La modulació d'amplitud (MA o AM) inventada pel canadenc Reginald Fessenden cap al 1903, fou la primera modalitat de transmissió de veu i música via ràdio. Donada la facilitat per desmodular -o detectar- aquest tipus de senyal en un receptor de ràdio -la qual cosa fa que els receptors comercials siguin barats- aquest sistema està encara plenament vigent. S'utilitza principalment en la radiodifusió per Ona Llarga (OL), Ona Mitjana (OM) i Ona Curta (OC) així com per a les comunicacions vocals entre aeronaus i els centres de control de tràfic aeri en les maniobres d'apropament i d'allunyament, a freqüències molt altes -VHF.

            A la fig. 1 s'indica un circuit que fa els dos processos: la modulació d'un senyal portador d'alta freqüència mitjançant un senyal d'àudio i la posterior desmodulació o detecció.  Com que el circuit utilitza AOs  i  la seva finalitat és educativa, la freqüència del senyal portador   v_p(t)   s'ha fixat a només uns  24kHz -que ja queda per sobre de la gamma audible-  el qual es modula amb un to d'àudio  v_a(t)  d'uns  500Hz .

             Les resistències són de  0,25W  de dissipació.

            Relació de components:

            La planificació del muntatge s'indica a la fig. 2 i a la fig. 3, una fotografia.

fig. 2

fig. 3

            El circuit funciona de la manera següent:

          Els senyals portador  v_p(t)  i modulador  v_a(t)  es sumen mitjançant un AO configurat com un amplificador i sumador de dues entrades. Els condensadors  C₁  i  C₂  serveixen per separar els possibles offsets de contínua que aquests senyals puguin tenir. Les fig. 4 i 5 indiquen que la forma d'ona d'aquests senyals ha de ser sinusoïdal, que l'amplitud del senyal modulador de  f_a = 500Hz  ha de ser  600mV  i que l'amplitud del senyal portador de  f_p = 24kHz  ha de ser  1V.

           A la fig. 6 es pot veure la suma i amplificació  v_s(t) = K[v_p(t)+v_a(t)]  d'aquests senyals a la sortida del sumador.

           A continuació hi ha un circuit rectificador de mitja ona amb AO, a la sortida del qual s'obté el senyal rectificat   v_r(t)   indicat a la fig. 7.

             Després del rectificador hi ha un filtre passiu passabanda sintonitzat a la freqüència del senyal portador  v_p(t) , la selectivitat del qual fa que a la seva sortida només estiguin presents el senyal portador de freqüència  f_p  i les freqüències lateral inferior  f_p-f_a  i lateral superior  f_p+f_a. El resultat és un senyal modulat en amplitud amb un únic to,  v_AM(t) ,  tal com s'indica a la fig. 8. Per a que les capacitats d'entrada de l'oscil·loscopi i del cable coaxial no afectin a la sintonia del filtre, a la sortida d'aquest hi ha un AO configurat com seguidor, a la sortida del qual es visualitza el senyal d'AM.

          Ara, aquest senyal d'AM es connectaria a una antena que radiaria el senyal a l'espai. A kilòmetres de distància un receptor de ràdio recuperaria la informació d'àudio que duu el senyal modulat mitjançant el procés de desmodulació o detecció. En aquest circuit educatiu l'AO seguidor s'utilitza també com un circuit separador entre emissor i receptor, de manera que la sortida d'aquest separador representa el senyal d'AM que arribaria al receptor.

            En aquest circuit el receptor consisteix, simplement, en un detector d'envolupant a la sortida del qual apareix el senyal desmodulat  v_d(t) ,  com s'indica a la fig. 9. En aquest senyal s'aprecia, superposat amb el senyal d'àudio recuperat, un component continu i un arrissat que és un residu del senyal portador que no es pot eliminar totalment. Això, però, no representa cap problema ja que, per una banda, la resposta en freqüència dels elements reproductors del senyal d'àudio -altaveu o auriculars- atenuen molt aquest residu d'alta freqüència i,  per altra banda,  la resposta en freqüència de l'oïda humà  fa  que  aquest  residu  tampoc sigui audible. A la fig. 10 s'indica el senyal  v^'_a(t) ,  que és igual a l'anterior però sense el component continu, el qual ha estat suprimit pel condensador  C₁₁.

           S'utilitzen auriculars de baixa impedància, per exemple 64Ω, resultat de connectar els dos auriculars de  32Ω  en sèrie. La proximitat dels auriculars a l'oïda fa que aquests requereixin molt poca potència. Per posar  això de manifest, la resistència   R₈   és molt superior al valor de la impedància dels auriculars. A la fig. 11  es pot veure el senyal  v^''_a(t)  de només uns  10mV  de pic però suficients per excitar els auriculars i poder escoltar el senyal d'àudio.

                Procediment i suggeriments:

            • Un cop ajustats els senyals portador i modulador a les freqüències i amplituds abans indicades, aneu inserint successivament el cable de l'oscil·loscopi en els punts que s'indiquen per anar visualitzant la resta dels senyals des de la figura 6 a la 11. 

                • Amb el senyal d'AM de la fig. 8 determineu el valor de l'índex de modulació. 

                • Amb els auriculars escolteu el senyal d'àudio recuperat. 

               • Varieu la freqüència del senyal d'àudio per sobre i per sota dels  500 Hz  per comprovar a la pantalla de l'oscil·loscopi els canvis en el període del senyal que s'escolta, així com els canvis de tonalitat corresponents amb els auriculars. 

            • Observeu novament els senyal d'AM de la fig. 8 i varieu l'índex de modulació variant l'amplitud del senyal portador i/o modulador.  Sobremoduleu el senyal i observeu la distorsió que es produeix. 

               • Suprimiu el pont  p₄  i la resta de la part final del circuit, amb la qual cosa tindrem només la part que genera el senyal d'AM. 

              • Substituïu la inductància   L  de 100mH  per la de  390μH  i en lloc del condensador  C₇  de  390pF  utilitzeu  la  capacitat  que  resulta  al  connectar  l'oscil·loscopi  -capacitat del coaxial més la capacitat d'entrada del canal.  La freqüència de ressonància del filtre passabanda estarà ara al voltant d'uns 700kHz  que està dins de la banda d'Ona Mitjana. 

            • Ajusteu la freqüència del senyal portador al voltant del valor anterior per a que el filtre quedi ben sintonitzat. 

            • Ajusteu els nivells dels senyals portador i modulador a la fi d'obtenir el màxim nivell del senyal d'AM, amb un índex de modulació elevat i sense distorsió. 

            Acosteu a la  L  un receptor de radio d'Ona Mitjana i sintonitzeu-lo a la nova freqüència ajustada. El receptor desmodularà el senyal generat pel nostre circuit i s'escoltarà el to d'àudio de  500Hz. 

            • Si el senyal generat interfereix alguna emissora, varieu lleugerament la freqüència del senyal portador per poder rebre el nostre senyal d'AM en alguna freqüència lliure pròxima a l'anterior.

            • Varieu lleugerament la freqüència d'àudio del senyal modulador per sobre i per sota dels  500Hz  per apreciar els canvis de to rebuts i confirmar així que, efectivament, el senyal rebut prové del nostre circuit. 

            • Escolteu els canvis d'intensitat del so rebut quan es varia l'índex de modulació del nostre senyal i els canvis quan provoquem una sobremodulació. 

 Articles d'interès: Reginald Fessenden

Escriure un comentari