Амплитудная модуляция

Подготовительный этап

Проблема

Первый опыт передачи речи и музыки по радио методом амплитудной модуляции произвёл в 1906 году американский инженер Р. Фессенден. Несущая частота 50 кГц радиопередатчика вырабатывалась машинным генератором (альтернатором), для её модуляции между генератором и антенной включался угольный микрофон, изменяющий затухание сигнала в цепи. С 1920 года вместо альтернаторов стали использоваться генераторы на электронных лампах. Во второй половине 1930-х годов, по мере освоения ультракоротких волн, амплитудная модуляция постепенно начала вытесняться из радиовещания и радиосвязи на УКВ частотной модуляцией. С середины XX века в служебной и любительской радиосвязи на всех частотах внедряется модуляция с одной боковой полосой (ОБП), которая имеет ряд важных преимуществ перед АМ. Поднимался вопрос о переводе на ОБП и радиовещания, однако это потребовало бы замены всех радиовещательных приёмников на более сложные и дорогие, поэтому не было осуществлено. В конце XX века начался переход к цифровому радиовещанию с использованием сигналов с амплитудной манипуляцией.

Цель проекта

Собрать действующую модель устройства для наглядной демонстрации амплитудной модуляции, который можно использовать в экспериментальных целях.

Целевая аудитория

Я считаю, что данная работа в первую очередь имеет большое значение для учащихся 11 классов и преподавателей физики (для использования в лабораторных опытах). Теоретический материал будет полезен ученикам, которые интересуются физикой и техникой.

Задачи проекта

1. Проанализировать научную литературу по электротехнике.
2. Поиск оптимальной схемы устройства для наглядной демонстрации амплитудной модуляции.
3. Поиск необходимых радиодеталей.
4. Сборка и испытание устройства для наглядной демонстрации амплитудной модуляции.
5. Применение готового продукта в лабораторных целях.

Практический этап

После выбора идеи я разработал Банк идей (приложение №1). Из всех подходящих вариантов я выбрал данный

Найдя необходимую схему, я закупил радиодетали. Далее изготовил печатную плату, и по найденной схеме припаял все детали. При пайке я придерживался техники безопасности (приложение №2). Приходилось учитывать, что излишнее нагревание транзисторов и полупроводниковых диодов может вывести их из строя. Небрежное отношение к конденсаторам приводит к их поломке. Умением пользоваться паяльником, припоем и канифолью я научился ранее, при изготовлении моего предыдущего проекта «Мультивибратор».

Во время работы блока питания необходимо придерживаться правил техники безопасности.

Изготовлен прибор для демонстрации амплитудной модуляции сигнала. Необходимость изготовления такого прибора состоит в следующем. Амплитудная модуляция изучается в 11 классе в теме «Принципы радиосвязи». В учебнике Г.Я.Мякишева, Б.Б.Буховцева, В.М.Чаругина приведена схема для демонстрации амплитудной модуляции с использованием генератора на транзисторе. Устройство, собранное по данной схеме, обычно не работает, так как в схеме отсутствуют элементы, задающие рабочую точку транзистора.  

Мы предлагаем использовать самодельный прибор, собранный по схеме рис. 2.

Напряжение несущей частоты U1 будем подавать через резистор R1 от звукового генератора, а модулирующее напряжение звуковой частоты U2 через резистор R2 с выхода переменного напряжения источника В-24 (или аналогичного). В качестве катушки индуктивности возьмем катушку на 220 В от универсального трансформатора.

Подадим только напряжение высокой частоты U1 и, изменяя частоту колебаний, получим резонанс.  

Затем включим источник напряжения низкой частоты и увидим на экране осциллограмму амплитудно-модулированных колебаний.                                              

Использование данного прибора упрощает учителю демонстрацию амплитудной модуляции.

Этап рефлексии

Мне удалось создать действующую модель прибора для демонстрации амплитудной модуляции сигнала. Созданный проект соответствует тем требованиям, которые были выдвинуты в начале работы. При выполнении проекта я получил новые знания в области радиоэлектронике.

Необходимое оборудование и смета

• Паяльник и паяльные принадлежности
• Печатная плата                                                        -20р
• Диод Д311                                                                -20р
• Конденсатор 0,1 мкф*50В                                      -20р
• Резистор постоянный 33 КОм                      5р*2  -10р

Итого: 70р

Самоанализ

Проект полностью выполнен и изделие готово к использованию. Этот прибор для демонстрации амплитудной модуляции сигнала выгодно использовать для наглядной демонстрации данной темы старшеклассникам.