Amplitudimodulaatio Amplitudimodulaatiossa moduloiva signaali muuttaa kantoaallon voimakkuutta eli amplitudia. Kantoaallon taajuus pysyy koko ajan samana. Moduloinnin ansiosta kantoaallon kummallekin puolelle syntyvät sivunauhat; alempi sivunauha (LSB) ja ylempi sivunauha (USB). Sivunauhat ovat yhtä leveitä kuin korkeataajuisin moduloiva signaali. AM-lähetteen kaistanleveys on siten kaksi kertaa moduloivan signaalin korkeataajuisin komponentti. Amplitudimodulaatio tMyn

Olkoot kantoaalto muotoa: Oletetaan vaihekulma nollaksi ja moduloidaan kantoaaltoa signaalilla s(t): Käytetään Fourier-muunnosta taajuustason ratkaisun löytämiseksi. Otetaan aluksi Euler apuun: Amplitudimodulaatio tMyn

Matematiikasta muistetaan, että Siispä = = Amplitudimodulaatio tMyn

Näin ollen = Modulaatiota kutsutaan nimellä DSBSC: Double-sideband suppressed carrier amplitude modulation. Amplitudimodulaatio tMyn

Kuvassa 1 on hahmoteltu kantataajuisen signaalin s(t) muotoa taajuustasossa S(f). Kuvassa 2 esitetään muunnoksen mahdollinen muoto. Huomataan, että modulointi on nostanut informaatiosignaalin kantoaallon kummallekin puolelle symmetrisesti. Amplitudimodulaatio tMyn

Kuva 1. Informaatiosignaalin mahdollinen esitys taajuustasossa. S(f) f Kuva 1. Informaatiosignaalin mahdollinen esitys taajuustasossa. f Kuva 2. Kantoaaltoa on moduloitu informaatiosignaalilla, taajuustasoesitys, DSBSC. Amplitudimodulaatio tMyn

Kuvassa 3 on hahmotelma DSBTC:n taajuustasoesityksestä. Vaikka kantoaalto ei sisälläkään informaatiota, on sen mukaanotto perusteltua vastaanottopäässä: se helpottaa signaalin ilmaisua. Tällaisessa tapauksessa modulaation nimenä on DSBTC, Double-sideband transmitted carrier. Kuvassa 3 on hahmotelma DSBTC:n taajuustasoesityksestä. Amplitudimodulaatio tMyn

Kuva 3. DSBTC:n taajuustasoesitys. f Kuva 3. DSBTC:n taajuustasoesitys. Amplitudimodulaatio tMyn

Modulaatioindeksi m määritellään m= Vaikka kantoaallon mukaanotto helpottaa ilmaisua, merkitsee se samalla heikennystä tehokkuudessa. Osa lähetystehosta kuluu kantoaallon lähettämiseen, joka ei sinällään sisällä informaatiota! Modulaatioindeksi m määritellään m= Kaavassa = moduloidun signaalin huippuarvo ja = moduloimattoman kantoaallon huippuarvo. Sama asia voidaan esittää kaavalla Amplitudimodulaatio tMyn

Kaavassa B= maksimi huipusta huippuun arvo moduloidulle signaalille ja A= minimi huipusta huippuun arvo moduloidulle signaalille. Kokonaislähetystehon ja kantoaaltoon sidotun tehon välillä pätee yhteys Amplitudimodulaatio tMyn

Kuvassa 4 esitetään AM-modulointi ilman kantoaaltoa ja kuvassa 5 kantoaallon kanssa. Kuva 4. DSBSC-moduloidun signaalin generointi. Amplitudimodulaatio tMyn

A Kuva 5. DSBTC-moduloidun signaalin generointi. Amplitudimodulaatio tMyn

Mahdollisia ratkaisutapoja ovat DSB-TC:lle vaikkapa Käytännössä edellä kuvattu kertolasku on hankalaa toteuttaa yksinkertaisesti. Mahdollisia ratkaisutapoja ovat DSB-TC:lle vaikkapa Square-law modulator Switching modulator Vastaavasti DSB-SC:lle käytännön toteutuksia ovat Balanced modulator Ring modulator Kaikki käyttävät toteutuksessaan hyväkseen epälineaarisia elementtejä, kuten diodia. Amplitudimodulaatio tMyn

Ilmaisu voi olla koherenttia tai ei-koherenttia. Koherentissa eli synkronisessa ilmaisussa tarvitaan tieto kantoaallon sekä taajuudesta että vaiheesta vastaanottimen puolella. Kuvassa 6 on lohkokaavio koherentista ilmaisusta. Kuva 6. Koherentti AM-ilmaisu. Amplitudimodulaatio tMyn

Lasketaan signaali kuvan 6 lähdössä: Matematiikasta muistetaan: Amplitudimodulaatio tMyn

Siispä: Amplitudimodulaatio tMyn

Kuvassa 7 on lohkokaavio ei-koherentista AM-ilmaisusta. Ilmaisu onnistuu myös ei-koherentisti, jos kantoaaltotermi on tarpeeksi suuri vastaanotossa. Kuvassa 7 on lohkokaavio ei-koherentista AM-ilmaisusta. Korotetaan vastaanotettu signaali toiseen: Alipäästösuodattimen, jonka ylärajataajuus on , lähdössä on signaali Amplitudimodulaatio tMyn

Neliöjuurilausekkeen suorittavan komponentin lähdössä on silloin signaali = 0,707[A+s(t)]. Moduloiva signaali voidaan siis saada esille pelkästään verhokäyrää tarkastelemalla! Kuva 7. Ei-koherentti, asynkroninen AM-ilmaisu. Amplitudimodulaatio tMyn

Kompromissina on VSB (Vestigial sideband)-modulointi. Jos on tarvetta säästää lähetyksessä kaistanleveyttä, voidaan käyttää SSB (Single sideband)-modulointia. Silloin käytössä on vain ylempi tai alempi sivukaista. Hankaluutena on, että vaikka tarvittava kaista puoliintuu, niin sekä modulointi että ilmaisu on DSB-modulointiin verrattuna monimutkaisempaa. Kompromissina on VSB (Vestigial sideband)-modulointi. VSB:ssä eliminoidaan toinen sivukaista vain osittain, ei kokonaan. Amplitudimodulaatio tMyn