کرد.برای مثال بالاترین کانال پهنایی برابر 8/107 مگا هرتز الیMHZ108 را در بر می‌گیرد، بنابراین بسامد مرکزی آن 9/107مگا هرتز استایستگاه‌های پخش همگانی FM در کشورهای مختلف از توان خروجی بسیار بالایی درحدKW100 (كیلو وات ) ویا حتی بیشتر استفاده می‌شود با چنین توانی امواج رادیویی تا فواصل 160کیلومتری از ایستگاه فرستنده بخوبی قابل دریافت و شنیدن هستند. توان خروجی برخی از ایستگاه‌ها حتی تا 300 یا 500 کیلو وات نیز افزایش می‌یابد.

[رویای ماه 865]

مدولاسيون:

در انواع وسيعي از سيستم هاي مهندسي مفهومي بنام مدولاسيون نقشي محوري ايفا مي نمايد. در حالت كلي ، يك سيستم مدولاسيون سيستمي است كه در آن سيگنالي جهت كنترل پارامتري از سيگنالي ديگر بكار گرفته مي شود.

اگر کانال مخابراتی شامل فضای آزاد باشد در این صورت برای انتشار و دریافت سیگنال آنتن هایی مورد نیاز است طول این آنتن ها متناسب با طول موج سیگنال فرستاده شده است. بسیاری از سیگنال های صوتی دارای مولفه فرکانسی ۱۰۰ هرتز یا پایین تر هستند. برای ارسال این سیگنال ها اگر سیگنال مستقیما انتشار یابد به آنتن هایی با طول حدود ۳۰۰km نیاز است. اما اگر از مدولاسیون برای سوار کردن سیگنال بر روی یک فرکانس حامل مثلا ۱۰۰Mhz استفاده کنیم در این صورت طول آنتن ها حدود یک متر خواهد بود.

انواع مدولاسیون

• مدولاسیون دامنه (AM)

• مدولاسیون فرکانس (FM)

• مدولاسیون فاز(PM)

[رویای ماه 865]

مدولاسيون AM

مدولاسيون AM یکی از روشهای پخش امواج رادیویی است که تقریبا در مدتی نزدیک به3/2 ازقرن بیستم، رایج‌ترین شیوه پخش امواج رادیویی خصوصا پخش همگانی بوده وهم اکنون نیزاستفاده وسیعی دارد. این شیوه بیشتر توسط ایستگاه‌های رادیویی که رویکرد پخش اخبار داشته ویا اغلب حجم مطالب مورد انتشارآنها را (صحبت کردن) تشکیل می دهد، مورد استفاده واقع می گردد . این درحالیست که ایستگاه‌های رادیویی عمومی وپخش موسیقی در دهه‌های اخیر ازشیوه پخش FM استقبال نمودند.روشAM تا قبل از جنگ جهانی اول برای ایستگاه‌های رادیویی کلامی و موسیقی استفاده می شد، اما در دهه بعد از جنگ اول جهاني فعاليت اين دستگاه‌ها به اوج خود رسيد.

.

فرض کنید یک موج حامل(کریر1) سینوسی (C(t توسط رابطه ی زیر تعریف می شود :

C(t) = Ac . Cos(2π fc t) (1)

که Ac دامنه ی حامل و fc فرکانس حامل است. جهت ساده سازی توضیحات البته بدون تغییر در نتایج حاصل و یافته های بدست آمده، فاز موج حامل در رابطه ی (1) را صفر در نظر می گیریم. فرض کنید (m(t یک سیگنال باند پایه است که حاوی مشخصه های پیام است. منبع موج حامل (C(t بطور فیزیکی مستقل از منبع تولید (m(t است. مدولاسیون دامنه (AM) بعنوان رویه ای تعریف می شود که در آن دامنه ی موج حامل (C(t بطور خطی در حوالی مقدار متوسط سیگنال باند پایه ی (m(t تغییر می کند. بنابراین یک موج AM در کلی ترین فرم خود بعنوان تابعی از زمان، مانند رابطه ی زیر بیان می شود:

S(t) = Ac [1+kam(t)] Cos(2π fc t) (2)

که ka ثابتی است که حساسیت دامنه ی مدولاتور تولید کننده ی (S(t خوانده می شود. معمولاً دامنه ی حامل Ac و دامنه ی سیگنال پیام (m(t بر حسب ولت اندازه گیری می شوند که در این صورت ka بر حسب معکوس ولت (1- Volt) اندازه گیری می شود.

[pegah 733]

تكراري كاشكي داخل قسمت مدولاسيون ميذاشتي تا تالار شلوغ نشه

[رویای ماه 865]

شروط مورد نیاز در مدولاسیون دامنه

 

شکلa سیگنال باند پایه ی (m(t و اشکال 1b و 1c موج AM رابطه ی(2) را برای دو مقدار حساسیت دامنه ka و دامنه ی حامل Ac=1Volt نشان می دهد. مشاهده می کنیم که پوش (C(t ضرورتاً مشابه سیگنال پیام (m(t است اگر دو شرط ارضاء شوند:

♦دامنه ی (kam(t همیشه کمتر از یک باشد، یعنی:

|kam(t)|

 

این وضعیت در شکل 1b نمایش داده شده است؛ و تضمین می نماید که تابع 1+kam(t)

همیشه مثبت است، و از اینرو پوش نیز یک تابع مثبت است. پوش (S(t را می توان به صورت Ac[1+kam(t) ] بیان نمود.

