FM vai Frekvences modulācija ir pieejams aptuveni kopš plkst. AM ( Amplitūdas modulācija ), kaut arī tajā ir tikai daži jautājumi. Pašam FM nebija problēmu, izņemot to, ka mēs nevarējām atpazīt FM raidītāja potenciālu. Agrākā gada laikā bezvadu sakari , tika izmērīts, ka vajadzīgais joslas platums ir šaurāks un nepieciešams, lai samazinātu troksni, kā arī traucējumus. Saskaņā ar šādu pasākumu tika veikta frekvences modulācija, turpretī AM palielinājās. Pēc tam amerikāņu inženieris Edvins Ārmstrongs ”Pabeidza apzinātu mēģinājumu atklāt FM raidītāju intensitāti. Edvīns uzsāka FM pārraidei paredzētā dizaina izveidi, kas šajā laika posmā neatbalstīja tendenci.
Kas ir frekvences modulācija?
The frekvences modulācija var definēt kā nesēja signāla frekvenci maina proporcionāli (saskaņā ar) ieejas modulējošā signāla amplitūdai. Ieeja ir viena toņa sinusoidāls. Arī nesējs un FM viļņu formas ir parādītas nākamajā attēlā.
Frekvenču modulācijas ģenerēšana
Nesēja (fc) frekvence palielināsies, palielinoties modulējošā (ieejas) signāla amplitūdai. Nesējfrekvence būs maksimāla (fc max), kad ieejas signāls būs visaugstākajā līmenī. Nesējs maksimāli novirzās no normālās vērtības . Nesēja frekvence samazināsies, samazinoties modulējošā (ieejas) signāla amplitūdai. Pārnēsātāja frekvence būs minimāla (fc min), kad ieejas signāls būs zemākais. Nesējs minimāli atšķiras no normālās vērtības. Kad ieejas signāla vērtība ir 0 V, nesēja frekvence būs normālā vērtībā (brīvgaitā) fc. Pārnēsātājā nav noviržu. Attēlā parādīta FM viļņa frekvence, kad ieeja ir maksimālā, 0 V un min.
Frekvences novirze
- Tiek saukta radītā nesēja frekvences izmaiņu summa pēc ieejas modulējošā signāla amplitūdas frekvences novirze .
- Pārvadātāja frekvence mainās starp fmax un fmin, kad ievade mainās pēc amplitūdas.
- Starpība starp fmax un fc ir pazīstama kā frekvences novirze. fd = fmax - fc
- Līdzīgi starpība starp fc un fmin ir pazīstama arī kā frekvences novirze. fd = fc –fmin
- To apzīmē ar Δf. Tāpēc Δf = fmax - fc = fc - fmin
- Tāpēc fd = fmax - fc = fc - fmin
Modulējošā signāla amplitūda | Pārvadātāja biežums | Novirze |
0V | 100 MHz | Nulle (centrālā frekvence) |
+2 V | 105 MHz | + 5 MHz |
| ─ 2 V | 95 MHz | - 5 MHz |
Frekvences novirze = 105 -100 = 5 MHz (vai) Frekvences novirze = 95-100 = -5 MHz
Frekvences modulācija Vienādojums
The FM vienādojums iekļaujiet sekojošo
v = grēks [wct + (Δf / fm) grēks wmt]
= Grēks [wct + mf sin wmt]
A = FM signāla amplitūda. Δf = frekvences novirze
mf = FM modulācijas indekss
mf = ∆f / fm
mf sauc par frekvences modulācijas modulācijas indeksu.
wm = 2π fm wc = 2π fc
Kas ir frekvences modulācijas modulācijas indekss?
The FM modulācijas indekss ir definēta kā nesēja frekvences novirzes un modulējošā signāla frekvences attiecība
mf = FM modulācijas indekss = ∆ f / fm
Frekvenču modulācijas signāla joslas platums
Atgādināsim, ka sarežģīta signāla, piemēram, FM, joslas platums ir atšķirība starp tā augstāko un zemāko frekvenci komponentiem , un to izsaka hercos (Hz). Joslas platums attiecas tikai uz frekvencēm. AM ir tikai divas sānjoslas (USB un LSB), un joslas platums ir 2 fm.
FM tas nav tik vienkārši. FM signāla spektrs ir diezgan sarežģīts, un tam būs bezgalīgs sānu joslu skaits, kā parādīts attēlā . Šis skaitlis dod priekšstatu par to, kā spektrs paplašinās, palielinoties modulācijas indeksam. Sānu joslas no nesēja atdala fc ± fm, fc ± 2fm, fc ± 3fm un tā tālāk.
