Частотная модуляция и ее применение

FM или Модуляция частоты доступен примерно с AM ( Амплитудная модуляция ), хотя есть только некоторые проблемы. У самого FM не было проблем, за исключением того, что мы не могли распознать потенциал FM-передатчика. В более ранние времена беспроводная связь , было измерено, что требуемая полоса пропускания была уже и необходима для уменьшения шума, а также помех. При такой мере пострадала частотная модуляция, тогда как AM увеличилась. После этого американский инженер ... Эдвин Армстронг »Завершила сознательную попытку обнаружить интенсивность FM-передатчиков. Эдвин инициировал разработку использования FM, предназначенного для передачи, что было не в пользу тенденции в то время.

Что такое частотная модуляция?

В модуляция частоты можно определить как частоту несущего сигнала, изменяемую пропорционально (в соответствии с) амплитуде входного модулирующего сигнала. Входной сигнал - однотональная синусоида. Сигналы несущей и FM также показаны на следующем рисунке.

Генерация частотной модуляции

Частота несущей (fc) будет увеличиваться с увеличением амплитуды модулирующего (входного) сигнала. Несущая частота будет максимальной (fc max), когда входной сигнал находится на пике. Несущая максимально отклоняется от своего нормального значения . Частота несущей будет уменьшаться по мере уменьшения амплитуды модулирующего (входного) сигнала. Несущая частота будет минимальной (fc min), когда входной сигнал самый низкий. Несущая минимально отклоняется от своего нормального значения. Частота несущей будет на своем нормальном значении (свободный ход) fc, когда значение входного сигнала равно 0 В. В носителе отклонения нет. На рисунке показана частота FM-волны при максимальном входном напряжении 0 В и минимальном значении.

Отклонение частоты

• Величина изменения несущей частоты, вызванная амплитудой входного модулирующего сигнала, называется отклонение частоты .
• Несущая частота колеблется между fmax и fmin по мере изменения амплитуды входного сигнала.
• Разница между fmax и fc известна как девиация частоты. fd = fmax - fc
• Точно так же разница между fc и fmin также известна как девиация частоты. fd = fc –fmin
• Обозначается Δf. Следовательно, Δf = fmax - fc = fc - fmin
• Следовательно, fd = fmax - fc = fc - fmin

Отклонение частоты = 105-100 = 5 МГц (или) Отклонение частоты = 95-100 = -5 МГц

Модуляция частоты Уравнение

В Уравнение FM включая следующее

v = A sin [wct + (Δf / fm) sin wmt]

= Грех [wct + mf sin wmt]

A = Амплитуда FM-сигнала. Δf = отклонение частоты

mf = Индекс модуляции FM

mf = ∆f / fm

мф называется индексом модуляции частотной модуляции.

wm = 2π fm wc = 2π fc

Что такое индекс модуляции частотной модуляции?

В индекс модуляции ЧМ определяется как отношение отклонения частоты несущей к частоте модулирующего сигнала

mf = Индекс модуляции FM = ∆ ф / фм

Полоса пропускания сигнала частотной модуляции

Напомним, ширина полосы сложного сигнала, такого как FM, - это разница между его самой высокой и самой низкой частотой. составные части , и выражается в герцах (Гц). Полоса пропускания имеет дело только с частотами. AM имеет только две боковые полосы (USB и LSB), и оказалось, что полоса пропускания составляет 2 фм.

В FM не все так просто. Спектр FM-сигнала довольно сложен и будет иметь бесконечное количество боковых полос, как показано на рисунке. . Этот рисунок дает представление о том, как спектр расширяется при увеличении индекса модуляции. Боковые полосы отделены от несущей на fc ± fm, fc ± 2fm, fc ± 3fm и так далее.

Полоса пропускания FM-сигнала

Только первые несколько боковых полос будут содержать основную долю сила (98% от общей мощности), поэтому только эти несколько полос считаются значительными боковыми полосами.

Как показывает эмпирическое правило, часто называемое правилом Карсона, 98% мощности сигнала в FM содержится в полосе пропускания, равной частоте отклонения, плюс частота модуляции удвоена.

Правило Карсона : Полоса пропускания FM BWFM = 2 [Δf + fm] .

знак равно 2 фм [мф + 1]

FM известен как система постоянной пропускной способности. Почему?

Частотная модуляция известна как система с постоянной пропускной способностью и пример этой системы приведен ниже.

• Δf = 75 кГц fm = 500 Гц BWFM = 2 [75 + (500/1000)] кГц = 151,0 кГц
• Δf = 75 кГц fm = 5000 Гц BWFM = 2 [75 + (5000/1000)] кГц = 160,0 кГц
• Δf = 75 кГц fm = 10000 Гц BWFM = 2 [75 + (10000/1000)] кГц = 170,0 кГц
• Хотя частота модуляции увеличилась в 20 раз (от 50 Гц до 5000 Гц), девиация увеличилась лишь незначительно (от 151 кГц до 170 кГц). Следовательно, FM известен как система с постоянной полосой пропускания.
• Коммерческий FM (правило Карсона).
• Максимальное отклонение частоты = 75 кГц
• Максимальная частота модуляции = 15 кГц
• BWFM = 2 [75 + 15] = 180,0 кГц

Разница между AM и FM

Главный разница между AM и FM включая следующее.

• Уравнение для FM: V = A sin [wct + Δf / fm sin wmt] = A sin [wct + mf sin wmt]
• Уравнение для AM = Vc (1 + m sin ωmt) sin ωct, где m определяется как m = Vm / Vc
• В FM, Модуляция Индекс может иметь любое значение больше 1 или меньше единицы
• В AM индекс модуляции будет между 0 и 1.
• В FM амплитуда несущей постоянна.
• Следовательно, передаваемая мощность постоянна.
• Передаваемая мощность не зависит от индекса модуляции
• Передаваемая мощность зависит от индекса модуляции
• PTotal = Pc [1+ (м2 / 2)]
• Количество значимых боковых полос в FM велико.
• Только две боковые полосы в AM
• К полоса частот FM зависит от индекса модуляции FM
• Полоса пропускания не зависит от индекса модуляции AM. Всегда 2 боковые полосы. Полоса пропускания AM составляет 2 фм
• FM имеет лучшую помехозащищенность. FM прочен / устойчив к шуму. Качество FM будет хорошим даже при наличии шума.
• В AM качество серьезно зависит от шума
• Полоса пропускания, необходимая для FM, довольно высока. Полоса пропускания FM = 2 [Δf + fm].
• Полоса пропускания, необходимая для AM, меньше (2 фм)
• Схемы для FM-передатчика и ресивер очень сложные и очень дорогие.
• Схемы для передатчика и приемника AM просты и менее дороги.

Таким образом, это все о модуляция частоты . В применения частотной модуляции включить в FM радиовещание , радар, сейсморазведка, телеметрия и наблюдение за младенцами на предмет приступов с помощью ЭЭГ, синтеза музыки, систем двусторонней радиосвязи, систем записи на магнитную ленту, систем видеотрансляции и т.д. модуляции, как эффективность, так и полоса пропускания зависят от максимального индекса модуляции и частоты модуляции. В отличие от амплитудной модуляции сигнал частотной модуляции имеет более широкую полосу пропускания, превосходную эффективность и повышенную устойчивость к шуму. Какие различные типы методов модуляции в системе связи?