هنگامیکه حساسیت دامنه ka مدولاتور به قدر کافی بزرگ باشد که به ازای مقادیری از t داشته باشیم :

|kam(t)| > 1

موج حامل مدولاسیون اضافی شده و در مواقع عبور از صفر 1+kam(t) شاهد وارونگی فاز حامل خواهیم بود. آنگاه اعوجاج پوش در موج مدوله شده دیده می شود که در شکل 1c آن را مشاهده می نمایید. پس واضح است که با جلوگیری از مدولاسیون اضافی، در تمام زمانها یک رابطه ی یک به یک میان پوش موج AM و موج مدوله کننده ابقاء می شود. مقدار ماکزیمم مطلق (kam(t ضربدر 100 را درصد مدولاسیون می گویند.

♦ فرکانس کریر fc بسیار بزرگتر از بالاترین مولفه ی فرکانسی(W) سیگنال پیام (m(t باشد، یعنی،

fc >> W (4)

به W پهنای باند پیام می گویند. اگر شرط رابطه ی(4) ارضاء نشود، نمی توان پوش را بطور رضایت بخشی تصور(و آشکار) نمود.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[رویای ماه 865]

تحلیل تبدیل فوریه

 

از رابطه ی(2) تبدیل فوریه ی موج AM را بصورت زیر بدست می آوریم

 

S(f) = Ac/2 . [δ(f-fc) + δ(f+fc)] + kaAc/2 . [M(f-fc) + M(f+fc)]

 

در نظر بگیرید که سیگنال پیام مانند شکل 2a در بازه ی -W ≤ f ≤ W محدود است. شکل طیف نشان داده شده در این شکل فقط بمنظور نمایش است. از رابطه ی (5) هنگامی که fc>W باشد شکل طیف (m(t موج AM همانند شکل 2b است. این تابع شامل دو تابع ضربه(دلتا یا دیراک) در fc±است که با فاکتور AC/2وزن دهی شده اند و دو نسخه از طیف باند پایه به اندازه ی fc± جابجا شده اند و با ضریب kaAc/2 تغییر مقیاس در دامنه دارند. از طیف شکل 2 متوجه نکات زیر می شویم:

●بعنوان نتیجه ی رویه ی مدولاسیون، طیف سیگنال پیام (m(t برای فرکانسهای منفی، که از W- تا صفر گسترده بود، بطور کامل در فرکانسهای مثبت مرئی (قابل اندازه گیری) شده است، و مشخص می کند که فرکانس حامل، شرط fc>W را ارضاء نموده است؛ در این باره به اهمیت ایده ی فرکانسهای "منفی" اتکا نمودیم.

 

 

●برای فرکانسهای مثبت، قسمتی از طیف AM که بالاتر از فرکانس حامل قرار گرفته است را کنارباند بالا و قسمت پایین تر را کنارباند پایین نامند. برای فرکانسهای منفی عکس این قضیه صادق است، یعنی کنارباند بالا به قسمتی از طیف سیگنال AM گفته می شود که پایین تر از فرکانس fc-قرار دارد و به قسمت بالاتر نیز کنارباند پایین گفته می شود. شرط fc>W تضمین می نماید که کنار باندها همپوشانی نداشته باشند.

●برای فرکانسهای مثبت، بیشترین مولفه ی فرکانسی موج AM برابر fc+W و کمترین آن fc-W است. اختلاف بین این دو فرکانس، پهنای باند انتقال BT را برای یک موج AM تعریف می کند که دقیقاً دو برابر پهنای

باند پیام است .

 

انتشار امواج راديويي AM بر روی چندباند فر کانس مختلف به شرح زیر انجام می‌گیرد:

1- موج بلند (LW):153-279 kHz

2- موج متوسط (MW):530-1.710 kHz

3- موج کوتاه (SW):2.300-26.100 kHz

 

تخصيص این باندها در وهله اول بر اساس تصمیم ITU یا اتحادیه بین المللی مخابرات (بخش تنظیم مقررات رادیویی) و در مراحل بعدی بر اساس سازمان‌های تنظیم مقررات ملی هر کشور انجاممي‌گيرد. برای مثال در کشور ما،

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

و در ایالات متحده،

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

عهده‌دار انجام این تقسیم بندی و تخصیص می‌باشند.

1- موج بلند ( LW ): این باند برای انتشار امواج رادیویی ایستگاههای تجاری در اروپا، آفریقا، آسیا، واسترالیا مورد استفاده قرار دارد. این در حالیست که در کشور آمریکا این باند به عنوان پشتیبان یا باند رزرو برای باند مسیریابی هوا نوردی در نظر گرفته شده است.

2 - موج متوسط (MW ): یکی از رایج‌ترین باندهای پخش امواج در ایستگاه‌های راديويي AM است.

3 - موج كوتاه (SW) : توسط ایستگاه‌هایی به کار می‌رود که قصد انتشار امواج خود را به فواصل بسیار دورتر از محل ایستگاه دارند.