FM signāla joslas platums
Tikai pirmajās sānjoslās būs lielākā daļa jauda (98% no kopējās jaudas), un tāpēc tikai šīs dažas joslas tiek uzskatītas par nozīmīgām sānu joslām.
Pēc īkšķa noteikuma, ko bieži dēvē par Kārsona likumu, 98% FM signāla jaudas ir joslas platumā, kas vienāds ar novirzes frekvenci, plus modulācijas frekvence dubultojās.
Karsona likums : FM BWFM joslas platums = 2 [Δf + fm] .
= 2 fm [mf + 1]
FM ir pazīstama kā konstanta joslas platuma sistēma. Kāpēc?
Frekvences modulācija ir pazīstama kā a pastāvīga joslas platuma sistēma un šīs sistēmas piemērs ir sniegts zemāk.
- Δf = 75 KHz fm = 500 Hz BWFM = 2 [75 + (500/1000)] KHz = 151,0 KHz
- Δf = 75 KHz fm = 5000 Hz BWFM = 2 [75 + (5000/1000)] KHz = 160,0 KHz
- Δf = 75 KHz fm = 10000 Hz BWFM = 2 [75 + (10000/1000)] KHz = 170,0 KHz
- Lai gan modulējošā frekvence palielinājās 20 reizes (no 50 Hz līdz 5000 Hz), novirze palielinājās tikai nedaudz (no 151 KHz līdz 170 KHz). Tādējādi FM ir pazīstama kā pastāvīga joslas platuma sistēma.
- Commercial FM (Kārsona likums.)
- Maksimālā frekvences novirze = 75 KHz
- Maksimālais modulācijas frekvence = 15 KHz
- BWFM = 2 [75 + 15] = 180,0 KHz
Atšķirība starp AM un FM
Galvenais atšķirība starp AM un FM iekļaujiet sekojošo.
- Vienādojums FM: V = grēks [wct + Δf / fm sin wmt] = grēks [wct + mf sin wmt]
- AM = Vc (1 + m sin ωmt) sin ωct vienādojums, kur m tiek dots ar m = Vm / Vc
- FM, modulāciju Indeksa vērtība var būt lielāka par 1 vai mazāka par vienu
- AM laikā modulācijas indekss būs no 0 līdz 1
- FM nesēja amplitūda ir nemainīga.
- Tāpēc pārraidītā jauda ir nemainīga.
- Pārraidītā jauda nav atkarīga no modulācijas indeksa
- Pārraidītā jauda atkarīgs no modulācijas indeksa
- PKopējais = Pc [1+ (m2 / 2)]
- Nozīmīgu sānjoslu skaits FM ir liels.
- Tikai divas sānjoslas AM
- TO FM joslas platums atkarīgs no FM modulācijas indeksa
- Joslas platums nav atkarīgs no AM modulācijas indeksa. Vienmēr 2 sānjoslas. AM BW ir 2 fm
- FM ir labāka trokšņu imunitāte. FM ir izturīga / izturīga pret troksni. FM kvalitāte būs laba pat trokšņa klātbūtnē.
- AM laikā troksnis nopietni ietekmē kvalitāti
- FM pieprasītais joslas platums ir diezgan liels. FM joslas platums = 2 [Δf + fm].
- AM pieprasītais joslas platums ir mazāks (2 fm)
- Ķēdes FM raidītājam un uztvērējs ir ļoti sarežģīti un ļoti dārgi.
- AM raidītāja un uztvērēja shēmas ir vienkāršas un lētākas
Tādējādi tas ir viss frekvences modulācija . The frekvenču modulācijas pielietojumi iekļaut FM radio apraide , radars, seismiskā izpēte, telemetrija un zīdaiņu novērošana krampjiem, izmantojot EEG, mūzikas sintēzi, divvirzienu radio sistēmas, magnētisko lentu ierakstīšanas sistēmas, video apraides sistēmas utt. Visbeidzot, no iepriekš minētās informācijas mēs varam secināt, ka biežumā modulācija, gan efektivitāte, gan joslas platums ir atkarīgs no maksimālā modulācijas indeksa un modulācijas frekvences. Pretstatā amplitūdas modulācijai, frekvences modulācijas signālam ir lielāks joslas platums, izcila efektivitāte un uzlabota imunitāte pret troksni. Kas ir dažāda veida modulācijas paņēmieni komunikācijas sistēmā?
