Честотна модулация и нейните приложения

Честотна модулация и нейните приложения

FM или Честотна модулация е на разположение приблизително от AM ( Амплитудна модулация ), въпреки че има само някои проблеми. Самият FM нямаше проблем, освен че не можахме да разпознаем потенциала на FM предавателя. В по-ранното време на безжична комуникация , беше измерено, че необходимата честотна лента на това е по-тясна и необходима за намаляване на шума, както и на смущения. При такава мярка е пострадала честотната модулация, докато AM се увеличава. След това американски инженер… Едвин Армстронг ”Завърши съзнателния опит да открие интензивността на FM предавателите. Едуин инициира дизайна на използването на FM, предназначен за предаване, което не е в полза на тенденцията към този момент във времето.



Какво е честотна модулация?

The честотна модулация може да се определи като честотата на носещия сигнал варира пропорционално на (в съответствие с) амплитудата на входния модулиращ сигнал. Входът е еднотонова синусоида. Носителят и FM вълновите форми също са показани на следващата фигура.


Генериране на честотна модулация

Генериране на честотна модулация





Честотата на носител (fc) ще се увеличава с увеличаване на амплитудата на модулиращия (входния) сигнал. Носещата честота ще бъде максимална (fc max), когато входният сигнал е в своя пик. Носачът се отклонява максимално от нормалната си стойност . Честотата на носител ще намалява с намаляването на амплитудата на модулиращия (входния) сигнал. Носещата честота ще бъде минимална (fc min), когато входният сигнал е най-нисък. Превозвачът отклонява минимума от нормалната си стойност. Честотата на носителя ще бъде на нормалната си стойност (свободно работещ) fc, когато стойността на входния сигнал е 0V. Няма отклонение в носителя. Фигурата показва честотата на FM вълната, когато входът е най-висок, 0V и най-малък.

Отклонение на честотата

  • Извиква се размерът на промяната в произведената носеща честота от амплитудата на входния модулиращ сигнал отклонение на честотата .
  • Честотата на превозвача се променя между fmax и fmin като входни променливи в амплитудата си.
  • Разликата между fmax и fc е известна като отклонение на честотата. fd = fmax - fc
  • По същия начин разликата между fc и fmin също е известна като отклонение на честотата. fd = fc –fmin
  • Обозначава се с Δf. Следователно Δf = fmax - fc = fc - fmin
  • Следователно fd = fmax - fc = fc - fmin

Амплитуда на модулиращия сигнал



Честота на превозвача

Отклонение

0V

100 MHzNil (централна честота)

+2 V

105 MHz

+ 5 MHz

─ 2 V95 MHz

- 5 MHz

Честотно отклонение = 105 -100 = 5 MHz (или) Честотно отклонение = 95-100 = -5 MHz

Честотна модулация Уравнение

The FM уравнение включват следното

v = Грех [wct + (Δf / fm) sin wmt]


= Грях [wct + mf sin wmt]

A = Амплитуда на FM сигнала. Δf = отклонение на честотата

mf = Индекс на модулация на FM

mf = ∆f / fm

mf се нарича индекс на модулация на честотната модулация.

wm = 2π fm wc = 2π fc

Какво представлява модулационният индекс на честотната модулация?

The индекс на модулация на FM се определя като отношение на отклонението на честотата на носителя към честотата на модулиращия сигнал

mf = индекс на модулация на FM = f / fm

Широчината на честотната лента на сигнала за честотна модулация

Спомнете си, честотната лента на сложен сигнал като FM е разликата между най-високата и най-ниската му честота компоненти , и се изразява в херци (Hz). Честотната лента се занимава само с честоти. AM има само две странични ленти (USB и LSB) и бе установено, че честотната лента е 2 fm.

Във FM не е толкова просто. Спектърът на FM сигнала е доста сложен и ще има безкраен брой странични ленти, както е показано на фигурата . Тази цифра дава представа как се разширява спектърът с увеличаване на индекса на модулация. Страничните ленти са отделени от носача чрез fc ± fm, fc ± 2fm, fc ± 3fm и т.н.

Честотна лента на FM сигнала

Честотна лента на FM сигнала

Само първите няколко странични ленти ще съдържат основния дял от силата (98% от общата мощност) и следователно само тези няколко ленти се считат за значителни странични ленти.

Като правило, често наричано Правило на Карсън, 98% от мощността на сигнала във FM се съдържа в честотна лента, равна на честотата на отклонение, плюс честотата на модулация удвоена.

Правилото на Карсън : Честотна лента на FM BWFM = 2 [Δf + fm] .

= 2 fm [mf + 1]

FM е известен като система с постоянна честотна лента. Защо?

Честотната модулация е известна като a система с постоянна честотна лента и пример за тази система е даден по-долу.

  • 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
  • Въпреки че честотата на модулиране се е увеличила 20 пъти (50 Hz до 5000 Hz), отклонението се е увеличило само незначително (151 KHz до 170 KHz). Следователно FM е известен като система с постоянна честотна лента.
  • Търговски FM (Правило на Carson.)
  • Максимално честотно отклонение = 75 KHz
  • Максимална модулираща честота = 15 KHz
  • BWFM = 2 [75 + 15] = 180.0 KHz

Разлика между AM и FM

Основното разлика между AM и FM включват следното.

  • Уравнение за FM: V = A sin [wct + Δf / fm sin wmt] = A sin [wct + mf sin wmt]
  • Уравнение за AM = Vc (1 + m sin ωmt) sin ωct, където m е дадено от m = Vm / Vc
  • Във FM, модулацията Индексът може да има всяка стойност по-голяма от 1 или по-малка от една
  • В AM индексът на модулация ще бъде между 0 и 1
  • При FM амплитудата на носителя е постоянна.
  • Следователно предаваната мощност е постоянна.
  • Предаваната мощност не зависи от индекса на модулация
  • Предавана мощност зависи от индекса на модулация
  • PTotal = Pc [1+ (m2 / 2)]
  • Броят на значимите странични ленти във FM е голям.
  • Само две странични ленти в AM
  • ДА СЕ честотна лента на FM зависи от индекса на модулация на FM
  • Честотната лента не зависи от индекса на модулация на AM. Винаги 2 странични ленти. BW на AM е 2 fm
  • FM има по-добра устойчивост на шум. FM е здрав / здрав срещу шум. Качеството на FM ще бъде добро дори при наличие на шум.
  • В AM качеството се влияе сериозно от шума
  • Широчината на честотната лента, изисквана от FM, е доста висока. FM честотна лента = 2 [Δf + fm].
  • Широчината на честотната лента, изисквана от AM, е по-малка (2 fm)
  • Вериги за FM предавател и приемникът са много сложни и много скъпи.
  • Веригите за AM предавател и приемник са прости и по-евтини

По този начин става въпрос за всичко честотна модулация . The приложения на честотната модулация включете в FM радио излъчване , радар, сеизмично проучване, телеметрия и наблюдение на бебета за изземване чрез ЕЕГ, музикален синтез, двупосочни радиосистеми, системи за запис на магнитна лента, системи за излъчване на видео и др. модулация, както ефективността, така и широчината на честотната лента зависи от максималния модулационен индекс и честотата на модулиране. За разлика от амплитудната модулация, сигналът за честотна модулация има по-голяма честотна лента, превъзходна ефективност и подобрена имунитет към шума. Какви са различни видове модулационни техники в комуникационната система?