امواج متوسط وكوتاه باندAM ،در شب و روز رفتار و اثرات متفاوتی را از خود نشان می‌دهند. در طول روز سیگنالهای AMبوسیله امواج (انتشار) زمینی منتقل می‌شوند. در انعکاس از زمین امواج AM، سيگنالها قادرند تا چند صد كيلومتري ايستگاه ارسال شوند واین در حالیست که این امواج بعد از غروب آفتاب بر اساس تغییرات لایه یونسفر جو به شیوه انتشار آسمانی منتقل می‌گردند که در این حالت امواج منتشر

 

شده از ایستگاه تا فواصل دورتری نسبت به روز قابل ارسال و دریافت خواهند بود. سیگنالهای رادیوییAMدر فضاهای شهری می‌توانند براحتی توسط ساختمانهای مرتفع وآسمان خراش‌ها گسیخته ومختل شوند. به علاوه دیگر منابع انتشار امواج رادیویی نیز می توانند اثرات مخرب و نامطلوبی بر فرآیند انتقال این امواج بر جای گذارند.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[رویای ماه 865]

مزایا و محدودیت های مدولاسیون دامنه

مدولاسیون دامنه قدیمی ترین روش مدولاسیون است. بزرگترین مزیت آن، پیاده سازی ساده ی آن است.

●در فرستنده، مدولاسیون دامنه با استفاده از یک وسیله ی غیرخطی صورت می گیرد. برای مثال در مدولاتور قطع و وصلی15نشان داده شده در شکل 3، ترکیب جمع سیگنال پیام و موج حامل به یک دیود اعمال می شود. دامنه ی حامل بقدری بزرگ است که دیود را روشن نگه دارد. تحلیل فوریه ی ولتاژ دو سر بار مقاومتی، تولید مولفه ی AM را نشان می دهد که می تواند از طریق یک ***** میانگذر جدا شود.

 

 

●در گیرنده نیز دمدولاسیون دامنه، با استفاده از یک وسیله ی غیرخطی صورت می پذیرد. برای مثال، ممکن است از یک مدار ساده و هنوز بسیار موثر به نام آشکارساز پوش16 استفاده نماییم که در شکل 4 نشان داده شده است. مدار شامل یک دیود سری با مجموعه ی خازن و مقاومت موازی است.

 

نمونه های این مدار را اغلب در گیرنده های رادیویی AM می توان یافت. اگر فرکانس حامل به اندازه ی کافی بزرگ باشد و درصد مدولاسیون کمتر از 100% باشد، خروجی دمدولاتور در دو سر بار مقاومتی شباهت زیادی با پوش موج AM ورودی دارد، از این رو این مدار را "آشکارساز پوش" می نامند.

بیاد داشته باشید که به هرحال توان ارسالی و پهنای باند کانال، دو منبع مخابراتی بسیار مهم هستند و باید بصورت موثری استفاده شوند(درست خرج شوند!.)

 

 

 

از این مفهوم در می یابیم که فرم استاندارد مدولاسیون دامنه با تعریف معادله(2) از دو محدودیت اساسی تحت فشار است:

1. مدولاسیون دامنه هدر دهنده ی توان است. موج حامل کاملاً مستقل از سیگنال حاوی اطلاعات است. پس ارسال موج حامل یک اتلاف توان را ارائه می دهد، و بدین معنی است که در مدولاسیون دامنه، تنها کسری از تمام توان ارسالی متأثر از (m(t است.

2. مدولاسیون دامنه هدر دهنده ی پهنای باند است. کنارباندهای بالا و پایین یک موج AM بطور واحدی با یکدیگر تناسب دارند که از طریق تقارن آنها حول فرکانس مرکزی بدست می آید؛ از اینرو، با داشتن دامنه و فاز یکی، می توان دیگری را بطور یکتایی مشخص نمود. این بدان معناست که تا جاییکه به ارسال اطلاعات مربوط می شود، تنها یک کنار باند مورد نیاز است، و در نتیجه کانال مخابراتی مورد نیاز تنها به اندازه ی پهنای باند سیگنال باند پایه است. از این لحاظ، مدولاسیون دامنه اتلاف کننده ی پهنای باند است که نیازمند پهنای باند انتقالی تا دو برابر پهنای باند پیام است.

برای غلبه بر این مشکلات، باید تغییرات مشخصی را صورت دهیم: حذف حامل و تغییر در کنارباندهای موج AM. طبیعتاً این تغییرات منجر به افزایش پیچیدگی سیستم خواهند شد. در اصل ما پیچیدگی سیستم را در مقابل استفاده ی بهینه از منابع مخابراتی می پذیریم.

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[zzaaqq 11]

تشکرتشکر

[mohsen 88 10106]

(( در منزل یا خودروی خود نشسته‌اید. رادیو را روشن می‌کنید تا به آن گوش دهید، گوينده راديو در حال اعلام ساعات پخش برنامه‌ها وفرکانس رادیویی ایستگاه مربوطه است، پخش برنامه‌ها و فركانس راديويي ايستگاه مربوطه است، " موج FM ، رديف ......، موج AM فركانس ......... مگاهرتز".

تا به حال فكر كرده‌ايد كه AM و FM يعني چه؟چه تفاوتی دارند واصلا" به چه کار می آیند؟

دراین شماره، شما را با دو روش رایج مدولاسیون امواج رادیویی ومختصری هم " سرويس پخش همگاني " آشنا مي‌كنيم.))

