Frekvencia moduláció és alkalmazásai

Az FM ill Frekvencia moduláció körülbelül AM óta elérhető ( Amplitúdó moduláció ), bár csak néhány kérdése van. Magának az FM-nek nem volt problémája azon kívül, hogy nem tudtuk felismerni az FM adó potenciálját. Korábbi korában vezeték nélküli kommunikáció , azt mértük, hogy ennek szükséges sávszélessége szűkebb, és szükséges a zaj, valamint az interferencia csökkentéséhez. Ilyen intézkedés mellett a frekvencia moduláció szenvedett, míg az AM növekedett. Ezt követően egy amerikai mérnök - Edwin Armstrong ”Fejezte be az FM-adók intenzitásának felfedezésére irányuló tudatos kísérletet. Edwin megtervezte az FM átviteli célú használatának tervezését, amely az adott pillanatban nem volt kedvezõ a trendnek.

Mi az a frekvenciamoduláció?

A frekvencia moduláció úgy definiálható, hogy a vivőjel frekvenciája a bemenő moduláló jel amplitúdójával arányosan változik (összhangban). A bemenet egyhangú szinusz hullám. A vivő és az FM hullámformákat szintén a következő ábra mutatja.

Frekvencia moduláció generálása

A vivő (fc) frekvenciája növekszik, ha a moduláló (bemenő) jel amplitúdója növekszik. A vivőfrekvencia akkor lesz maximális (fc max), amikor a bemeneti jel a csúcson van. A hordozó maximálisan eltér a normál értékétől . A vivő frekvenciája csökken, ha a moduláló (bemenő) jel amplitúdója csökken. A vivőfrekvencia a legkisebb (fc min) lesz, ha a bemeneti jel a legalacsonyabb. A hordozó minimálisan eltér a normál értékétől. A vivő frekvenciája a normál (szabadon futó) fc értéken lesz, ha a bemeneti jel értéke 0V. A hordozóban nincs eltérés. Az ábra mutatja az FM hullám frekvenciáját, amikor a bemenet a maximális, 0 V és min.

Frekvenciaeltérés

• A vivőfrekvencia változásának mértékét a bemeneti moduláló jel amplitúdója alapján hívjuk meg frekvenciaeltérés .
• A Carrier frekvencia az fmax és az fmin között ingadozik, amikor a bemenet amplitúdója változik.
• Az fmax és az fc közötti különbséget frekvenciaeltérésnek nevezzük. fd = fmax - fc
• Hasonlóképpen, az fc és az fmin közötti különbséget frekvenciaeltérésnek is nevezik. fd = fc –fmin
• Ezt jelöljük Δf-vel. Ezért Δf = fmax - fc = fc - fmin
• Ezért fd = fmax - fc = fc - fmin

Frekvenciaeltérés = 105 -100 = 5 MHz (vagy) Frekvenciaeltérés = 95-100 = -5 MHz

Frekvencia moduláció Egyenlet

A FM egyenlet a következőket tartalmazzák

v = A bűn [wct + (Δf / fm) sin wmt]

= A bűn [wct + mf sin wmt]

A = Az FM jel amplitúdója. Δf = Frekvenciaeltérés

mf = Az FM modulációs indexe

mf = ∆f / fm

mf frekvenciamoduláció modulációs indexének nevezzük.

wm = 2π fm wc = 2π fc

Mi a frekvenciamoduláció modulációs indexe?

A az FM modulációs indexe a hordozó frekvenciaeltérésének és a moduláló jel frekvenciájának aránya

mf = FM modulációs indexe = ∆ f / fm

A frekvenciamodulációs jel sávszélessége

Emlékezzünk arra, hogy egy olyan összetett jel sávszélessége, mint az FM, a legmagasabb és a legalacsonyabb frekvencia közötti különbség alkatrészek , és Hertz-ben (Hz) van kifejezve. A sávszélesség csak a frekvenciákkal foglalkozik. Az AM-nek csak két oldalsávja van (USB és LSB), és a sávszélességet 2 fm-nek találták.

