Oldalsáv
Amplitúdómodulált (AM) jel oldalsávjai
Az amplitúdómodulált jel kialakulását a 1. ábrán láthatjuk. Fölül látható az átvinni kívánt alapsávi jel, a moduláló jel (um), melynek csúcsértékét az ábrán Um jelöli. Középen a nagyfrekvenciás vivő (uv) időfüggvényét láthatjuk, melynek amplitúdója Uv. A moduláció során a vivő amplitúdójához hozzáadódik a moduláló jel pillanatértéke, és e két jel összege lesz a modulált uam jel pillanatnyi amplitúdója.
A moduláló jel csúcsértékének (Um) és a vivő csúcsértékének (Uv) a hányadosát modulációs mélységnek nevezik, és m –el jelölik:
m = Um / Uv
A moduláló jel (um) amplitúdójának változásakor változik a modulált jel (uam) burkolójának amplitúdója, a moduláló jel frekvenciájának változásakor pedig a burkoló frekvenciája.
Számítással kimutatható, hogy amplitúdómodulált jelünk három, különböző frekvenciájú komponensből áll:
Uv amplitúdójú, ωv körfrekvenciájú szinuszjelből (ez maga a vivő), ½ Um amplitúdójú, ωv - ωm körfrekvenciájú szinuszjelből (ez az alsó oldalfrekvencia), ½ Um amplitúdójú, ωv + ωm körfrekvenciájú szinuszjelből (ez a felső oldalfrekvencia).
E jeleket úgy is ábrázolhatjuk, hogy a grafikon vízszintes tengelyére nem az időt, hanem a frekvenciát mérjük fel (2. ábra). Ez a jel frekvenciaspektruma.
Ha a moduláló jel valamilyen hangforrásból (emberi beszéd, hangszer stb.) származik, akkor nem egyetlen szinuszjelből áll, hanem a hangfrekvenciás tartományba eső, különböző frekvenciájú és amplitudójú szinuszjelek összességéből. Ennek megfelelően a modulált jel spektruma sem csak három komponensből áll, hanem tartalmaz komponenseket a vivőfrekvencia és a moduláló jel valamennyi összetevőjének megfelelő összeg- és különbségi frekvencián. Így nem két oldalfrekvencia jelenik meg, hanem két (alsó és felső), oldalfrekvenciák sokaságából álló oldalsáv (3. ábra).
Az ábra felső részének bal oldalán az alapsávi jelet láthatjuk. Három komponensből áll, melyek amplitúdója is különböző. Jobb oldalon a modulált jel spektruma látható. Megfigyelhető, hogy az adó a frekvenciatartományban B = 2 fmax szélességű sávot foglal el.
Az alapsávi jel legkisebb frekvenciájú komponense (legnagyobb amplitúdója alapján felismerhető a modulált jel spektrumában is) mindkét oldalsávban a vivőhöz a legközelebb esik (a vivő és a legkisebb frekvencia összege ill. különbsége), így az alsó oldalsáv a felső tükörképe, mintegy „kifordulva” tartalmazza a moduláló jel spektrumát. A sávok „fekvését” sokszor a középső ábra szerinti módon jelzik: a kis moduláló frekvenciát kisebb, a nagyot nagyobb amplitúdóval ábrázolva, az alapsávi jel és a modulált jel oldalsávjai mint háromszögek jelennek meg.
Az ábra alsó része az oldalsávok egy másik, szokásos ábrázolási módját mutatja.
A bemutatott modulációs módot – utalva arra, hogy a modulált jel két oldalsávot tartalmaz – kétoldalsávos amplitúdómodulációnak (AM-DSB, DSB = Double Side Band) nevezik. Az alsó oldalsáv jele LSB (Lower Side Band), a felső oldalsávé USB (Upper Side Band).