سرويس پخش همگاني يا Broad casting به معنای انتشار و ارسال صدا و یا تصویر (یا هر دو )به تعداد زیادی از گیرنده‌ها رادیو و یا تلويزیوني گفته می‌شود. در ایالات متحده اولین ایستگاه رادیویی پخش همگانی در سال1920 آغاز به کار نمود واز دو سال بعد از ان رفته رفته ایستگاه رادیویی تجاری کار خود را شروع کردند. اين روند همچنان ادامه يافت تا اينكه در سال ‌2003 تعداد ايستگاه‌هاي تجاري به 804/4 ايستگاه، تنها باند در AMرسيد.

جالب آنكه تعداد ايستگاه‌هاي FM در سال 1983 از ايستگاه‌هاي AM پيشي گرفت، چنانكه تا سال 1998 تعداد آنها به 179/6 ايستگاه تجاري و 2400 ایستگاه غیر تجاری رسید. از طرف دیگر پخش همگانی تلويزیونی نیز که در همان دهه1920 آغاز به کارکرده بود، با مصادف شدن با جنگ جهانی دوم، دستخوش اختلال و رشد کند شد اما امسال تا سال 1996 تعداد ایستگاه‌های پخش تلويزیونی تجاری به 1340 و غیر تجاری به 600 ایستگاه رسید.

* ماهيت روشهاي مدولاسيون AM وFM

فرض کنید یک سر طنابی را به یک درخت گره زده‌ایم و سر دیگر را 20 متر دورتر در دست گرفته اید. درصورتیکه شما دستتان(که طناب را با آن گرفته اید) به سمت بالا و پایین حرکت دهید، طناب در هوا با حرکات موج مانند بالا و پایین می‌رود و دامنه حرکات آن به یک میزان (بالا و پایین)تغییر می‌کند، خواه سرعت حرکت دست شما کم یا زیاد باشد. این حرکات نوسانی را به اصطلاح حالتی از مدوله‌سازي يا FM مي‌نامند. امواج رادیویی نیز این نوسانات تشکیل ((امواج حامل)) راخواهند داد. در مقابلFM روش دیگری وجود دارد که طي آن امواج حامل بر اساس تغيیرات مقادیر دامنه امواج شکل می‌گیرندکه به این حالت مدولاسيون دامنه ياAM گفته می‌شود. این در حالیست که مقادیر اختلاف تغییرات در دامنه یکسان نبوده و دائما با یکدیگراختلاف داشته باشند.

بنابراین در شیوهََAM در یک بازه زمانی دامنه امواج حامل دچار تغییرات می‌گردد در حالی که فرکانس ثابت وپایدار مي‌ماند ولي در شيوه FM در یک بازه زمانی دامنه امواج حامل ثابت بوده ولی فرکانس آن متغییرمی باشد.(البته در حد بسیار کم).

در روش AM نرخ یا میزان تغییرات دامنهای امواج بستگی به نوسانات و زیر و بم صدای ارسالی خواهد داشت. در FM نيز ميزان تغييرات فركانس امواج حامل وابسته به نوسانات و زیر و بم صدا خواهد بود. در روش مدولاسيونFM صداهای آهسته و حد پایین محو نشده و از بین نمی رود، چرا که سیگنالهاي FM هر تن صدا را بر روي فركانس جداگانه ارسال مي‌كند، بطوریکه در هر لحظه دو فرکانس مختلف را با یکدیگر ترکیب و همزمان ارسال می‌نماید که اصطلاحا به آن استریو می‌گویند و از این جهت کیفیت بسیار بالاتری نسبت به فروش AM خواهد داشت. ازسوی دیگرارسال امواج AM نسبت به FM ازسهولت بیشتری برخوردارمی‌باشد چراکه این امواج پیچیدگی‌های کمتری نسبت به FM دارند.

در مقابل، کیفیت خوب سیگنالها‌يFM كه ناشي از دو فركانسي بودن وپيچيدگي‌هاي‌ فرآیند پخش آن مي‌باشد، دارای معایبی نیز است از جمله آنکه این امواج در فواصل دور قابل دریافت نمی‌باشند و زودتر دچار افت خواهند شد. اما در عوض سيگنالهاي ساده AM به‌راحتی تا فواصل بسیار دور نفوذ کرده و قابل در یافت از سوی گیرنده هستند. پس به شکل خلاصه دريافتيم كه امواج FM داراي كيفيت بالاتر ولي برد كوتاه‌تر هستند و امواجAM دارای کیفیتی متوسط، اما برد بالاتری FM مي‌باشند.

* مدولاسيون AM

مدولاسيون AM یکی از روشهای پخش امواج رادیویی است که تقریبا در مدتی نزدیک به3/2 ازقرن بیستم، رایج‌ترین شیوه پخش امواج رادیویی خصوصا پخش همگانی بوده وهم اکنون نیزاستفاده وسیعی دارد. این شیوه بیشتر توسط ایستگاه‌های رادیویی که رویکرد پخش اخبار داشته ویا اغلب حجم مطالب مورد انتشارآنها را ((صحبت کردن)) تشکیل می دهد، مورد استفاده واقع می گردد . این درحالیست که ایستگاه‌های رادیویی عمومی وپخش موسیقی در دهه‌های اخیر ازشیوه پخش FM استقبال نمودند.روشAM تا قبل از جنگ جهانی اول برای ایستگاه‌های رادیویی کلامی و موسیقی استفاده می شد، اما در دهه بعد از جنگ اول جهاني فعاليت اين دستگاه‌ها به اوج خود رسيد.

