Transcript เครื่องส่งวิทยุและสายอากาศ(หน่วยที่8)

่
หน่ วยที
9
การมอดู เลต
คือ อะไร
การมอดูเลต เป็ นวิธก
ี ารที่
้ เครื
่ องส่
่ ง ซึงเป็
่ นการ
เกิดขึนที
นาเอาสัญญาณข่าวสาร (ภาพ
เสียง ข ้อมูล) ไปผสม
่
่ ง แล ้ว
กับคลืนพาห
์ความถีสู
่ ับ
ส่งไปยังเครืองร
การมอดูเลช ัน (Modulation) คือ
่
่ ้
การเปลียนแปลงรู
ปร่างของสัญญาณทีใช
่
ในการติดต่อสือสาร
โดยให ้ลักษณะต่างๆ
่
ของสัญญาณเป็ นตัวแทนของข ้อมูล เพือ
่
ความเข ้าใจทีตรงกั
นระหว่างผูส้ ง่ สารและ
่ ส้ ง่ สารส่ง
ผูร้ ับสาร ตัวอย่างเช่น เมือผู
ลักษณะสัญญาณแบบหนึ่ งแทนตัวอักษร
่ ร้ ับสารได ้ร ับสัญญาณ และสังเกต
A เมือผู
ได ้ว่าเป็ นสัญญาณแทนตัวอักษร A ผูร้ ับ
สารก็จะเข ้าใจว่าผูส้ ง่ สารได ้ส่งอักษร A
่ ้ในการมอดูเลชนั จะ
สัญญาณทีใช
่
่ ดังนั้นการเปลียน
อยูใ่ นรูปของคลืน
่
ลักษณะของสัญญาณ คือการเปลียน
่
่ โดยสามารถเปลียน
ลักษณะของคลืน
่ างๆ ได ้ดังต่อไปนี ้
สิงต่
1. แอมปลิจด
ู (Amplitude)
2. ความถี่ (Frequency)
3. เฟส (Phase)
ในระบบวิทยุกระจายเสียงกระบวนการ
่
่ งแล ้วทา
มอดูเลตจะใช ้คลืนพาห
์ความถีสู
่
การเปลียนแปลงคุ
ณสมบัตข
ิ องสัญญาณ
ข่าวสาร สามารถแบ่งได ้เป็ น 3 แบบคือ
1. การมอดูเลตทางแอมปลิจด
ู
(Amplitude Modulation:
AM) หรือเอเอ็ม
2. การมอดูเลตทางความถี่
(Frequency Modulation:
FM) หรือเอฟเอ็ม
องค ์ประกอบของการมอดูเลต ประกอบด ้วย 3
ส่วนสาคัญคือ
1. สัญญาณข่าวสาร (Message
Frequency : fm) อาจจะเป็ นสัญญาณเสียง
สัญญาณภาพและสัญญาณข ้อมูลต่างๆ
่
2. สัญญาณคลืนพาห
์ (Carrier Frequency
่
: fc) หรือเรียกว่าคลืนพาหะเป็
นสัญญาณ
่ งทีจะน
่ าพาสัญญาณข่าวสารให ้
ความถีสู
แพร่กระจายออกไปในอากาศ
3. วงจรผสมสัญญาณ (Modulator) ทา
่
หน้าทีผสมสั
ญญาณข่าวสารกับสัญญาณ
่
วงจรผสมคลืน
่
ความถีวิทยุแบบ
AM
การมอดูเลตทางแอมปลิจด
ู หรือ
ทางความสูง คือการนาสัญญาณเสียง
หรือสัญญาณข่าวสารไปผสมกับ
่
่ ง โดยที่
คลืนพาห
์ความถีสู
สัญญาณเสียงจะไปควบคุมให ้ระดับ
่
ความสูง(แอมพลิจด
ู ) ของคลืนพาห
์เกิด
่
่
การเปลียนแปลง
แต่ความถีของ
่
่
คลืนพาห
์ยังคงเท่าเดิมไม่เปลียนแปลง
การมอดูเลตทางแอม
พลิจด
ู
่ ั นอัตราส่วน
ระดับการมอดูเลชนเป็
ระหว่างระดับความแรง (ขนาด) ของ
่ ้ามาผสมต่อขนาด
สัญญาณเสียงทีเข
่
่ ง โดยคิดค่า
ของคลืนพาห
์ความถีสู
่ านการ
ระดับความแรงของสัญญาณทีผ่
มอดูเลตแบบเอเอ็มออกมาเป็ น
่ั
เปอร ์เซ็นต ์การมอดูเลชน
(Percentage Modulation)
่
ระดับการมอดูเลชนั
หรือ
่
โดยที
Am
M 
Ac
Emax  Emin
M 
Emax  Emin
M 1
ความสัมพันธ ์ระหว่างความแรงของ
สัญญาณเสียงกับความแรงของ
่
่ งไม่ได ้ผสมกัน จะเกิด
คลืนพาห
์ทียั
ตัวกาหนดของสัญญาณ AM ซึง่
้ อ ค่า
ความสัมพันธ ์นี คื
เปอร ์เซ็นต ์ของการมอ
่ั
ดู เลชน
่ ั ้าแบ่ง
เปอร ์เซ็นต ์ของการมอดูเลชนถ
่
่ ยงและคลืน
ตามความแรงของคลืนเสี
พาหะแบ่งได ้ 3 แบบคือ
่ั
1. การมอดู เลชน50
%
่ ั 100 %
2. การมอดู เลชน
่ั
3. โอเวอร ์มอดู เลชน(Over
Modulation)
่
1. การมอดูเลชน50
ั
% คือ
่ ั มี
่ ความแรงของ
การมอดูเลชนที
สัญญาณเสียงน้อยกว่าความแรง
่
ของสัญญาณคลืนพาหะ
่
2. การมอดูเลชนั 100
%คือขนาดของ
สัญญาณเสียงมีความ
แรงเท่ากับขนาดของ
่
คลืนพาห ์
Modulation) คือขนาดของ
สัญญาณเสียงมีความแรงมากกว่า
่
่
ขนาดของคลืนพาห
์ ซึงในทางปฏิ
บต
ั ิ
่ ควรเกิดขึนขณะส่
้
เป็ นสภาวะทีไม่
ง
่
่ งเนื่ องจากจะมี
คลืนออกไปจากเครื
องส่
่
์ขาด
สัญญาณบางส่วนของคลืนพาห
่
หายไปเป็ นช่วงๆ ส่งผลให ้เกิดคลืน
่ องส่
่ งและเกิดความ
รบกวนทีเครื
้
่ ตออกมา
ผิดเพียนของสั
ญญาณทีผลิ
่ั
ตัวอย่าง จงหาค่าเปอร ์เซ็นต ์มอดูเลชนของ
่ ง เมือก
่ าหนดให ้คลืนพาห
่
เครืองส่
์มีขนาด
่ ดเท่ากับ 10
สูงสุดเท่ากับ 40 Vp-p และตาสุ
Vp-p
วิธท
ี า
Emax  Emin
% Mod 
100
จากสูตร
Emax  Emin
40V  10V

