Как именно AM / FM передает как высоту, так и громкость голоса?

Почти в каждом уроке по AM / FM-модуляции модулирующий сигнал представлен в виде простого тона или непрерывной синусоидальной волны. Теперь это легко, и для AM вы просто накладываете модулирующий сигнал на несущую волну в виде огибающей и вуаля, а для FM вы постоянно и последовательно меняете частоту. но никто, кажется, не указывает на очевидную проблему ... Голос имеет как высоту звука, так и частоту, и громкость, которые являются двумя отдельными аналоговыми потоками данных. Ни учебник, ни объяснение, которое я видел, не предпринимают следующего, явно необходимого шага, чтобы объяснить, как оба аспекта передаются по радио схемам, которые, очевидно, могут принимать только одну степень изменения, то есть амплитуду для AM или частоту для FM.

TL; DR:

1. Как AM или FM модуляция, каждая из которых имеет только одну модулируемую переменную, несет как высоту, так и громкость голоса, которые являются, по крайней мере, двумя различными аналоговыми потоками данных?

2. Почему, кажется, абсолютно никто не обращается к этому вопиющему вопросу в каких-либо уроках / видео / рецензиях по радиомодуляции?

Голос имеет как высоту звука, так и частоту, и громкость, которые являются двумя отдельными аналоговыми потоками данных.

Нет. Голос передается первоначально как один аналоговый «поток» волн звукового давления, в котором амплитуда изменения давления воздуха соответствует громкости (в этот момент), а скорость изменения задает высоту звука.

Нет учебника ... объясните, как оба аспекта передаются по радио схемам, которые, очевидно, могут принимать только одну степень вариации ...

Схемы AM и FM модуляции являются аналоговыми и называются аналоговыми, потому что модуляция является аналогичной ( прилагательное , сравнимое в определенных отношениях, обычно таким образом, который проясняет природу сравниваемых вещей) с исходным сигналом - голосом или музыкой.

Но мне также любопытно, почему этот следующий очевидный вопрос, который, кажется, никогда не возникает у людей, делающих эти учебные пособия и объяснения, и ответ на этот вопрос не так легко найти, поскольку я безрезультатно искал.

Может быть, у тебя есть возможность, когда ты это поймешь.

Учебные руководства демонстрируют результаты с синусоидальными сигналами, потому что в противном случае было бы невозможно увидеть модуляцию сложного сигнала в разумном масштабе на диаграмме.

Рисунок 1. Упрощенный анализ стандарта AM из Википедии немного объясняет, о чем вы спрашиваете.

Обратите внимание на иллюстрации, что форма волны не синусоидальная, а произвольная. Также обратите внимание, что амплитудная модуляция просто следует за формой сигнала. Там не намного больше к этому. Микрофон преобразует голос в аналоговый электрический сигнал, а модулятор также модулирует несущую.

Забудьте о радио - как вы думаете, голос передается по проводу, который имеет только «напряжение» - опять же, одна переменная?

Дело в том, что «высота» и «амплитуда» являются абстрактными параметрами однозначной функции времени. Фактически, вы можете накладывать много разных сигналов на разных частотах на один провод. Каждый компонент такой сложной формы волны имеет свою частоту, фазу и амплитуду, но мы все же можем отличить их друг от друга.

Можно преобразовать напряжение в амплитуду в AM-передатчике и преобразовать его в частоту в FM-передатчике. В обоих случаях сигнал может быть преобразован приемником обратно в копию того же сигнала напряжения, который в первую очередь создал модуляцию.

Так что, если вы считаете, что голос (и, в этом отношении, музыка) может передаваться по проводам, это простое расширение для передачи его в виде радиосигнала.

Звук - это просто одномерный изменяющийся во времени сигнал. Микрофоны практически непрерывно отслеживают изменения давления воздуха. В любой момент времени это одно значение. Это значение является тем, что «модулируется» на носителе.

Этот одномерный изменяющийся во времени сигнал несет как громкость, так и высоту звука. Он может фактически содержать информацию громкости и высоты тона для множества разных голосов одновременно или для множества музыкальных инструментов одновременно и т. Д. В этом единственном изменяющемся во времени значении.

Голос имеет как высоту звука, так и частоту, и громкость, которые являются двумя отдельными аналоговыми потоками данных.

Их больше двух, полностью зависящих от того, как вы воспринимаете / анализируете это и что еще происходит на трассе. Там могут быть сотни песне My Bloody Valentine , у потоков есть потоки, и они идут в 11.

Что если мы заставим их всех поместиться в один поток данных?

Потому что это именно то, что происходит, когда все эти вещи попадают в среду воздуха , которая является врожденной средой для всех звуков. Он может обрабатывать только один поток данных , поэтому сжатие является принудительным.