اولين دستگاه راديوييAM (تجاری) در 1920درپنسیلوانیای آمريكا آغاز به کار کرد. موسسه این ایستگاه شخصی به نام ((فرانک كان راد )) بود. برنامه‌های این ایستگاه در ابتدا شامل نمایش‌نامه‌ها، برنامه‌های طنز و سر گرمی وتا حدودی اخبار وموسیقی بود.

نتشار امواج راديويي AM بر روی چندباند فر کانس مختلف به شرح زیر انجام می‌گیرد.

موج بلند (LW):153-279 kHz

موج متوسط (MW):530-1.710 kHz

موج کوتاه (SW):2.300-26.100 kHz

که موج کوتاه آن ( SW) خود به چندین تکه باند کوچکتر تقسیم بندی می شود. تخصيص این باندها در وهله اول بر اساس تصمیم ITU یا اتحادیه بین المللی مخابرات (بخش تنظیم مقررات رادیویی) و در مراحل بعدی بر اساس سازمان‌های تنظیم مقررات ملی هر کشور انجام مي‌گيرد. برای مثال در کشور ما،

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

و در ایالات متحده،

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

عهده‌ دار انجام این تقسیم بندی و تخصیص می‌باشند.

- موج بلند ( LW ): این باند برای انتشار امواج رادیویی ایستگاه های تجاری در اروپا، آفریقا، آسیا، واسترالیا(هرسه منقطه ITU ) مورد استفاده قرار دارد. این در حالیست که در کشور آمریکا این باند به عنوان پشتیبان یا باند رزرو برای باند مسیریابی هوا نوردی در نظر گرفته شده است.

- موج متوسط (MW ): یکی از رایج‌ترین باندهای پخش امواج در ایستگاه‌های راديويي AM است.

- موج كوتاه (SW) : توسط ایستگاه‌هایی به کار می‌رود که قصد انتشار امواج خود را به فواصل بسیار دورتر از محل ایستگاه دارند.

امواج متوسط وكوتاه باندAM ، در شب و روز رفتار و اثرات متفاوتی را از خود نشان می‌دهند. در طول روز سیگنالهای AM بوسیله امواج (انتشار) زمینی منتقل می‌شوند. در انعکاس از زمین امواج AM، سيگنالها قادرند تا چند صد كيلومتري ايستگاه ارسال شوند واین در حالیست که این امواج بعد از غروب آفتاب بر اساس تغییرات لایه یونسفر جو به شیوه انتشار آسمانی منتقل می‌گردند که در این حالت امواج منتشر شده از ایستگاه تا فواصل دورتری نسبت به روز قابل ارسال و دریافت خواهند بود. سیگنالهای رادیوییAM در فضاهای شهری می‌توانند براحتی توسط ساختمانهای مرتفع وآسمان خراش‌ها گسیخته ومختل شوند. به علاوه دیگر منابع انتشار امواج رادیویی نیز می توانند اثرات مخرب و نامطلوبی بر فرآیند انتقال این امواج بر جای گذارند.

قسمت بالاي شکل (1) نشان دهنده سیگنال صوتی است که بر روی امواج حامل سوار شده وبه صورتAM تلفيق مي‌شوند. در قسمت پایین همین شکل نتیجه تلفیق دو موج یاد شده نشان داده شده است و در حقیقت موج خروجی از فرستنده AM به شکل نهایی فوق در خواهد آمد.

بنابر این یک فرستنده AM دستگاهي است كه با تلفيق و سوار كردن سيگنالهاي صوتي بر روي امواج حامل، يك موج AM را تشکیل داده و از طریق آنتن، آن را منتشر مي‌نمايد.

يك گيرنده‌ AM نيز مجهز به يك قسمت ***** و يك قسمت آشكارساز مي‌باشد كه عمل جداسازي سيگنالهاي صوتي از امواج حامل و آشكار نمودن آنها را برعهده دارد.

 

* مدولاسيون FM

(( ادوین ار مستر انگ )) یک مخترع و مهندس الکترونیک در آمریکا بود. وی در سال 1890 به دنیا آمد، مهندسی خود را از دانشگاه کلمبیا گرفت. وی همچنین یکی از فعالیترین مخترعین در عصر رادیو بود، به طوری که ((مدولاسیون فرکانسی )) رادیو یا (FM ) بزگترین اختراع وی به شمار می‌رود از دیگر اختراعات ادوین در دوران دانشکده، اختراع سیستم احیا کننده مدار درسال 1914بود.

با این حال حقیقت غم انگیز در مورد او این بود که بسیاری از اختراعات وی بعداز مرگش به نام دیگران ثبت شد. اما آرمتسرانگ در سال 1933روش مدولاسیون فرکانسی رابه نام خود ثبت کرد. مزیت این روش در زمینه انتقال اصوات بوسیله امواج رادیویی، در کیفیت و وضوح بالاتر آن نسبت به روشهای AM قبل از آن بود. آرمسترانگ پس از موفقیت در آزمایشهای مقدماتی توانست تا نظر FCC را براي اختصاص يك باند ويژه راديويي به نام FM جلب کند این باند ابتدا در محدوده 42 الی 50Mhzقرار داشت.

