AM / FM นั้นมีทั้งระดับเสียงและระดับเสียงอย่างไร?

เกือบทุกบทช่วยสอนเกี่ยวกับการมอดูเลต AM / FM แสดงสัญญาณการมอดูเลตเป็นสิ่งที่ต้องการเสียงที่เรียบง่ายหรือคลื่นไซน์ต่อเนื่อง ตอนนี้เป็นเรื่องง่ายและสำหรับ AM คุณเพียงเพิ่มสัญญาณมอดูเลตผ่านคลื่นพาหะเป็นซองจดหมายและ voila และสำหรับ FM คุณจะเปลี่ยนความถี่อย่างต่อเนื่องและสม่ำเสมอ แต่ดูเหมือนจะไม่มีใครชี้ให้เห็นปัญหาที่ชัดเจน ... เสียงมีทั้งระดับเสียง ได้แก่ ความถี่และเสียงดังซึ่งเป็นกระแสข้อมูลแอนะล็อกสองแบบแยกกัน ไม่มีการสอนหรือคำอธิบายที่ฉันได้เห็นจากนั้นใช้ขั้นตอนต่อไปที่จำเป็นอย่างโจ่งแจ้งเพื่ออธิบายว่าทั้งสองด้านถูกส่งผ่านโครงร่างวิทยุที่เห็นได้ชัดว่าสามารถเปลี่ยนแปลงได้เพียงระดับเดียวเท่านั้นเช่นแอมพลิจูดสำหรับ AM หรือความถี่สำหรับ FM

TL; DR:

1. การมอดูเลต AM หรือ FM แต่ละวิธีมีเพียงตัวแปรที่ปรับได้หนึ่งตัวดำเนินการทั้งระยะพิทช์และความดังของเสียงซึ่งอย่างน้อยสองกระแสข้อมูลอะนาล็อกที่แตกต่างกันอย่างไร

2. ทำไมดูเหมือนไม่มีใครตอบคำถามที่จ้องมองนี้ในบทเรียน / วิดีโอ / บทความเกี่ยวกับการปรับคลื่นวิทยุ?

เสียงมีทั้งระดับเสียงคือความถี่และความดังซึ่งเป็นสองกระแสข้อมูลแบบอะนาล็อกแยกกัน

ไม่เสียงถูกส่งครั้งแรกเป็น 'กระแส' แบบอะนาล็อกหนึ่งของคลื่นความดันเสียงซึ่งแอมพลิจูดความแปรผันของความดันอากาศสอดคล้องกับระดับเสียง (ในทันทีนั้น) และอัตราการเปลี่ยนแปลงจะให้ระดับเสียง

ไม่มีบทช่วยสอน ... อธิบาย [s] ว่าทั้งสองด้านมีการส่งผ่านโครงร่างวิทยุอย่างไรที่เห็นได้ชัดว่าสามารถรับการเปลี่ยนแปลงเพียงระดับเดียวเท่านั้น ...

รูปแบบการมอดูเลต AM และ FM เป็นแบบอะนาล็อกและถูกเรียกว่าแอนะล็อกเนื่องจากการมอดูเลตเป็นแบบอะนาล็อก ( คำคุณศัพท์เปรียบได้ในบางประเด็น

แต่ฉันก็อยากรู้ว่าทำไมคำถามที่ชัดเจนต่อไปนี้ที่ดูเหมือนว่าจะไม่เกิดขึ้นกับคนที่ทำแบบฝึกหัดและคำอธิบายเหล่านี้

อาจมีโอกาสสำหรับคุณที่นั่นเมื่อคุณคิดออก

บทเรียนแสดงผลลัพธ์ด้วยสัญญาณไซน์เนื่องจากมันเป็นไปไม่ได้ที่จะเห็นการปรับสัญญาณที่ซับซ้อนในระดับที่เหมาะสมในแผนภาพ

รูปที่ 1. การวิเคราะห์มาตรฐาน AM แบบง่ายจากวิกิพีเดียเป็นวิธีการอธิบายสิ่งที่คุณถาม

