Frekvenčná modulácia a jej aplikácie

FM alebo Frekvenčná modulácia je k dispozícii približne od AM ( Amplitúdová modulácia ) hoci má iba niektoré problémy. Samotné FM nemalo problém, okrem toho, že sme nedokázali rozpoznať potenciál vysielača FM. V skoršej dobe bezdrôtová komunikácia Zmeralo sa, že požadovaná šírka pásma bola užšia a nevyhnutná na zníženie hluku a interferencie. Na základe takéhoto opatrenia bola ovplyvnená frekvenčná modulácia, zatiaľ čo AM sa zvýšila. Potom americký inžinier - “ Edwin Armstrong ”Dokončil vedomý pokus o objavenie intenzity FM vysielačov. Edwin inicioval návrh používania FM určeného na vysielanie, ktorý v tom čase nebol v prospech trendu.

Čo je to frekvenčná modulácia?

The frekvenčná modulácia možno definovať, pretože frekvencia nosného signálu sa mení úmerne k (v súlade s) amplitúdou vstupného modulačného signálu. Vstupom je sínusová vlna s jedným tónom. Nosný vlnový priebeh a vlnové krivky FM sú tiež znázornené na nasledujúcom obrázku.

Generovanie frekvenčnej modulácie

Frekvencia nosnej (fc) sa zvýši so zvyšovaním amplitúdy modulačného (vstupného) signálu. Nosná frekvencia bude maximálna (fc max), keď je vstupný signál na vrchole. Nosič sa odchyľuje maximálne od svojej normálnej hodnoty . Frekvencia nosnej sa zníži s poklesom amplitúdy modulačného (vstupného) signálu. Nosná frekvencia bude minimálna (fc min.), Keď je vstupný signál najnižší. Dopravca sa odchyľuje od svojej normálnej hodnoty minimálne. Frekvencia nosnej bude na svojej normálnej hodnote (voľný chod) fc, keď je hodnota vstupného signálu 0V. V nosiči nie sú žiadne odchýlky. Obrázok ukazuje frekvenciu vlny FM, keď je vstup na maxime, 0 V a na min.

Frekvenčná odchýlka

• Vyzýva sa množstvo zmeny vyprodukovanej nosnej frekvencie amplitúdou vstupného modulačného signálu frekvenčná odchýlka .
• Nosná frekvencia sa pohybuje medzi fmax a fmin, keď sa vstup mení v amplitúde.
• Rozdiel medzi fmax a fc je známy ako frekvenčná odchýlka. fd = fmax - fc
• Podobne je rozdiel medzi fc a fmin známy aj ako frekvenčná odchýlka. fd = fc –fmin
• Označuje sa Δf. Preto Δf = fmax - fc = fc - fmin
• Preto fd = fmax - fc = fc - fmin

Frekvenčná odchýlka = 105 - 100 = 5 MHz (alebo) Frekvenčná odchýlka = 95 - 100 = -5 MHz

Frekvenčná modulácia Rovnica

The FM rovnica zahrňte nasledujúce

v = A sin [wct + (Δf / fm) sin wmt]

= Hriech [wct + mf sin wmt]

A = Amplitúda FM signálu. Δf = frekvenčná odchýlka

mf = Modulačný index FM

mf = ∆f / fm

mf sa nazýva index modulácie frekvenčnej modulácie.

wm = 2π fm wc = 2π fc

Čo je index modulácie frekvenčnej modulácie?

The index modulácie FM je definovaný ako pomer frekvenčnej odchýlky nosnej k frekvencii modulačného signálu

mf = index modulácie FM = ∆ f / fm

Šírka pásma signálu frekvenčnej modulácie

Pripomeňme, že šírka pásma komplexného signálu, ako je FM, je rozdiel medzi jeho najvyššou a najnižšou frekvenciou komponenty , a je vyjadrená v Hertzoch (Hz). Šírka pásma sa zaoberá iba frekvenciami. AM má iba dve postranné pásma (USB a LSB) a zistilo sa, že šírka pásma je 2 fm.

V FM to nie je také jednoduché. Spektrum FM signálu je pomerne zložité a bude mať nekonečné množstvo postranných pásiem, ako je to znázornené na obrázku . Tento obrázok poskytuje predstavu o tom, ako sa spektrum rozširuje so zvyšujúcim sa modulačným indexom. Bočné pásy sú od nosiča oddelené znakmi fc ± fm, fc ± 2fm, fc ± 3fm atď.

