さまざまな要因により、長距離にわたる元の低周波通信信号の伝送が制限されます。その結果、送信機では、低周波メッセージ信号のデータが、データのキャリアとして機能する高周波に重畳されます。この動作が変調です。変調は次の 3 つのタイプに分類できます。
- 振幅変調 (AM)
- 周波数変調 (FM)
- 位相変調 (PM)
振幅変調は、振幅を変化させることによって波信号を送信する方法です。 AM は、無線搬送波を介してデータを配信するのに役立つことが多く、電子通信で一般的に使用されています。
振幅変調
振幅変調 (AM) は、電子通信で使用される方法であり、特にメッセージの電波送信に使用されます。振幅変調では、オーディオ信号などのメッセージ信号の振幅 (信号強度) ごとに波の振幅 (信号強度) を変更できます。
振幅変調波形
AM では、搬送波の振幅は、情報ストリームの電圧または電力レベルに応じて変化します。 AM キャリアは変調なしで送信されます。搬送波の振幅は、変調情報ストリーム (正弦波) に合わせて増減します。 AM の間、キャリア周波数は一定のままです。振幅変調波形は、低コストで信号を効率的に送信するのに役立つため、重要です。
振幅変調を利用すると、搬送波の振幅が変動します。その結果、搬送波の振幅は、情報信号の電圧または電力レベルが変化するにつれて変化します。振幅変調の搬送波は振幅が変動しません。
一方、変調データは、搬送波よりも高いまたは低い周波数を持つ信号成分の形を取ります。信号要素を側波帯と呼び、側波帯電力は信号の総振幅の違いに起因します。
キャリア信号 c(t)=Ac sin wct および m(t)=Am sin wmt をメッセージ信号として考えます。したがって、変調信号は次のように与えられます:
cm(t)=(Ac + Am sin wmt)sin wct
=> cm(t) =Ac(1 + Am/Ac sin wmt)sin wct
μ =Am/Ac は変調指数です。
振幅変調波形の生成と検出
上記のように、ベースまたはメッセージ シグナルを作成すると仮定します。振幅変調波を生成するには、この信号に高周波信号を重ね合わせる必要があります。この信号は「搬送波信号」として知られています。搬送波によって異なります。
たとえば、ラジオ送信は、テレビ放送とは異なるキャリア信号を持っています。このキャリア信号が次のように表されていると仮定します:
c(t)=Ac sin wct
その結果、キャリア信号はメッセージ信号とは異なる振幅と周波数を持ちます。これらの信号は両方とも重なっています。この目的を実行するために、基本的な三極管を使用してこれらの信号を重ね合わせます。
メッセージ信号「c」とキャリア信号「A」を重畳することにより、変調信号「B」を形成できます。ただし、得られた信号「B」は1つのフェーズのみです。この問題を解決するために、回路内で 2 乗デバイスを使用して、結果の波形を 2 乗します。 2 乗法デバイスは非線形であり、結果は出力になります。
次に、この方形波をバンドパス フィルターにかけます。その名前が示すように、バンドパス フィルターは不要な周波数をフィルターで除去するデバイスです。
ただし、手順は完了していません。結果として得られる変調信号は比較的弱く、長距離にわたる減衰に耐えることができません。信号の増幅が必要です。
これを行うには、増幅ダイオードで信号を増幅します。信号の品質は変わりません。アンプ (回路の最後のコンポーネント) は、その強度を高めるだけです。
最後に、増幅され変調された信号は、送信機またはアンテナに送信され、特定の帯域幅周波数で放射されます。このアンテナは、放射を使用して長距離にわたって信号をブロードキャストします。
ただし、これは信号がターゲットに到達することを保証するものではありません。減衰とノイズを減らすために、リピーターを利用して定期的に信号を複製します。
利点
振幅変調の利点は次のとおりです。
- 振幅変調は費用対効果が高く、簡単にアクセスできます。
- 振幅変調の実装は簡単です。
- 部品数の少ない回路を採用することで簡単に復調できます。
- 振幅変調受信機は、動作を継続するために特別なコンポーネントを必要としないため、安価で手頃な価格です。
短所
振幅変調の欠点は次のとおりです。
- 振幅変調は多くのエネルギーを消費するため、効率が低下します。
- この手順では、振幅周波数を何度も使用して、キャリア信号によって信号を変調します。
- 受信側の初期信号品質が低く、さまざまな問題が発生しています。
- ノイズが多く、煩わしいかもしれません。
- 1 対 1 のコミュニケーションでのみ可能であり、これは大きな欠点です。
結論
振幅変調は、信号の振幅を変化させることによって波信号を送信する方法です。振幅変調 (AM) は、振幅変調の別名です。無線搬送波を介したデータ伝送で頻繁に使用され、電子通信で一般的に使用されます。
さまざまな通信アプリケーションで振幅変調が利用されています。ポータブル双方向ラジオ、市民バンド ラジオ、および VHF 航空ラジオは、このような通信モードの例です。振幅変調は、中波 AM ラジオ放送を参照する際にコンピュータ モデムでも使用されます。