โปรดสังเกตในภาพประกอบว่ารูปคลื่นไม่ใช่รูปคลื่นไซน์ แต่เป็นรูปคลื่นโดยพลการ โปรดสังเกตว่าการปรับแอมพลิจูดเพียงแค่ติดตามรูปคลื่นของสัญญาณ ไม่มีอะไรมากไปกว่านี้แล้ว ไมโครโฟนจะแปลงเสียงเป็นสัญญาณไฟฟ้าแบบอะนาล็อกและตัวดัดแปลงจะดัดแปลงตัวส่งสัญญาณแบบอะนาล็อกด้วยเช่นกัน

ลืมเรื่องวิทยุ - คุณคิดว่าเสียงถูกส่งผ่านสายซึ่งมีเพียง "แรงดันไฟฟ้า" - เป็นตัวแปรเดียวอีกครั้ง?

ประเด็นคือ "pitch" และ "amplitude" เป็นพารามิเตอร์นามธรรมของฟังก์ชันที่มีค่าเวลาเดียว ในความเป็นจริงคุณสามารถวางซ้อนสัญญาณต่าง ๆ ที่ความถี่ต่าง ๆ บนสายเดียว แต่ละองค์ประกอบของรูปคลื่นที่ซับซ้อนนั้นมีความถี่เฟสและแอมพลิจูดของตัวเอง แต่เรายังสามารถแยกพวกมันออกจากกันได้

สามารถแปลงแรงดันไฟฟ้าเป็นแอมพลิจูดได้ในตัวส่งสัญญาณ AM และแปลงเป็นความถี่ในตัวส่งสัญญาณ FM ในทั้งสองกรณีสัญญาณสามารถถูกแปลงโดยตัวรับสัญญาณกลับไปเป็นแบบจำลองของรูปคลื่นของแรงดันไฟฟ้าเดียวกันที่สร้างการมอดูเลตตั้งแต่แรก

ดังนั้นหากคุณเชื่อว่าสามารถส่งผ่านเสียง (และเพลงในเรื่องนั้น) ผ่านสายสัญญาณได้มันเป็นส่วนขยายที่ง่ายในการส่งสัญญาณเป็นสัญญาณวิทยุ

เสียงเป็นเพียงสัญญาณแปรผันตามเวลาแบบมิติเดียว ไมโครโฟนจะติดตามการเปลี่ยนแปลงของความดันอากาศอย่างต่อเนื่อง ณ เวลาใด ๆ นี่เป็นค่าเดียว ค่านี้เป็นสิ่งที่ได้รับ 'ปรับ' ไปยังผู้ให้บริการ

สัญญาณที่แปรผันตามเวลาในมิติเดียวนี้นำเสนอทั้งข้อมูลความดังและระดับเสียง มันสามารถบรรจุข้อมูลเสียงและระดับเสียงสำหรับเสียงที่แตกต่างกันจำนวนมากในเวลาเดียวกันหรือเครื่องดนตรีหลายชนิดในเวลาเดียวกัน ฯลฯ ในค่าเวลาที่แตกต่างกันนี้

เสียงมีทั้งระดับเสียงคือความถี่และความดังซึ่งเป็นสองกระแสข้อมูลแบบอะนาล็อกแยกกัน

มีมากกว่าสองขึ้นอยู่กับวิธีที่คุณรับรู้ / วิเคราะห์และสิ่งที่เกิดขึ้นบนแทร็ก มีอาจจะหลายร้อยในเลือดเพลงวาเลนไทน์ลำธารมีลำธารและพวกเขาไปถึง 11

จะเกิดอะไรขึ้นถ้าเราบังคับให้พวกเขาทั้งหมดพอดีกับสตรีมข้อมูล?