Šírka pásma signálu FM

Iba niekoľko prvých postranných pásiem bude obsahovať hlavný podiel moc (98% z celkového výkonu), a preto sa iba týchto niekoľko pásiem považuje za významné postranné pásma.

Ako pravidlo, často označované ako Carsonovo pravidlo, je 98% výkonu signálu v FM obsiahnutých v šírke pásma rovnajúcej sa odchýlkovej frekvencii plus zdvojnásobenej modulačnej frekvencii.

Carsonovo pravidlo : Šírka pásma FM BWFM = 2 [Δf + fm] .

= 2 fm [mf + 1]

FM je známe ako systém s konštantnou šírkou pásma. Prečo?

Frekvenčná modulácia je známa ako a systém s konštantnou šírkou pásma a príklad tohto systému je uvedený nižšie.

• Δf = 75 KHz fm = 500 Hz BWFM = 2 [75 + (500/1000)] KHz = 151,0 KHz
• Δf = 75 KHz fm = 5 000 Hz BWFM = 2 [75 + (5000/1000)] KHz = 160,0 KHz
• Δf = 75 KHz fm = 10 000 Hz BWFM = 2 [75 + (10 000/1000)] KHz = 170,0 KHz
• Aj keď sa modulačná frekvencia zvýšila 20-krát (50 Hz na 5 000 Hz), odchýlka sa zvýšila iba okrajovo (151 KHz až 170 KHz). Preto je FM známe ako systém s konštantnou šírkou pásma.
• Obchodné FM (Carson’s Rule.)
• Max. Frekvenčná odchýlka = 75 KHz
• Max. Modulačná frekvencia = 15 KHz
• BWFM = 2 [75 + 15] = 180,0 KHz

Rozdiel medzi AM a FM

Hlavný rozdiel medzi AM a FM zahrňte nasledujúce.

• Rovnica pre FM: V = A sin [wct + Δf / fm sin wmt] = A sin [wct + mf sin wmt]
• Rovnica pre AM = Vc (1 + m sin ωmt) sin ωct, kde m je dané m = Vm / Vc
• V FM modulácia Index môže mať ľubovoľnú hodnotu väčšiu ako 1 alebo menšiu ako jedna
• V AM bude index modulácie medzi 0 a 1
• V FM je amplitúda nosnej vlny konštantná.
• Preto je prenášaný výkon konštantný.
• Vysielaný výkon nezávisí od indexu modulácie
• Prenášaný výkon závisí od indexu modulácie
• PTotal = Pc [1+ (m2 / 2)]
• Počet významných postranných pásiem v FM je veľký.
• V AM iba dve postranné pásma
• TO šírka pásma FM závisí od indexu modulácie FM
• Šírka pásma nezávisí od indexu modulácie AM. Vždy 2 postranné pásky. ČB AM je 2 fm
• FM má lepšiu odolnosť proti šumu. FM je odolný voči hluku. Kvalita FM bude dobrá aj za prítomnosti šumu.
• V AM je kvalita vážne ovplyvnená hlukom
• Šírka pásma požadovaná FM je dosť veľká. Šírka pásma FM = 2 [Δf + fm].
• Šírka pásma požadovaná AM je menšia (2 fm)
• Obvody pre FM vysielač a prijímač sú veľmi zložité a veľmi drahé.
• Obvody pre vysielač a prijímač AM sú jednoduché a lacnejšie

Toto je teda všetko o frekvenčná modulácia . The aplikácie frekvenčnej modulácie zahrnúť do FM rozhlasové vysielanie , radar, seizmický prieskum, telemetria a pozorovanie detí na zachytenie pomocou EEG, syntéza hudby, obojsmerné rádiové systémy, systémy na záznam na magnetickú pásku, systémy video vysielania atď. Z vyššie uvedených informácií nakoniec môžeme dospieť k záveru, že podľa frekvencie modulácia, tak efektívnosť, ako aj šírka pásma závisí od maximálneho indexu modulácie a modulačnej frekvencie. Na rozdiel od amplitúdovej modulácie má signál frekvenčnej modulácie väčšiu šírku pásma, vynikajúcu účinnosť a vylepšenú imunitu voči šumu. Čo sú rôzne typy modulačných techník v komunikačnom systéme?