نخستین ایستگاه رادیو پخش همگاني FMدر سال 1937 با مجوز کمیته ملی ارتباطات آمریکا (FCC)، با علامت (W1xoj )آغاز به کار کرد. در آن زمان رادیوهای FM هنوز در محدوده فركانسي 42 تا50 مگاهرتزکار می‌کردند، که پس ازجنگ جهانی دوم، کمیته در 27 ژوئن 1945،گستره فرکانسی FM را به 88 الي MHZ 106 تغيير داد. این تغییر به منظور جلوگیری ازتداخل‌های رادیویی و همچنين افزايش ظرفيت كانالها انجام شد. به علاوه این تغییر، باعث تحمیل هزینه‌های زیادی به ایستگاه‌های پخشFM به علت تعویض تجهیزات قدیمی خود با تجهیزات پخش بر روی باندجدیدFM شد.

در کشور ما ایستگاه‌های رادیویی پخش همگانی FM در محدوده فركانسي 88 الي 108 مگاهرتز يعني با گسترده‌اي برابر 20 مگاهرتز كار مي‌كنند. این گستره تقریبا به 100 کانال تقسیم شده است، هر کانال با گستره‌ای برابر .0.2MHz

قسمت بالای شکل (2) نمایشگر سیگنالهای صوتی سوارشده بر روی امواج حامل درروش FM است و قسمت پایین آن در واقع نشان دهنده نتیجه نهایی تر کیب فوق بوده وسیگنال خروجی FM را نشان مي‌دهد. روش FM نسبت به AM پهناي باند بيشتري را نياز دارد، اما در مقابل سيگنالهاي FM نسبت بهAM از نظر تداخل محفوظ‌تر و قوي‌تر مي‌باشند. همچنین در برابر پدیده محو شدگی نیز خواهند داشت.

براي دريافت امواج FM مي‌بايست از يك گيرندهFM استفاده نمود و برای شنیدن هر کانال باید گیرنده را دقیقا بر روی فرکانس مرکزی هر کانال تنظیم کرد.

برای مثال بالاترین کانال پهنایی برابر 107.8 مگا هرتز الی 108MHz را در بر می‌گیرد، بنابراین بسامد مرکزی آن 107.9 مگا هرتز است.

ایستگاه‌های پخش همگانی FM در کشورهای مختلف از توان خروجی بسیار بالایی درحدKW100 (كيلو وات) ویا حتی بیشتر استفاده می‌شود با چنین توانی امواج رادیویی تا فواصل 160کیلومتری از ایستگاه فرستنده بخوبی قابل دریافت و شنیدن

می‌باشند. توان خروجی برخی از ایستگاه‌ها حتی تا 300 یا 500 کیلو وات نیز افزایش می‌يابد.

· 1)Frequency Modu lation

· 2)Carrier Wave

· 3)Amplitude Modulation

[am in 25041]

مدولاسیونهای پهنای پالس کاربردهای وسیعی در صنعت دارند که بخشی از آنها عبارتند از:

کنترل دور موتورهای DC

کنترل دور و فرکانس کاری موتورهای القایی سه فاز به روش هوشمند کنترل میزان روشنایی در تابلوهای نوشتاری که در آنها از LEDهای سه رنگ استفاده شده است.

در مبدلهای DC به AC (اینورترها به روش PWM یا SPWM )

در UPS ها به روش PWM

در مبدلهای DC به DC و منابع تغذیه سوئیچینگ

در امر ارسال و دریافت اطلاغات بدون وجود نویز

مقاله ای در زمینه این سه مدولاسیون برای دوستان آماده شده که از لینک زیر قابل دانلوداست

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[رویای ماه 865]

روش مدولاسیون پهنای پالس یا همان PWM :

مخفف کلمات pulse width modulation است. هدف از این روش هدف کنترل سرعت موتور با استفاده از دریافت پالس یا سیگنال است. با این روش می توان سرعت موتور را در هنگام حرکت کم یا زیاد کرد.

موتورها در اشکال و اندازه و مشخصات مختلفی در بازار یافت می شوند که به تبع آن درایور مربوط به سرعت آن ها نیز متفاوت می باشد. سرعت دور یا چرخش یک موتور DC با مقدار ولتاژ ورودی رابطه مستقیم و خطی دارد یعنی تابعی کاملا خطی به تغذیه آن می باشد. به طور مثال اگر یک موتوری که بتواند ولتاژ 12 ولت را تحمل کند به تغذیه 12 ولت متصل کنید و سپس ولتاژ تغذیه آنرا تا مقدار 6 ولت پایین بیاورید.سرعت چرخش آن نصف حالتی خواهد بود که شما به آن ولتاژ 12 ولت را می دادید.

در حالت PWM کنترل موتور به صورت دستی انجام نمی شود در این حالت شما موتور را به صورت دستی کنترل نمی کنید بلکه این میانگین ولتاژ های فرستاده شده توسط مدار درایور موتور است که سرعت موتور را کم و زیاد می کند.