เพราะนั่นคือสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อสิ่งเหล่านั้นทั้งหมดเข้าสู่กลางอากาศซึ่งเป็นสื่อกลางที่เกิดขึ้นจากเสียงทั้งหมด มันสามารถจัดการกระแสข้อมูลเดียวเท่านั้นดังนั้นการบีบอัดจะถูกบังคับ

เมื่อเราติดไมโครโฟนในอากาศนั้นและรับรูปคลื่นเราจะได้รับกระแสข้อมูลหนึ่ง การแยก Bilinda Butcher ของการไหลรินของลมหายใจในคอรัสจากสิ่งที่ MP-41 Phase Compressor (โดยเฉพาะ) ของเธอทำกับกีตาร์ของเธอในบรรดาเหยียบ 16 เอฟเฟกต์อื่น ๆ ในสแต็ค ... มันเป็นไปไม่ได้ เพราะเอกลักษณ์ที่หายไปจากการบีบอัดข้อมูลลงในสตรีมเดียวนั้น

และนั่นคือสิ่งที่ดนตรีเป็นและเรารักมัน

สตรีมแบบ microphonable หนึ่งอันนี้เป็นสิ่งที่เข้ารหัสบน AM หรือ FM นั่นคือสิ่งที่คุณพลาดไป

ฉันไม่สนใจสเตอริโอนั่นเป็นข้อตกลงของตัวเอง

ในระบบ AM แบบง่ายสัญญาณที่ส่งผ่านเป็นสิ่งที่ต้องการ

$m(t)$

$m(t)$

$m(t)$$m(t)$

และถ้าคุณต้องการสัญญาณเสียงดนตรีคุณสามารถรวมหลาย ๆ เสียงเข้าด้วยกันด้วยความถี่และแอมพลิจูดที่แตกต่างกันและแปรเปลี่ยนในแบบไพเราะ

เสียงมีทั้งระดับเสียงคือความถี่และความดังซึ่งเป็นสองกระแสข้อมูลแบบอะนาล็อกแยกกัน

"พิช" / "ความถี่", "เสียงดัง" / "แอมพลิจูด" คำเหล่านั้นเป็นของแบบจำลองที่เราสร้างขึ้นเพื่อทำความเข้าใจเสียง / เสียง / เพลงและการได้ยินของมนุษย์ แต่ปรากฏการณ์หลายอย่างสามารถสร้างแบบจำลองและเข้าใจในระดับต่าง ๆ - บางครั้งในหลายระดับ

วิธีที่จะอธิบายเสียงก็คือมีเพียงครั้งเดียวปริมาณความดันเสียงที่แตกต่างกันไปตามกาลเวลา (ดูคำตอบของ Dave Tweed ) ความดันเสียงเป็นแนวคิดที่อยู่ในระดับต่ำกว่า / รุ่นดั้งเดิมมากขึ้น นอกจากนี้ยังเป็นปริมาณที่การมอดูเลต AM หรือ FM เป็นสัญญาณ

ทำไมดูเหมือนไม่มีใครตอบคำถามนี้แจ่มแจ้ง ...

IMO เป็นเรื่องธรรมดามากสำหรับผู้เขียนและนักการศึกษาที่จะมุ่งเน้นการสอนรูปแบบหนึ่งของปรากฏการณ์บางอย่างและพวกเขาสูญเสียการติดตามความจริงที่ว่ามีรูปแบบอื่น ๆ และความเข้าใจในระดับอื่น ๆ คนที่มีความสนใจหลักคือการเข้าใจว่าสมองของมนุษย์พูดหรือดนตรีสามารถมีความเข้าใจที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิงในสิ่งที่เสียง "เป็นจริง" เมื่อเทียบกับคนที่มีความสนใจในการออกแบบวิทยุ และหากพวกเขาทั้งคู่มีความคิดที่ปิดสนิทพวกเขาสามารถโต้เถียงกันอย่างรุนแรงเกี่ยวกับว่าหนึ่งในนั้นคือ "ถูกต้อง"

ไม่ถูกต้อง เสียงไม่ได้เป็นอย่างที่คนใดคนหนึ่งพูด เสียงเป็นสิ่งที่มันเป็นและพวกเขามีวิธีการทำความเข้าใจที่แตกต่างกัน

