¿Cómo se transmite la información por ondas de radio (cómo funcionan las radios)?

Considere el campo eléctrico entrante de las ondas de radio. Este campo es una superposición de todas las transmisiones de estaciones cercanas a su receptor. El trabajo del receptor es seleccionar una de estas transmisiones y convertirla en sonido.

Radio AM

Ahora considere un transmisor de estación de radio AM. Suponga que la onda de sonido que la estación quiere transmitir está representada por una función de tiempo$m(t)$donde aqui$m$es para "mensaje". Tenga en cuenta que$m(t)$incluye toda la información sobre el sonido, es decir, incluye frecuencia, amplitud... todo. En un transmisor AM, usamos un circuito para multiplicar$m(t)$por una sinusoide, creando la señal transmitida

Puede usar identidades trigonométricas o análisis de Fourier para ver que el contenido espectral de$s(t)$está en el rango$\Omega \pm \delta \omega$dónde$\delta \omega$es la frecuencia más alta en$m(t)$. La frecuencia portadora$\Omega$podría estar en el rango de las decenas de MHz. Por otro lado, el mensaje real$m(t)$absolutamente nunca tendría frecuencias por encima de los 20 kHz porque ese es el rango superior de la audición humana. En la vida real,$m(t)$no usa los 20 kHz completos; El habla y la música útiles no necesitan nuestro rango auditivo completo.

Así que ahora vemos que la señal transmitida$s(t)$está contenido dentro de un ancho de banda relativamente estrecho, es decir, quizás una banda de 10 kHz centrada en 10 MHz. Por lo tanto, un circuito sintonizado con un$Q$de alrededor de 1.000 y centrado en$\Omega$recoger$s(t)$pero sobre todo nada más.$^{[a]}$Por supuesto, también tenemos que hacer cumplir que las frecuencias portadoras de las distintas estaciones estén separadas por más de su$\delta \omega$es para que las transmisiones de nadie se superpongan con las de los demás.

Entonces, la salida de nuestro circuito sintonizado es aproximadamente$s(t)$! Digo "más o menos" porque nuestro circuito sintonizado no es perfecto, por lo que podríamos captar algunas cosas de otras transmisiones, pero como está más lejos del centro de nuestro circuito sintonizado, la amplitud se suprime. Luego, simplemente pasamos la señal a través de un rectificador y un filtro de paso bajo para que las oscilaciones de la portadora desaparezcan y solo obtengamos$m(t)$. ¡Eso es todo! Ahora tenemos el mensaje de sonido original y podemos ponerlo en un altavoz. No tenemos que pensar en amplitud y frecuencia por separado: tenemos la forma de onda de sonido original completa.

$[a]$:$Q$es la frecuencia central dividida por el ancho de banda, entonces