এমপ্লিচিউড মডুলেশন কি

এমপ্লিচিউড মডুলেশন কি? এটা হচ্ছে এমন একটা প্রসেস যার মাধ্যমে modulating signal (যে সিগন্যালের মধ্যে আমাদের পাঠানো data বা message থাকে) এর সাপেক্ষে Carrier Signal (যে সিগন্যালের power অনেক বেশি এবং অনেক দূরে যেটি চলাচল করতে পারে) এর Amplitude বা মান পরিবর্তন হয়।

Amplitude Modulation is a process of changing one or more properties of the Carrier signal in accordance with modulating or message signal.

ধরা যাক, আমাদের Modulating Signal টি হচ্ছে m(t), যেটা একটা sinusoidal signal এবং যার সর্বোচ্চ amplitude হচ্ছে A_m.

এই সিগন্যালের frequency যদি ω_m হয় তবে-
m(t) = A_m sin ω_mt
যেখানে m(t) হচ্ছে এই modulating signal এর মান।
আবার একটা high frequency যুক্ত Carrier Signal এর কথা ধরা যাক, যার মান c(t). এর Amplitude A_c এবং frequency ω_c হলে সিগন্যালের মান হবে-
c(t) = A_c sin ω_ct
এবং Carrier Signal-কে দেখতে দেখাবে ঠিক এমন-

যখন modulating signal m(t) এবং carrier signal c(t) কে Amplitude Modulation করা হবে তখন নতুন যে Modulated Signal তৈরি হবে তার frequency এবং carrier signal এর frequency সমান থাকবে। কিন্তু modulated signal এর Amplitude, modulating signal এর Amplitude অনুযায়ী পরিবর্তিত হবে। তাই আমাদের modulated signal এর গঠন হবে ঠিক এমন-

এই Modulated সিগন্যালে Carrier Signal এর Amplitude-এর পরিবর্তন ঘটেছে modulating signal এর Amplitude-এর পরিবর্তনের জন্য। তাই এই ধরনের মডুলেশন হচ্ছে Amplitude Modulation.

এমপ্লিচিউড মডুলেশন কি ও কিভাবে কাজ করে

এবার আমরা সম্পূর্ণ Amplitude Modulation-কে ডায়াগ্রামের মাধ্যমে একবারে দেখে নেই-

এখন modulated signal এর সর্বোচ্চ Amplitude হচ্ছে Modulating Signal এর maximum amplitude (A_m) ও carrier signal এর amplitude A_c এর যোগফল, অর্থাৎ A_c + A_m.
আবার Modulated Signal এর সর্বনিন্ম amplitude হবে carrier signal এর amplitude এবং modulating signal এর amplitude এর মানের বিয়োগফলের সমান, অর্থাৎ A_c – A_m.

খেয়াল করো, আমাদের modulated signal এর মান ধরে নিয়েছি y(t) এবং এর amplitude যদি A’ ধরে নেই তবে modulated signal এর মান হবে-
y(t) = A’ sin ω_ct ……. (i)
যেখানে frequency ω_c এর মান পরিবর্তন হয়নি। যেহেতু modulated signal এর amplitude A’ হচ্ছে modulating signal এর মান m(t) এবং carrier signal এর amplitude A_c এর যোগফল, তাহলে-
A’ = A_c + m(t)
এখন, A’ এর মান (i) নং সমীকরণে বসাই-
y(t) = A’ sin ω_ct
       = {A_c + m(t)} sin ω_ct
       = (A_c + A_m sin ω_mt) sin ω_ct
      = A_c (1 + A_m/A_c sin ω_mt) sin ω_ct
এখানে A_m/A_c কে Modulating Index বলে এবং একে μ দিয়ে প্রকাশ করা হয়।
তাহলে-
μ = A_m/A_c
   = Amplitude of Modulating Signal / Amplitude of Carrier signal
সুতরাং-
y(t) = A_c (1 + μ sin ω_mt) sin ω_ct
       = A_c sin ω_ct + (A_c μ sin ω_mt . sin ω_ct)
       = A_c sin ω_ct + {(A_c μ /2) * (2 sin ω_mt . sin ω_ct)}
y(t) = A_c sin ω_ct + {(A_c μ / 2) * cos(ω_c – ω_m)t} – {(A_c μ / 2) * cos(ω_c + ω_m)t}
এখান y(t) হচ্ছে amplitude modulated signal এর মান বা equation. এই equation থেকে দেখা যায় এতে তিনটি frequency components রয়েছে, এগুলো হলো-
ω_c, ω_c + ω_m এবং ω_c – ω_m
এবং এদের মানের জন্য সংশ্লিষ্ট Amplitude এর মান যথাক্রমে Ac, μAc/2 এবং μAc/2.