100
40V  10V
30V

100
50V
 60%
่ั
1. จงหาค่าเปอร ์เซ็นต ์มอดู เลชนข
่
่ าหนดให้คลืนพาห
่
องเครืองส่
ง เมือก
์มี
ขนาดสู งสุดเท่าก ับ 60 Vp-p และ
่ ดเท่าก ับ 40 Vp-p
ตาสุ
่ั
2. จงหาค่าเปอร ์เซ็นต ์มอดู เลชนข
่
่ าหนดให้คลืนพาห
่
องเครืองส่
ง เมือก
์มี
ขนาดสู งสุดเท่าก ับ 5.5 Vp-p และ
่ ดเท่าก ับ 0 Vp-p
ตาสุ
แบบฝึ
่ั
3. จงหาค่าเปอร ์เซ็นต ์มอดู
เลชกนข
่
่ าหนดให้คลื
่ด
หันพาห
องเครืองส่
ง เมือก
์มี
ข ้อควรจา
ในระบบเอเอ็มถ ้าระดับการมอ
่ ั น 1 หรือเปอร ์เซ็นต ์ระดับ
ดูเลชนเกิ
่ ั (Percent
การมอดูเลชน
Modulation: %Mod) เกิน 100%
จะทาให ้สัญญาณเสียงทีร่ ับได ้
่ ับเกิดความผิดเพียน
้
ทางด ้านเครืองร
(Distortion) เรียกว่าโอเวอร ์มอ
่ ั (Over Modulation)
ดูเลชน
กาลังงานไซด ์แบนด ์ของ
่
คลืนเอเอ็
ม (Power
Sideband)
่ ้เกิดความเข ้าใจเกียวกั
่
เพือให
บเปอร ์เซ็นต ์ของ
่ ผลต่อกาลังงานของความถีไซด
่
การมอดูเลตทีมี
์แบนด ์
่ ่ใน
มาพิจารณาความสัมพันธ ์ระหว่างกาลังงานทีอยู
่
่ ่ในไซด ์แบนด ์เครืองส่
่ งวิทยุ
คลืนพาห
์และกาลังงานทีอยู
่
่ งค่
่ าแรงดันและ
เอเอ็ม คลืนพาห
์จะมีแอมพลิจด
ู คงทีซึ
่
่
ความถีไซด
์แบนด ์ทีตกคร่
อมอิมพีแดนซ ์ร่วมกันจะแปร
่ ั (M) โดยทีแรงดั
่
ผันโดยตรงกับระดับการมอดูเลชน
น
่ ยง ( Vm) ทีน
่ ามามอดูเลตจะอยู่ในไซด ์
ของความถีเสี
่
้
กาลังงานของความถีไซด
์แบนด ์ทังสองข
้าง
2
M
Psb  Pc 
หน่
ว
ย
W
2
่
และกาลังงานรวม(Total power) ของคลืน
 M
Pt  Pc1 
2

