Frekvenčna modulacija in njene uporabe

Preizkusite Naš Instrument Za Odpravo Težav





FM oz Frekvenčna modulacija je na voljo približno od AM ( Amplitudna modulacija ), čeprav ima le nekaj težav. FM sam ni imel težav, saj nismo mogli prepoznati potenciala oddajnika FM. V prejšnjih časih brezžična komunikacija , izmerjeno je bilo, da je potrebna pasovna širina le-te ožja in potrebna za zmanjšanje šuma in motenj. V skladu s takšnim ukrepom je bila prizadeta frekvenčna modulacija, AM pa se je povečala. Po tem je ameriški inženir ... Edwin Armstrong «Končal zavestni poskus odkrivanja jakosti FM oddajnikov. Edwin je sprožil zasnovo uporabe FM, namenjene oddajanju, ki v tistem trenutku ni bila naklonjena trendu.

Kaj je frekvenčna modulacija?

The frekvenčna modulacija lahko definiramo, saj se frekvenca nosilnega signala spreminja sorazmerno (v skladu z) amplitudo vhodnega modulacijskega signala. Vhod je enotonski sinusni val. Na naslednji sliki so prikazani tudi nosilec in FM valovne oblike.




Generacija frekvenčne modulacije

Generacija frekvenčne modulacije

Frekvenca nosilca (fc) se bo povečala, ko se bo povečala amplituda modulacijskega (vhodnega) signala. Nosilna frekvenca bo največja (fc max), ko bo vhodni signal na vrhuncu. Nosilec odstopa od svoje normalne vrednosti . Frekvenca nosilca se bo zmanjšala, ko se bo zmanjšala amplituda modulacijskega (vhodnega) signala. Nosilna frekvenca bo najmanjša (fc min), ko je vhodni signal najnižji. Prevoznik najmanj odstopa od normalne vrednosti. Frekvenca nosilca bo pri normalni vrednosti (prosti tek) fc, če je vrednost vhodnega signala 0V. V nosilcu ni odstopanja. Slika prikazuje frekvenco FM vala, ko je vhod največji, 0V in najnižji.



Frekvenčno odstopanje

  • Kliče se količina spremenjene nosilne frekvence z amplitudo vhodnega modulacijskega signala odstopanje frekvence .
  • Frekvenca nosilca niha med fmax in fmin kot vhodne spremenljivke v svoji amplitudi.
  • Razlika med fmax in fc je znana kot odstopanje frekvence. fd = fmax - fc
  • Podobno je razlika med fc in fmin znana tudi kot odstopanje frekvence. fd = fc –fmin
  • Označuje se z Δf. Zato je Δf = fmax - fc = fc - fmin
  • Zato je fd = fmax - fc = fc - fmin

Amplituda modulacijskega signala

Pogostost prevoznika

Odstopanje

0V

100 MHzNil (osrednja frekvenca)

+2 V

105 MHz

+ 5 MHz

─ 2 V95 MHz

- 5 MHz

Frekvenčno odstopanje = 105 -100 = 5 MHz (ali) Frekvenčno odstopanje = 95-100 = -5 MHz

Frekvenčna modulacija Enačba

The FM enačba vključujejo naslednje

v = greh [wct + (Δf / fm) greh wmt]


= Greh [wct + mf sin wmt]

A = Amplituda FM signala. Δf = frekvenčno odstopanje

mf = Indeks modulacije FM

mf = ∆f / fm

mf se imenuje modulacijski indeks frekvenčne modulacije.

wm = 2π fm wc = 2π fc

Kaj je modulacijski indeks frekvenčne modulacije?

The indeks modulacije FM je definirano kot razmerje med frekvenčnim odstopanjem nosilca in frekvenco modulacijskega signala

mf = modulacijski indeks FM = f / fm

Pasovna širina signala frekvenčne modulacije

Spomnimo, pasovna širina zapletenega signala, kot je FM, je razlika med njegovo najvišjo in najnižjo frekvenco sestavnih delov in je izražena v hercih (Hz). Pasovna širina obravnava samo frekvence. AM ima le dve stranski pasovi (USB in LSB) in ugotovljeno je bilo, da je pasovna širina 2 fm.

