Talsignaler

Fortsättningsvis handlar det mest om modulation av tal. Då måste vi först förstå vad tal egentligen består av. När vi pratar uppstår många olika djupa och höga samt svaga och starka toner som ljudvågor. Det kallar vi en talsignal.

När vi pratar i en mikrofon omvandlar den talsignalen. Av de djupa och höga samt svaga och starka tonerna blir långsamma och snabba elektriska svängningar med liten och stor amplitud. Talsignalen finns då inte längre som ljudvåg utan som elektrisk svängning och kan behandlas i radion.

1) Kort beskrivning: Diagram med en horisontell axel ”Frekvens [Hz]” och en vertikal axel ”dB”; skalmarkeringar på den horisontella axeln vid ”20”, ”50”, ”100”, ”200”, ”500”, ”1000”, ”2000”, ”5000”, ”10000” och ”20000”, på den vertikala axeln i 6-dB-steg från ”–84” till ”–12 dB”; genomgående, vågformad blå linje, i vänstra halvan relativt jämn upp till ett värde på –18 vid ungefär 300 Hz, därefter åter fallande; i högra halvan alltmer orolig och taggig med ett maxvärde på –36 dB vid 5000 Hz; därefter brant fallande.
2) Utförlig beskrivning: Ett koordinatsystem har en horisontell axel märkt ”Frekvens [Hz]” och en vertikal axel märkt ”dB”. Det finns skalmarkeringar vid ”20”, ”50”, ”100”, ”200”, ”500”, ”1000”, ”2000”, ”5000”, ”10000” och ”20000” på den horisontella axeln och i 6-dB-steg från ”–84” till ”–12 dB” på den vertikala axeln. En genomgående, vågformad blå linje löper i vänstra halvan relativt jämnt upp till ett värde på –18 vid ungefär 300 Hz och faller därefter åter. I högra halvan är kurvförloppet alltmer oroligt och taggigt med ett maxvärde på –36 dB vid 5000 Hz. Därefter faller kurvan brant.
Figur INSTEG-5.3.1: Mänskligt tal i amplitudspektrum, till vänster de djupa och till höger de höga tonerna

I figur INSTEG-5.3.1 ser vi en typisk talsignal som amplitudspektrum. Frekvensområdet $\qtyrange{0}{20}{\kilo\hertz}$ visas. Kurvan visar amplituden för respektive frekvens. Man ser tydligt att tal inte innehåller godtyckligt höga frekvenser. För radioöverföring används ofta ett ännu mer begränsat frekvensområde.

När du trycker på nästa knapp aktiveras webbläsarens mikrofon. Därefter kan du se spektrumet av din egen röst.

Starkaste amplitud vid frekvensen $f$ =
0
$\unit{\hertz}$
1) Kort beskrivning: Diagram med en horisontell axel ”f [kHz]” och en vertikal axel ”Ljudstyrka”; fyrkantig yta märkt ”Information (tal)” på baslinjen med en längre vertikal linje till vänster märkt ”Låga toner” och en kortare vertikal linje längre åt höger märkt ”Höga toner”; vid övre änden av den längre linjen ”Högt”, vid övre änden av den kortare linjen ”Svagt”.
2) Utförlig beskrivning: Ett koordinatsystem har en horisontell axel märkt ”f [kHz]” och en vertikal axel märkt ”Ljudstyrka”. En fyrkantig yta märkt ”Information (tal)” sträcker sig från baslinjen med en längre vertikal linje till vänster märkt ”Låga toner” och med en kortare vertikal linje längre åt höger märkt ”Höga toner”. Vid övre änden av den längre linjen står ”Högt”, vid övre änden av den kortare linjen står ”Svagt”.
Figur INSTEG-5.3.2: Symbolisk bild av ljudspektrum
1) Kort beskrivning: Diagram med axlarna ”Leistung” (effekt, vertikal) och ”f [kHz]” (horisontell) visar en mot höger fallande kontur mellan de markerade frekvenserna ”0,3” och ”2,7”.

2) Utförlig beskrivning: Ett koordinatsystem med pilspetsar har en vertikal axel ”Leistung” (effekt) och en horisontell axel ”f [kHz]”. På den horisontella axeln är under baslinjen talen ”0,3” till vänster och ”2,7” längre åt höger inritade. Vid ”0,3” går en vertikal linje från baslinjen uppåt till en högre punkt. Därifrån löper en rak, snett fallande linje åt höger till en lägre punkt ovanför ”2,7”. Vid ”2,7” går en kort vertikal linje från denna punkt tillbaka ned till baslinjen. Det finns inga rutnätslinjer och ingen skala på den lodräta axeln.
Figur INSTEG-5.3.3: Exempel på ett ljudspektrum

I figur INSTEG-5.3.2 ser vi en symbolisk bild av ett talspektrum. På x-axeln, från vänster till höger, visas olika frekvenser. Djupa toner med lägre frekvenser finns längre till vänster än höga toner med högre frekvenser, som finns längre till höger. På y-axeln, nerifrån och upp, visas styrkan hos respektive frekvens, vilket fackmässigt kallas amplitud. Ju högre upp, desto starkare är tonen.

I figur INSTEG-5.3.3 finns ett konkret exempel. Där kan man avläsa ett använt frekvensområde på $\qtyrange{300}{2700}{\hertz}$. Signalens ”bredd” kallas för övrigt bandbredd och anges i hertz ($\unit{\hertz}$). Bandbredden är i det här fallet $\qty{2700}{\hertz}$ – $\qty{300}{\hertz}$ = $\qty{2400}{\hertz}$.

Den här exempelsignalen använder vi för att modulera bärvågor. En signal som används för att modulera en bärvåg kallas modulerande signal.


Fortsätt till nästa avsnitt: Amplitudmodulation (AM)