มีการชี้ให้เห็นว่าระดับสัญญาณในทันทีเป็นเพียงตัวแปรผันแปรเวลาหนึ่งมิติ เหตุใดจึงต้องกังวลกับสัญญาณไซน์ เนื่องจากทั้ง AM และ FM ใช้สำหรับการส่งสัญญาณที่จำกัดย่านความถี่ผ่านสัญญาณพาหะความถี่สูงและสัญญาณ จำกัด วงที่ง่ายที่สุดคือสัญญาณไซน์เนื่องจากมีเพียงความถี่เดียว AM ค่อนข้างตรงไปตรงมาเกี่ยวกับการแพร่กระจายคลื่นความถี่ (และคุณสามารถเพิ่มความจุได้สองเท่าโดยใช้การปรับสัญญาณด้านข้าง) ในขณะที่ FM ค่อนข้างคลุมเครือมากขึ้นและเกี่ยวข้องกับการแจกแจงข้าว

ทั้งสองวิธีสัญญาณที่ง่ายที่สุดสำหรับการวิเคราะห์การรวมกันของความถี่พาหะและสัญญาณ จำกัด วงยังคงเป็นสัญญาณไซน์

ยังไม่ได้กล่าวถึงว่า FM ทำสิ่งนี้อย่างไร ปริมาณความเบี่ยงเบนความถี่จากความถี่พาหะสอดคล้องกับแอมพลิจูด ความถี่ที่สูงขึ้นคือแอมพลิจูดบวกความถี่ที่ต่ำกว่าคือแอมพลิจูดเชิงลบ อัตราการเปลี่ยนแปลงของสัญญาณ FM สอดคล้องกับความถี่

บทความของวิกิรวมถึงภาพเคลื่อนไหวสำหรับทั้ง AM และ FM

https://en.wikipedia.org/wiki/Frequency_modulation

นอกเหนือจากคำตอบที่มีอยู่ซึ่งชี้ให้เห็นถึงความเข้าใจผิดขั้นพื้นฐานเกี่ยวกับสัญญาณโดยทั่วไปแล้วผมขอชี้ให้เห็นบางอย่าง ที่คุณเขียน:

เกือบทุกบทช่วยสอนเกี่ยวกับการมอดูเลต AM / FM แสดงสัญญาณการมอดูเลตเป็นสิ่งที่ต้องการเสียงที่เรียบง่ายหรือคลื่นไซน์ต่อเนื่อง

ใช่และมันก็ใช้ได้อย่างสมบูรณ์แบบโดยไม่สูญเสียลักษณะทั่วไปเนื่องจากทฤษฎีบทของฟูริเยร์ซึ่งสัญญาณส่วนใหญ่ที่เราสนใจสามารถแสดงเป็นผลรวมของไซน์

เส้นตรง (กึ่ง) ของอุปกรณ์ของเรานั้นทำให้ยอมรับได้ว่ามีเหตุผลเกี่ยวกับไซน์อย่างง่ายที่รับประกันว่าสิ่งต่าง ๆ จะได้ผลแม้ในที่ที่มีสัญญาณที่ซับซ้อนมากขึ้น - ลิเนียริตี้เป็นเส้นตรงหมายความว่าการให้อาหาร ผลของการให้อาหารnไซน์ถึงอุปกรณ์n

ฉันเห็นด้วยกับคุณว่ามีองค์ประกอบข้อมูลที่แยกกันสองอย่างของคลื่นเสียงระดับเสียง (ความถี่) และระดับเสียง (แอมพลิจูด)

ดังแสดงในรูปที่ 1 ของคำตอบของทรานซิสเตอร์ไม่เพียงเสียงคลื่นที่แตกต่างกันไปในความกว้างก็ยังแตกต่างกันในความถี่ แอมพลิจูดของเสียงจะปรับแอมพลิจูดของพาหะในขณะที่ความถี่จะปรับเปลี่ยนความถี่ของพาหะ ดังนั้นผู้ให้บริการยังมีองค์ประกอบข้อมูลทั้งของคลื่นเสียง หลังจากที่ผู้ให้บริการdemodulatedส่วนประกอบข้อมูลทั้งสองของคลื่นเสียงเดิมจะถูกกู้คืน
เราหวังว่านี้ชี้แจงความเข้าใจผิดของคุณจากความสามารถของผู้ให้บริการและทำให้มันชัดเจนว่ามันมีสอง (ไม่ได้เป็นหนึ่ง) องศาความแปรปรวน