Когда мы вставляем микрофон в этот эфир и получаем сигнал, мы получаем один поток данных. Отделение хриплой трели Билинды Батчер в припеве от того, что ее фазовый компрессор MP-41 (в частности) сделал со своей гитарой среди 16 других педалей эффектов в стеке ... Это невозможно. Потому что так много уникальности было потеряно при сжатии в этот единственный поток.

И все же, вот что такое музыка, и мы любим ее.

Этот один микрофонный поток - это то, что кодируется в AM или FM. Это то, что вы пропустили.

Я игнорирую стерео , это отдельная сделка.

В простой системе AM передаваемый сигнал является чем-то вроде

$m(t)$

$m(t)$

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

И если вы хотите музыкальный аудиосигнал, вы суммируете несколько тонов с разными частотами и амплитудами и меняете их мелодичным способом.

Голос имеет как высоту звука, так и частоту, и громкость, которые являются двумя отдельными аналоговыми потоками данных.

«Высота» / «частота», «громкость» / «амплитуда». Эти слова принадлежат модели, которую мы строим для понимания звука / голоса / музыки и человеческого слуха. Но многие явления можно смоделировать и понять на разных уровнях, иногда на многих уровнях.

Другой способ описать звук - это единичное значение , звуковое давление , которое меняется со временем. (См . Ответ Дэйва Твида ). Звуковое давление - это концепция более низкого уровня / более примитивной модели. Это также величина, которую передает AM или FM радиомодуляция.

Почему абсолютно никто не отвечает на этот вопиющий вопрос ...?

ИМО, авторы и преподаватели очень часто сосредотачиваются на обучении одной конкретной модели какого-либо явления, и они теряют понимание того, что существуют другие модели и другие уровни понимания. Кто-то, чей основной интерес заключается в понимании того, как человеческий мозг обрабатывает речь или музыку, может иметь совершенно другое понимание того, что звук «на самом деле», по сравнению с кем-то, кто заинтересован в разработке радиоприемников. И, если они оба достаточно закрыты, у них может быть горячий аргумент о том, какой из них «прав».

Ни один из них не прав. На самом деле звук - это не то, что говорит один из них. Звук - это то, что есть, и у них разные способы его понять.

Было отмечено, что мгновенный уровень сигнала является просто одномерной переменной, изменяющейся во времени. Так зачем беспокоиться о синусоидальных сигналах? Потому что и AM, и FM используются для передачи сигнала с ограниченной полосой пропускания через сигнал несущей с более высокой частотой, а самый простой сигнал с ограниченной полосой пропускания является синусоидальным, поскольку он имеет только одну частоту. АМ довольно прост в отношении его частотного разброса (и вы можете удвоить пропускную способность, используя модуляцию боковой полосы), тогда как ЧМ является довольно размытым и включает в себя распределения Райса, причем разброс частот частично зависит от глубины модуляции.

В любом случае, самый простой сигнал для анализа комбинации несущей частоты и сигнала с ограниченной полосой остается синусоидальным.

Пока не упоминается, как FM это делает. Величина отклонения частоты от несущей частоты соответствует амплитуде. Более высокая частота - положительная амплитуда, более низкая частота - отрицательная амплитуда. Скорость изменения FM-сигнала соответствует частоте.

Статья Wiki включает в себя движущееся изображение для AM и FM.

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

В дополнение к существующим ответам, которые указывают на фундаментальное неправильное представление о сигналах в целом, позвольте мне указать на кое-что. Ты пишешь:

Почти в каждом уроке по AM / FM-модуляции модулирующий сигнал представлен в виде простого тона или непрерывной синусоидальной волны.

Да, и это прекрасно без потери обобщения благодаря теореме Фурье , согласно которой большинство сигналов, которые нас интересуют, можно выразить в виде суммы синусов.

Тогда (квази) линейность наших устройств делает возможным рассуждать о простых синусах, гарантирующих, что все будет работать даже при наличии более сложных сигналов - линейность по существу означает, что подача суммы синусов на устройство такая же, как и суммирование результаты подачи n синусов на n устройств.

Я согласен с вами, что есть две отдельные информационные составляющие звуковых волн: высота (частота) и громкость (амплитуда).

Как показано на рис. 1 ответа Транзистора, звуковая волна не только изменяется по амплитуде , но и по частоте . Амплитуда звука модулирует амплитуду несущей, а его частота модулирует частоту несущей. Таким образом, носитель также имеет обе информационные составляющие звуковой волны. После демодуляции носителя обе информационные составляющие исходной звуковой волны восстанавливаются.
Надеюсь, это прояснит ваше недопонимание возможностей перевозчика и прояснит, что у него есть две (не одна) степень изменчивости.