V FM ni tako preprosto. Spekter FM signala je precej zapleten in bo imel neskončno število stranskih pasov, kot je prikazano na sliki . Ta slika predstavlja idejo, kako se spekter širi z naraščanjem indeksa modulacije. Stranski pasovi so od nosilca ločeni s fc ± fm, fc ± 2fm, fc ± 3fm itd.

Pasovna širina FM signala

Pasovna širina FM signala

Le prvih nekaj stranskih pasov bo vsebovalo večji delež moč (98% celotne moči), zato se le teh nekaj pasov šteje za pomembne stranske pasove.

Kot pravilo, ki ga pogosto imenujemo Carsonovo pravilo, je 98% moči signala v FM v pasovni širini, ki je enaka frekvenci odstopanja, plus modulacijska frekvenca se je podvojila.

Carsonovo pravilo : Pasovna širina FM BWFM = 2 [Δf + fm] .

= 2 fm [mf + 1]

FM je znan kot sistem konstantne pasovne širine. Zakaj?

Frekvenčna modulacija je znana kot a sistem s stalno pasovno širino primer tega sistema je spodaj.

  • 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
  • Čeprav se je modulacijska frekvenca povečala 20-krat (50 Hz do 5000 Hz), se je odstopanje le nekoliko povečalo (151 KHz do 170 KHz). Zato je FM znan kot sistem s stalno pasovno širino.
  • Commercial FM (Carsonovo pravilo.)
  • Največje odstopanje frekvence = 75 KHz
  • Največja frekvenca modulacije = 15 KHz
  • BWFM = 2 [75 + 15] = 180,0 KHz

Razlika med AM in FM

Glavni razlika med AM in FM vključujejo naslednje.

  • Enačba za FM: V = A sin [wct + Δf / fm sin wmt] = A sin [wct + mf sin wmt]
  • Enačba za AM = Vc (1 + m sin ωmt) sin ωct, kjer je m podan z m = Vm / Vc
  • V FM, modulacija Indeks ima lahko katero koli vrednost večjo od 1 ali manj kot eno
  • V AM bo indeks modulacije med 0 in 1
  • V FM je amplituda nosilca konstantna.
  • Zato je oddana moč konstantna.
  • Oddana moč ni odvisna od indeksa modulacije
  • Prenesena moč je odvisno od indeksa modulacije
  • PTotal = Pc [1+ (m2 / 2)]
  • Število pomembnih stranskih pasov v FM je veliko.
  • Samo dve stranski pasovi v AM
  • TO pasovna širina FM odvisno od modulacijskega indeksa FM
  • Pasovna širina ni odvisna od modulacijskega indeksa AM. Vedno 2 stranski trakovi. BW za AM je 2 fm
  • FM ima boljšo odpornost proti hrupu. FM je robusten / robusten proti hrupu. Kakovost FM bo dobra tudi ob prisotnosti hrupa.
  • V AM na hrup resno vpliva hrup
  • Pasovna širina, ki jo zahteva FM, je precej visoka.FM pasovna širina = 2 [Δf + fm].
  • Pasovna širina, ki jo zahteva AM, je manjša (2 fm)
  • Vezja za FM oddajnik in sprejemnik so zelo zapleteni in zelo dragi.
  • Vezja za AM oddajnik in sprejemnik so preprosta in cenejša

Tu gre torej za to frekvenčna modulacija . The uporabe frekvenčne modulacije vključi v FM radijsko oddajanje , radar, potresno iskanje, telemetrija in opazovanje dojenčkov zaradi zasega prek EEG, sinteze glasbe, dvosmernih radijskih sistemov, sistemov za snemanje z magnetnim trakom, sistemov za video oddajanje itd. Iz zgornjih informacij lahko končno zaključimo, da v modulacije, tako učinkovitost kot pasovna širina je odvisna od največjega modulacijskega indeksa in modulacijske frekvence. V nasprotju z amplitudno modulacijo ima signal frekvenčne modulacije večjo pasovno širino, vrhunsko učinkovitost in izboljšano odpornost na šum. Kaj so različne vrste modulacijskih tehnik v komunikacijskem sistemu?