AM modulátorok

Mi a moduláció?

A szó általánosságban változtatást jelent. Az amplitúdómodulált adóberendezések esetében a vivő erősségének változtatására gondolunk, valamilyen törvényszerüség szerint. Például változtatjuk a vivő erősségét a sugárzott hang vagy zene időbeni lefolyásának megfelelően.

A vivő erősségét úgy lehet változtatni, hogy keresztülvezetjük egy olyan fokozaton, amelynek eközben változtatható az erősítése. Ha a vivőt egy erősítőfokozatra vezetjük, akkor a fokozat kimenőfeszültsége a bemeneti jel erősítésszeresére nő. A dolog egyszerűen felírható matematikai alakban is:

[math] {u_{ki}}= A\cdot u_{be}[/math]

Itt [math] u_{ki} [/math] a kimenő jel feszültsége, [math]u_{be}[/math] a bemenő jel feszültsége, [math]A[/math] az erősítés.

Ha az erősítés változik az idő során, ez így jelöljük: [math]A=a(t)[/math] és azt mondjuk [math] A[/math] az idő függvénye.

Az egyszerűség kedvéért tegyük fel, hogy a fokozat erősítésének változtatására egy [math]\Omega[/math] körfrekvenciájú [math]U_{mod}[/math] csúcsértékű szinuszos hangfrekvenciás jelet használunk. Ekkor az erősítés:

[math] A = U_{mod} \cdot \sin {(\Omega \cdot t)}[/math]

összefüggés szerint fog változni. Ha egy ilyen erősítő bemenetére rákapcsolunk egy

[math] u= U_0 \cdot \sin (\omega \cdot t) [/math]

vivőt, akkor a kimenő jel:

[math] u_{ki}=U_0 \cdot \sin {(\omega \cdot t)}\cdot U_{mod}\cdot \sin{(\Omega \cdot t)} = [/math]

[math]= U_0 \cdot U_{mod} \cdot sin {(\omega \cdot t)}+{{U_0 \cdot U_{mod}}\over 2} \cos {(\omega - \Omega)\cdot t} + {{U_0 \cdot U_{mod}}\over 2} \cos {(\omega + \Omega)\cdot t}[/math]

Az eredmény első tagjának frekvenciája nem függ a moduláló jel frekvenciájától. A második és harmadik tag frekvenciája a két jel frekvenciájának különbsége illetve összege. A keletkezett jelek nagyságát vizsgálva látható, hogy a kimeneten megjelenő vivő amplitúdójha megegyezik a két új frekvencia (oldalfrekvencia) amplitudójának összegével, mivel mindegyik oldalfrekvencia amplitudója fele a vivő amplitudójának. Ez azt is jelenti, hogy a fokozatból kivett teljesítmény úgy oszlik meg, hogy a vivőre jut a fél teljesítmény, az egyes oldalfrekvenciákra a negyed teljesítmény. Ha a moduláló frekvencia nem egy konkrét frekvencia, hanem egy hangfrekvenciás tartomány vagy sáv, akkor a vivő alatt és felett nem oldalfrekvenciák, hanem oldalsávok jelennek meg az AM során.

AM moduláció előnyei és hátrányai

Az AM adás során a vivő nem hordoz információt. A két oldalsáv bármelyikéből előállítható a kisugárzott információ. Ezért a kisugárzott energiának csak a negyede értékes, miközben az adókészülék végfokozatát a teljes bevezetett teljesítményre kell méretezni. A két kisugárzott oldalsáv a sávban is több helyet foglal el, feleslegesen. Emiatt az amatőr gyakorlatból eltűntek az AM adók. CB készülékekben előfordul még az amplitudó moduláció (Magyarországon használata tilos), a műsorszórásra kijelölt sávokon is működnek még a régiek; de előbb utóbb modernebb technológiákat alkalmazó berendezések fogják felváltani ezeket.

Modulátorok típusai

Anódmodulátor

Az AM moduláció során az alapfeladat a modulátor fokozat erősítésének változtatása a moduláló jel alapján. Az erősítést lehet néhány módon befolyásolni. Az anódra, vagy valamelyik rácsra kapcsolt modulálójel egyaránt képes változtatni a modulátor erősítését. Egyes AM adókban gyakran anód modulációt alkalmaznak, de az is előfordul, hogy a modulációt nem csak egy fokozatban alkalmazzák. Az anódmoduláció viszonylag nagy teljesítményű modulátor erősítőket igényel. Rácsban, katódban történő modulációnál kisebb teljesítmény is elegendő, de a linearitás többnyire nem elegendő a műsorszórás igényeihez. Félvezetős, kisebb teljesítményű adókban, például CB rádiókban gyakran előfordul a több egymást követő fokozatban megvalósított amplitúdó moduláció. Az erős modulációra való törekvés azért fontos, mert a vevők detektoraiban kialakuló detektált jel nagysága ezzel függ össze. Az amplitudó moduláció végfokozatok C osztályú beállításánál is megvalósítható. Az a fontos, hogy a moduláló jel szélső értékei között megmaradjon a lineáris modulációs karakterisztika, vagyis a kimenőjel és a moduláló jel nagysága közötti lineáris összefüggés.

Diódás ringmodulátor

-- erről sem ártana egy maradandót írni --

Tranzisztoros ringmodulátor

-- tkp. Gilbert cellás szorzókeverő --

Kapcsolóüzemű keverő

-- analóg kapcsolóval (pl. CD4066) --

AM moduláció D/A átalakítóval

-- D/A analóg referenciáját és digitális jelet keverve --

AM moduláció digitális technikával

-- a számok világában --