Az AM-DSB jel előnye, hogy az ilyen jelből lehet a vevőkészülékben a legegyszerűbb áramkörrel visszanyerni a moduláló jelet (ez az eljárás a demoduláció), ezért a hosszú-, közép-, és rövidhullámú műsorszórásban kétoldalsávos amplitúdómodulációt alkalmaznak.
Két hátránya is van azonban ennek a modulációs eljárásnak:
a) Mint a jel spektrumából látható, maga a vivő állandó amplitudójú, azaz a moduláló jelre vonatkozóan semmilyen információt nem tartalmaz (azt az oldalsávok hordozzák). Így vivő kisugárzásához (illetve még előtte, az előállításához) felhasznált teljesítmény mintegy veszendőbe megy.
b) Az alsó és felső oldalsáv (bár fordított fekvésben) ugyanazt az információt tartalmazzák, így az adó kétszer annyi helyet foglal el a frekvenciatartományban, mint amennyire okvetlenül szükség lenne. Elegendő lenne az egyik oldalsáv kisugárzása. E hátrányokat küszöböli ki az egyoldalsávos (SSB = Single Side Band) amplitudómoduláció, a vivő elnyomásával (/SC = Supressed Carrier) kombinálva. Az AM-DSB jelből pl. nagy jóságú kristály sávszűrővel választhatjuk ki az egyik oldalsávot; a jel többi komponensét a szűrő nem engedi a kimenetére (4. ábra). Az ábra felső részén a kiindulási AM-DSB jel és (vékonyabb vonallal) a sávszűrő átviteli görbéje látható, az alsó ábrán az AM-SSB/SC jel: sávszűrő által átengedett felső oldalsáv (USB).
Abban az esetben, ha a vivő frekvenciája fv, a moduláló jel pedig egyetlen, fm frekvenciájú szinuszjel, a kiválasztott felső oldalsáv egyetlen oldalfrekvenciát tartalmaz, melynek frekvenciája fv + fm. Ebben az esetben az AM-SSB/SC (USB) jel időképe is egyetlen, fv + fm frekvenciájú szinuszjel. (5. ábra).
A moduláló jel (um) amplitúdójának változásakor változik a modulált jel (uAM-SSB/SC) jel amplitudója is, a moduláló jel frekvenciájának változása pedig a modulált jel frekvenciájának változását idézi elő.
Frekvenciamodulált jel oldalsávjai
A frekvenciamoduláció során a vivő frekvenciáját változtatjuk a moduláló jel pillanatértékével arányosan. A moduláló jel maximális értékénél a legnagyobb a vivő frekvenciájának megváltozása; ez a maximális vivőfrekvencia változás a frekvencialöket (Δf). Frekvenciamodulációnál az ún. modulációs index a frekvencialöket és a moduláló jel frekvenciájának hányadosa:
m = Δf/fm
Szinuszos moduláló jel esetén a frekvenciamodulált jel alakulását a 6. ábra mutatja.
A frekvenciamodulált ufm jel amplitudója állandó, frekvenciája pedig a moduláló jel pillanatértékétől függ: az ábrán a moduláló jel amplitúdójának növekedésekor a modulált jel frekvenciája nő.
A moduláló jel (um) amplitúdójának változása a frekvenciamodulált jel (ufm) frekvenciájának változását okozza, a moduláló jel frekvenciája azt határozza meg, hogy a modulált jel frekvenciája milyen időközönként változik.
Számítással kimutatható, hogy a frekvenciamodulált jel is egy sávot foglal el a frekvenciatartományból. A sávszélesség a modulációs indextől függ:
- Keskeny sávú frekvenciamodulációnál (NBFM = Narrow Band Frequency Modulation) m < 1, ekkor a sávszélesség B = 2 fm, azaz a moduláló jel legnagyobb frekvenciájának kétszerese.
- Széles sávú frekvenciamodulációnál (WBFM = Wide Band Frequency Modulation) m > 1, a sávszélesség pedig B = 2 Δf, azaz a löket kétszerese.
