X
تبلیغات
رایتل

برق قدرت و الکترونیک

آشنایی با مدولاسیون در مخابرات (FM و AM یعنی چه؟)


مدولاسیون میتواند برای انتقال هر نوع  پیامی  مثل تصویر و داده های دیجیتال (کامپیوتری) هم به کار رود. البته مدولاسیون  داده های دیجیتال بحث جداگانه ای است و ما در ادامه فقط  درباره ی انتقال پیام های آنالوگ (مثل صوت) بحث خواهیم کرد.

دیدیم که در مدولاسیون دو موج نقش دارند: اولی همان موج صوتی (پیام) است که باید از نقطه ای به نقطه ی دیگر منتقل شود. این موج را موج اصلی (مدوله کننده) مینامیم. دومی موج رادیویی است که در حال انتشار از فرستنده است. آن را موج حامل مینامیم. می توان گفت در مدولاسیون موج اصلی روی موج حامل سوارمیشود و توسط آن انتقال مییابد. به بیان ریاضی باید معادله ی موج حامل طوری نوشته شود که به طزیقی بتوان شکل موج اصلی را هم از آن استخراج کرد! (معمولا موج حامل یک معادله به فرم سینوسی دارد). این عمل را می توان مثل نوعی رمزگذاری در فرستنده و رمزگشایی در گیرنده هم دانست. این نکته را یادآوری میکنم که ما در فیزیک مقدماتی (دبیرستان) با موج هایی  سر و کار داشتیم که فرکانس ، دوره و دامنه ی ثابتی داشتند و فقط مقدار آن ها با معادله ی ساده ای تابعی از زمان بود. اما در حقیقت فرکانس و دامنه ی موج هم می توانند خود با زمان تغییر کنند. شاید این مشابه این است که در فیزیک مکانیک گرچه حرکت های ساده شتاب ثابت دارند اما حرکت های با شتاب متغیر هم وجود دارد. برای مدولاسیون چند روش معروف هست که با آن ها آشنا میشویم:

1- مدولاسیون دامنه یا AM : فرستنده قادر است میزان انرژی موج رادیویی ایجاد شده –یعنی دامنه ی آن یا همان ماکزیمم مقدار در معدله ی سینوسی- را در هر لحظه تغییر دهد. حالا فرض کنید بخواهیم با همین تغییر دامنه ی موج حامل، موج اصلی را هم نمایش دهیم. برای این کار یک مقدار دامنه (انرژی) خاص به عنوان مبدا فرض میشود. فرستنده موج اصلی (صوتی) را در نظرمیگرد و در هر لحظه که شدت (مقدار) آن بالا رفت دامنه ی موج حامل را هم متناسب با آن زیاد میکند و با پایین رفتنش هم دامنه ی موج حامل را متناسب با آن کم میکند. بنابراین گیرنده میتواند با توجه به تغییرات دامنه ی موج حامل شکل موج اصلی را به دست آورد و آن را ایجاد و پخش کند. بنابراین فرکانس موج رادیویی در این روش ثابت است اما دامنه ی آن در هر لحظه تغییر می کند.

2- مدولاسیون فرکانس یا FM :  احتمالا حدس زده اید که این روش هم شبیه قبلی است با این تفاوت که این بار تغییرات فرکانس(بسامد) موج حامل، شکل موج اصلی را مشخص میکند. بنابراین دامنه ی موج رادیویی دراین روش ثابت است اما فرکانس آن متناسب با مقدار موج صوتی درهر لحظه تغییرمی کند. البته همواره فرکانس حامل باید در یک بازه ی خاص باشد. به طور کلی مدولاسیون FM از AM پیچیده تر است اما بیشتر به کار میرود.




شکل سیگنال صوتی که با موج رادیویی AM یا FM حمل می شود




3- مدولاسیون فاز: می دانیم که فاز در معادله ی یک موج سینوسی، زاویه ای است که در هرلحظه داخل معادله قرار میگرد. فاز خود تابعی از زمان است (در حالت عادی به شکل حاصل ضرب سرعت زاویه ای در زمان نوشته می شود).  مشابه دو روش قبل این بار فرستنده فازموج حامل را در هر لحظه متناسب با مقدار موج اصلی تغییر میدهد. یعنی برای موج حامل  در هر لحظه مقداری متفاوت را به فاز حقیقی (آن که از سرعت زاویه ای اولیه ی موج به دست می آید) اضافه کرده و در معادله اش قرار میدهد. این روش را می توان نوعی از روش FM هم دانست زیرا فرکانس موج رادیویی نهایی تولید شده متغیر است.