برای درک مفهوم آن می توان موضوع را با یک مثال توضیح داد هنگامیکه یک فیلم را مشاهده می کنید در واقع شاهد هزاران عکس ثابت هستید که با یک فرکانس نسیتا بالایی آن را مشاهده می کنید. سرعت پخش شدن عکس ها آنقدر زیاد است که مغز شما فواصل زمانی بین پخش شدن و عدم پخش شدن را نمی تواند تشخیص دهد. در واقع مغز شما میانگین این عکس ها را مشاهده می کند.

در کنترل با روش PWM نیز همین وضعیت وجود دارد آنقدر سرعت روشن و خاموش شدن زیاد است که شما متوجه آن نمی شوید هر چه فرکانس کاری بالاتر باشد موتور سریعتر روشن و خاموش می شود و میانگین یا همان مقدار متوط آن چیزی است که شما مشاهده می کنید سرعت بیشتر موتور است

 

و زمانیکه فرکانس پایین باشد فواصل زمانی روشن و خاموش شدن موتور کمتر می شود که شما میانگین آن را با سرعت کمتر موتور مشاهده خواهید کرد در واقع مانند یک فیلم شما نیز میانگین روشن و خاموش شدن را می بینید در این حالت مغز شما سرعت این روشن و خاموش را به صورت سرعت کم و زیاد مشاهد خواهید کرد

[نگين...NeGiN 1499]

دانلود نشد

ميشه بررسي كنيد ..

[am in 25041]

 

اصلاح شد

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[am in 25041]

استفاده از مدولاسيون عرض پالس با پيشرفت منطق کنترل ديجيتال بيشتر شده است. مدولاسيون عرض پالس روش ساده اي براي کنترل منطقي و دجيتال به معادل آنالوگش دارد . خيلي از ميکرو کنترل ها به صورت ذاتي از قابليت Pwm استفاده مي کنند.

Pwm در سيستم هاي مخابراتي هم استفاده مي شود چون يک سيگنال ديجيتال سخت تر و نسبت به نويزمقاومتر است يکي از کاربردهاي مهم Pwm نيز در کنترل موتورهاي DC است.

مدولاسيون عرض پالس(Pwm)

مدولاسيون عرض پالس(Pwm) يک تکنيک قدرتمند براي کنترل مدارهاي آنالوگ بوسيله يک خروجي ديجيتال پردازشگر مي باشد.

(Pwm) کاربرد هاي بسيار گسترده اي دارد ،از ارزيابي و بر قراري ارتباط گرفته تا کنترل برق و تبديل .

مدارهاي آنالوگ

مدارهاي آنالوگ يک سيگنال آنالوگ يک مقدار دائما در حال تغيير است ، با پايداري بي نهايت هم از لحاظ زمان و هم از لحاظ بزرگي . يک باتري نه ولتي نمونه اي از يک وسيله آنالوگ است، که در آن ،ولتاژ خروجي دقيقا 97 نيست ،با زمان تغيير مي کند و مي توان هر مقدار عدد حقيقي بگيرد . به همين ترتيب ،مقدار جريان برگرفته از اين باتري به مجموعه محدود مقادير احتمالي محدود نمي شود . سيگنالهاي آنالوگ از سيگنالهاي ديجيتال متفاوت هستند زيرا سيگنالهاي ديجيتال هميشه فقط مقادير ي از يک مجموعه منتهي از احتمالات از پيش تعيين شده را مي گيرند ،از قبيل مجموعه {ov,57}ولتاژهاي آنالوگ و جريان هاي آنالوگ مي توانند استفاده شوند تا چيزهايي رابه طور مستقيم کنترل کنند،مانند صداي راديوي اتوموبيل . در يک راديوي آنالوگ ساده يک دکمه به مقاومت متغير متصل است . هنگامي که دکمه را مي چرخانيد ، اين مقاومت بالا و پايين مي رود. هنگامي که اين امر رخ مي دهد ، اين جريان که در مقاومت جريان مي يابد کاهش يا افزايش مي دهد . اين کار مقدار جريان محرک بلندگو ها را تغيير مي دهد،بنابرين صدا را کم يا زياد مي کند . يک مدار آنالوگ ، مانند راديو مداري است که خروجي آن به طور خطي با ورودي آن متناسب است. کنترل آنالوگ آنقدر که ساده و واضح به نظر مي رسد ،هميشه به لحاظ اقتصادي جذاب و يا عملي نيست . بخاطر يک چيز ، مدارهاي آنالوگ تمايل دارند با زمان دستخوش تغيير شوند و بنابرين مي توانند بسيار به سختي تنظيم شوند. مدارهاي آنالوگ دقيق ،که آن مسئله را حل مي کنند،مي تواند بسيار بزرگ ، حجيم و گران قيمت باشند. مدارهاي آنالوگ همچنين مي توانند بسيار گرم شوند ، نيرويي که از بين مي رود متناسب با ولتاژ در سراسر عناصر فعال مي باشد که به وسيله جريان درون آنها افزايش مي يابد. مدار آنالوگ همچنين مي تواند به صدا حساس باشد . به دليل پايداري بي نهايت آن ، هر گونه آشفتگي يا اختلال در يک سيگنال آنالوگ لزوما مقدار جريان را تغير مي دهد.