Az FM-ben ez nem ilyen egyszerű. Az FM jel spektruma meglehetősen összetett, és végtelen számú oldalsávval rendelkezik, amint az az ábrán látható . Ez az ábra ötletet ad arról, hogyan bővül a spektrum a modulációs index növekedésével. Az oldalsávokat fc ± fm, fc ± 2fm, fc ± 3fm és így tovább választják el a hordozótól.

Az FM jel sávszélessége

Csak az első néhány oldalsáv fogja tartalmazni a a hatalom (A teljes teljesítmény 98% -a), és ezért csak ez a néhány sáv tekinthető jelentős oldalsávnak.

Alapszabályként, amelyet gyakran Carson-szabálynak neveznek, az FM-ben a jelteljesítmény 98% -a az eltérési frekvenciával megegyező sávszélességben helyezkedik el, plusz a modulációs frekvencia megduplázódott.

Carson uralma : Az FM BWFM sávszélessége = 2 [Δf + fm] .

= 2 fm [mf + 1]

Az FM az állandó sávszélességű rendszer. Miért?

A frekvenciamoduláció a állandó sávszélességű rendszer és az alábbiakban erre a rendszerre mutatunk be példát.

• 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
• Bár a moduláló frekvencia 20-szorosára nőtt (50 Hz-ről 5000 Hz-re), az eltérés csak kis mértékben nőtt (151 KHz-től 170 KHz-ig). Ezért az FM állandó sávszélességű rendszerként ismert.
• Commercial FM (Carson szabálya.)
• Max. Frekvencia-eltérés = 75 KHz
• Max. Moduláló frekvencia = 15 KHz
• BWFM = 2 [75 + 15] = 180,0 KHz

Különbség az AM és az FM között

A fő különbség az AM és az FM között a következőket tartalmazzák.

• FM egyenlete: V = A sin [wct + Δf / fm sin wmt] = A sin [wct + mf sin wmt]
• AM = Vc (1 + m sin ωmt) sin ωct egyenlet, ahol m-et m = Vm / Vc adja meg
• Az FM-ben a moduláció Az index bármely értéke lehet nagyobb, mint 1, vagy kevesebb, mint egy
• AM-ben a modulációs index 0 és 1 között lesz
• FM-ben a vivő amplitúdója állandó.
• Ezért az átvitt teljesítmény állandó.
• Az átvitt teljesítmény nem függ a modulációs indextől
• Átadott teljesítmény függ a modulációs indextől
• PTösszeg = Pc [1+ (m2 / 2)]
• Az FM-ben jelentős a jelentős oldalsávok száma.
• Csak két oldalsáv az AM-ben
• NAK NEK az FM sávszélessége az FM modulációs indexétől függ
• A sávszélesség nem függ az AM modulációs indexétől. Mindig 2 oldalsávot. Az AM BW értéke 2 fm
• Az FM jobban ellenáll a zajnak. Az FM robusztus / robusztus a zaj ellen. Az FM minősége zaj esetén is jó lesz.
• AM-ben a minőséget komolyan befolyásolja a zaj
• Az FM által előírt sávszélesség meglehetősen magas. FM sávszélesség = 2 [Δf + fm].
• Az AM által előírt sávszélesség kisebb (2 fm)
• Áramkörök az FM adóhoz és a vevő nagyon összetett és nagyon drága.
• Az AM adó és vevő áramkörei egyszerűek és olcsóbbak

Így erről van szó frekvencia moduláció . A a frekvencia moduláció alkalmazásai bele FM rádió műsorszórás , radar, szeizmikus kutatás, telemetria és csecsemők megfigyelése lefoglalás céljából EEG, zeneszintézis, kétirányú rádiórendszerek, mágneses szalagos felvevő rendszerek, videó műsorszóró rendszerek stb. segítségével. A fenti információk alapján végül arra következtethetünk, hogy a frekvenciában moduláció, mind a hatékonyság, mind a sávszélesség függ a maximális modulációs indextől és a modulációs frekvenciától. Az amplitúdó-modulációval ellentétben a frekvenciamodulációs jel nagyobb sávszélességgel rendelkezik, kiemelkedő hatékonysággal és jobb zajvédelemmel rendelkezik. Mik a különböző típusú modulációs technikák a kommunikációs rendszerben?