Pc คือกาลังงาน
่
คลืนพาห
์
2



หน่ วย W
่ งวิทยุระบบเอเอ็มออกอากาศด ้วย
ตัวอย่าง เครืองส่
่
กาลังงานคลืนพาห
์ 10 กิโลวัตต ์ มีการมอดูเลตที่
่
ระดับ 100% (M=1) กาลังงานของความถีไซด
์
้
่
แบนด ์ทังหมดและก
าลังงานรวมของคลืนเอเอ็
มมีคา่
เท่าไร
่ งวิทยุระบบเอเอ็มออกอากาศด ้วย
1. เครืองส่
่
กาลังงานคลืนพาห
์ 15 กิโลวัตต ์ มีการมอดู
่ บ 50% (M=0.5) กาลังงานของ
เลตทีระดั
่
้
ความถีไซด
์แบนด ์ทังหมดและก
าลังงานรวม
่
ของคลืนเอเอ็
มมีคา่ เท่าไร
่ งวิทยุระบบเอเอ็มออกอากาศด ้วย
2. เครืองส่
่
กาลังงานคลืนพาห
์ 30 กิโลวัตต ์ มีการมอดู
่ บ 100% (M=1) กาลังงานของ
เลตทีระดั
่
้
ความถีไซด
์แบนด ์ทังหมดและก
าลังงานรวม
แบบฝึ
ก
่
ของคลืนเอเอ็
มมีคา่ เท่าไร
หัด
การวิเคราะห ์ทางคณิ ตศาสตร ์
่ าที
่ มี
่ คา่
สัญญาณเสียง(ข่าวสาร) ความถีต
่ั
แรงดันชวขณะ
คือ
Am  Am Sinmt
m  2f m
โดยที่
่
่ ง มีคา่ แรงดัน
สัญญาณคลืนพาห
์ความถีสู
่ั
ชวขณะ
คือAc  Ac Sinct
โดยที่
c  2f c
่ าหนดให้
เมือก
คื
อ
ขนาดสู
ง
สุ
ด
ของสั
ญ
ญาณเสี
ย
ง
Am
่
คือขนาดสูงสุดของคลืนพาห
์
Ac
คื
อ
ความเร็
ว
เชิ
ง
มุ
ม
ของ
m
สัญญาณเสี
ย
ง
c
่
คื
อ
ความเร็
ว
เชิ
ง
มุ
ม
ของคลื
นพาห
์
fm
่
คื
อ
ความถี
ของสั
ญญาณเสียง
fC
่
่
คือความถีของคลื
นพาห
์
่
่
่ งถูกมอดูเลตกับ
ดังนั้นเมือคลื
นพาห
์ความถีสู
สัญญาณเสียงแบบเอเอ็ม ก็จะทาให ้แอมพลิจด
ู
่
่
ของคลืนพาห
์เกิดการเปลียนแปลงตาม
่ ้ามา
สัญญาณเสียงทีเข
v  Vc  vm sin c t
 Vc  Vm sin c t sin c t
 Vc sin c t  Vm sin mt sin c t
Vm
Vm
 Vc sin c t  Cosc  m t  Cosc  m t
2
2
MVc
MVc
 Vc sin c t 
Cosc  m t 
Cosc  m t
2
2