এমপ্লিচিউড মডুলেশন কি ও এর ফ্রিকুয়েসী স্প্রেকটাম

যদি এই তিনটি frequency component কে frequency domain component হিসেবে প্রকাশ করি তবে সেটা হবে ঠিক এমন-

যেহেতু carrier signal কোনো তথ্য বা ইনফরমেশনকে বহন করে না তাই carrier signal-এর Amplitude যুক্ত অংশও আমাদের মেসেজ সিগন্যালকে বহন করার জন্য কোন কাজে আসে না। তাই modulated signal-এর equation থেকে A_c sin ω_ct অংশটি আমাদের কোনো কাজে আসে না।

আবার উপরের frequency spectrum থেকে দেখো, modulated signal এর ব্যান্ডউইথ বা frequency range (ω_c – ω_m) থেকে (ω_c + ω_m) পর্যন্ত। অর্থাৎ total bandwidth হচ্ছে- 2ω_m
এর কারণ হচ্ছে, ω_c থেকে ω_m পেছনে (ω_c – ω_m) এর অবস্থান এবং ω_c এর সামনে (ω_c + ω_m) এর অবস্থান। তাই (ω_c – ω_m) থেকে (ω_c + ω_m) এর দূরত্ব বা ব্যান্ডউইথ হচ্ছে 2ω_m.
যেহেতু modulating signal এর frequency range বা ব্যান্ডউইথ ছিল ω_m, তাই Amplitude Modulation প্রসেসে modulated signal এর ব্যান্ডউইথ, modulating signal এর ব্যান্ডউইথের দ্বিগুণ হয়। মনে রাখতে হবে,

Modulated signal থেকে ω_c – ω_m এবং ω_c + ω_m যুক্ত যে দুটো ফ্রিকুয়েন্সি পাওয়া যায়, তাদেরকে সাইড ব্যান্ড ফ্রিকোয়েন্সি (Sideband Frequency) বলে।

Amplitude Modulation এর ব্যবহার

এমপ্লিচিউড মডুলেশন কে ব্যবহার করা হয় long, medium এবং short এই তিন ধরনের wave band এই তিন ধরনের এর ক্ষেত্রে। অর্থাৎ বড় পরিসরে data কে ট্রান্সমিট করার জন্য carrier signal-কে amplitude modulation করা হয়। এছাড়া Ground to Air communication এবং to way radio link এর ক্ষেত্রে Amplitude modulationব্যবহার করা হয়।

Amplitude Modulation- এর সুবিধা

এই modulation system থেকে সহজে আমাদের আসল সিগন্যাল কে বের করে আনা সম্ভব। Receiver টার্মিনালের মধ্যে খুব কম পরিমাণ circuit element থাকে সিগন্যালকে demodulate করার জন্য। এছাড়া AM receiver এর দাম অনেক কম হয়।

Amplitude Modulation- এর অসুবিধা

এমপ্লিচিউড Modulated Signal এর সাথে সহজে noise যুক্ত হয়ে যায়। তাই মূল সিগন্যালের efficiency কমে যায়।