کنترل ديجيتالي از طريق کنترل مدارها به طور ديجيتال ، هزينه هاي سيستم و مصرف برق مي تواند بسيار کاهش يابد.

علاوه بر اين ، ميکرو کنترل کنندهاي بسيار وDsp ها تقريبا شامل کنترل کنندهاي pwm بر روي تراشه هستند و کاربرد آنها را آسان مي سازند.

در يک کلمه pwm روشي است از کد گذاري ديجيتالي سطوح سيگنال آنالوگ.

از طريق کاربرد محاسبه کننده هاي بسيار مقاوم ، چرخه وظيفه يک موج مربع تقويت مي شد تا يک سطح سيگنال آنالوگ خاص را کد گذاري کند.

سيگنال pwm هنوز ديجيتال است زيرا در هر لحظه تهيه DC کامل خاموش است و يا کاملا روشن . اين ولتاژ يا منبع جريان در يک بار آنالوگ تهيه مي شود بوسيله سري هاي تکرار شونده پالس هاي on-off,on زماني است که تهيه Dc در طول آنoff مي باشد .با ارائه پهنا باند کافي ، هر مقدارآنالوگ مي تواند بوسيله pwm کد گذاري شود.

کنترل کننده هاي سخت افزاري : بسياري از ميکرو کنترل کننده ها شامل واحدهاي PWM بر روي تراشه هستند .به طور مثال PIC1667 يک ميکرو تراشه که شامل دو تا مي باشد که هريک يک بازه زماني قابل انتخاب دارد .چرخه وظيفه برابر است با نسبت on-time بازه زماني فرکانس تقويتي بر عکس بازه زماني است . براي آغاز عمليات pwm صفحه داده توصيه مي کند که اين نرم افزار بايد :

- بازه زماني را در محاسبه کننده / تايمر on-timeتنظيم کند که مربع مدلاسيون را فراهم مي سازد.

- on-time را در جبيتر کنترل pwm تنظيم کند.

- جهت خروجي pwm را تنظيم کند ،که يکي از اهداف کلي پين هاي LIo مي باشد.

- تايمر را آغاز کند.

- کنترل کنندهpwm را راه اندازي مي کند.

- هر چند کنترل کننده هاي pwm ويژه در جزئيات برنامه نويسي خويش متفاوت عمل مي کنند ، ايده اصلي عموما مشابه است .

بر قراري ارتباط و کنترل :يکي از مزاياي PWM اين است که اين سيگنال به هر ترتيبي که شده ديجيتالي باقي مي ماند، از پردازشگر تا سيستم کنترل، هيچ تبديل ديجيتال به آنالوگ لازم نيست .با ديجيتال نگه داشتن سيگنال اثرات صدا به حداقل مي رسد .صدا فقط مي تواندبر يک سيگنال ديجيتال اثر بگذارد اگر به اندازه کافي شديد باشد که دروازه منطقي 1- را به دروازه منطقي o – يا بر عکس تغيير دهد .

افزايش امنيت صدا هنوز يکي از مزاياي انتخاب PWM نسبت به کنترل آنالوگ مي باشد و دليل اصلي PWM مي باشدکه گاهي اوقات براي بر قراري ارتباط مورد استفاده قرار مي گيرد . تغيير کردن از يک سيگنال آنالوگ به PWM مي تواند طول کانال بر قراري ارتباط را افزايش دهد . در پايانه گيرنده ، يک )خازن – مقاومت ( RC مناسب يا ) القا گر .خازن (LC مناسب مي تواند مدولاسيون موج مربع فرکانس بالا را متوقف کند و اين سيگنال آنالوگ بر گرداند .

PWM کاربرد هاي متعددي در انواع مختلفي از سيستم ها دارد . همانند مثال قبلي يک ترمز کنترل شده با PWM را در نظر بگيريد . ترمز وسيله اي است که به شدت بر چيزي فشار وارد مي کند . در بسياري از ترمزها مقدار فشار تحميلي بوسيله يک سيگنال ورودي آنالوگ کنترل مي شود . هر چه ولتاژ يا جريان به کار رفته در ترمز بيشتر باشد ، فشار تحميلي نيز بيشتر خواهد بود.

خروجي يک کنترل کننده PWM مي تواند به يک کليد متصل باشد بين وسيله موجود و ترمز را افزايش دهد .

اگر مقدار خاصي از فشار ترمز مد نظر باشد ارزيابي ها به کار گرفته خواهد شد تا رابطه رياضيات بين چرخه وظيفه و فشار بر روي ترمز تا psi 100 اين نرم افزار بايد يک ديد معکوس داشته باشد تا چرخه وظيفه اي را که بايد آن مقدار نيرو را توليد کند ، تعيين کند. اين سپس چرخه وظيفه PWM را با مقدار جديد تنظيم مي کند و ترمز بخوبي پاسخ خواهد داد . اگر اين سنسور در سيستم موجود باشد ، چرخه وظيفه مي تواند از وجود آن آگاه شود ،تحت کنترل حلقه بسته تا زماني که فشار مطلوب با دقت بدست آيد .

PWM اقتصادي، کم حجم و مقاوم در برابر صدا است.

گرداوری شده توسط:محمد مفاخری

داشجوی رشته الکترونیک در شهید بهشتی