การปรับความถี่และการใช้งาน

ลองใช้เครื่องมือของเราเพื่อกำจัดปัญหา





FM หรือ การมอดูเลตความถี่ มีให้บริการประมาณตั้งแต่ AM ( การมอดูเลตแอมพลิจูด ) แม้ว่าจะมีปัญหาบางอย่างเท่านั้น FM เองก็ไม่มีปัญหานอกจากเราไม่รู้จักศักยภาพของเครื่องส่ง FM ในช่วงเวลาก่อนหน้าของ การสื่อสารไร้สาย มีการวัดว่าแบนด์วิดท์ที่ต้องการของสิ่งนี้แคบลงและจำเป็นต้องลดสัญญาณรบกวนและสัญญาณรบกวน ภายใต้มาตรการดังกล่าวการมอดูเลตความถี่ได้รับความเดือดร้อนในขณะที่ AM เพิ่มขึ้น หลังจากนั้นวิศวกรชาวอเมริกัน -“ เอ็ดวินอาร์มสตรอง ” เสร็จสิ้นการพยายามอย่างมีสติเพื่อค้นหาความเข้มของเครื่องส่งสัญญาณ FM เอ็ดวินได้ริเริ่มการออกแบบการใช้ FM สำหรับการส่งสัญญาณซึ่งไม่ได้เป็นไปตามกระแสนิยมในขณะนั้น

การมอดูเลตความถี่คืออะไร?

การมอดูเลตความถี่ สามารถกำหนดได้เนื่องจากความถี่ของสัญญาณพาหะนั้นแปรผันตาม (ตาม) แอมพลิจูดของสัญญาณมอดูเลตอินพุต อินพุตเป็นคลื่นไซน์โทนเดียว ผู้ให้บริการและรูปคลื่น FM ยังแสดงในรูปต่อไปนี้




การสร้างการมอดูเลตความถี่

การสร้างการมอดูเลตความถี่

ความถี่ของพาหะ (fc) จะเพิ่มขึ้นเมื่อความกว้างของสัญญาณมอดูเลต (อินพุต) เพิ่มขึ้น ความถี่ของผู้ให้บริการจะสูงสุด (fc สูงสุด) เมื่อสัญญาณอินพุตอยู่ที่จุดสูงสุด ผู้ให้บริการเบี่ยงเบนสูงสุดจากค่าปกติ . ความถี่ของพาหะจะลดลงเมื่อความกว้างของสัญญาณมอดูเลต (อินพุต) ลดลง ความถี่ของผู้ให้บริการจะต่ำสุด (fc min) เมื่อสัญญาณอินพุตต่ำสุด ผู้ให้บริการเบี่ยงเบนขั้นต่ำจากค่าปกติ ความถี่ของพาหะจะอยู่ที่ค่าปกติ (วิ่งฟรี) fc เมื่อค่าสัญญาณอินพุตเป็น 0V ไม่มีความเบี่ยงเบนในพาหะ รูปแสดงความถี่ของคลื่น FM เมื่ออินพุตอยู่ที่สูงสุด 0V และต่ำสุด



การเบี่ยงเบนความถี่

  • จำนวนการเปลี่ยนแปลงของความถี่พาหะที่เกิดขึ้นโดยแอมพลิจูดของสัญญาณมอดูเลตอินพุตเรียกว่า การเบี่ยงเบนความถี่ .
  • ความถี่ของผู้ให้บริการจะแกว่งไปมาระหว่าง fmax และ fmin เมื่ออินพุตแปรผันตามแอมพลิจูด
  • ความแตกต่างระหว่าง fmax และ fc เรียกว่าเบี่ยงเบนความถี่ fd = fmax - เอฟซี
  • ในทำนองเดียวกันความแตกต่างระหว่าง fc และ fmin เรียกอีกอย่างว่าส่วนเบี่ยงเบนความถี่ fd = fc –fmin
  • แสดงโดยΔf ดังนั้นΔf = fmax - fc = fc - fmin
  • ดังนั้น fd = fmax - fc = fc - fmin

การปรับสัญญาณ Amplitude

ความถี่ของผู้ให้บริการ

ความเบี่ยงเบน

0V

100 เมกะเฮิร์ตซ์ศูนย์ (ความถี่กลาง)

+2 โวลต์

105 เมกะเฮิรตซ์

+ 5 เมกะเฮิรตซ์

─ 2 โวลต์95 เมกะเฮิร์ตซ์

- 5 เมกะเฮิรตซ์

Freq deviation = 105 -100 = 5 MHz (หรือ) Freq deviation = 95-100 = -5 MHz

การปรับความถี่ สมการ

สมการ FM รวมสิ่งต่อไปนี้

v = บาป [wct + (Δf / fm) บาป wmt]


= บาป [wct + mf บาป wmt]

A = ความกว้างของสัญญาณ FM Δf = ส่วนเบี่ยงเบนความถี่

mf = ดัชนีการมอดูเลตของ FM

mf = ∆f / fm

mf เรียกว่าดัชนีการมอดูเลตของการมอดูเลตความถี่

wm = 2π fm wc = 2π fc

Modulation Index of Frequency Modulation คืออะไร?

ดัชนีการมอดูเลตของ FM ถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของการเบี่ยงเบนความถี่ของผู้ให้บริการกับความถี่ของสัญญาณมอดูเลต

mf = ดัชนีการมอดูเลตของ FM = f / fm

แบนด์วิดท์ของสัญญาณมอดูเลตความถี่

จำได้ว่าแบนด์วิดท์ของสัญญาณที่ซับซ้อนเช่น FM คือความแตกต่างระหว่างความถี่สูงสุดและความถี่ต่ำสุด ส่วนประกอบ และแสดงเป็นเฮิรตซ์ (Hz) แบนด์วิดท์เกี่ยวข้องกับความถี่เท่านั้น AM มีเพียงสองไซด์แบนด์ (USB และ LSB) และพบว่าแบนด์วิดท์เป็น 2 fm

ใน FM นั้นไม่ใช่เรื่องง่าย คลื่นความถี่สัญญาณ FM ค่อนข้างซับซ้อนและจะมีไซด์แบนด์จำนวนไม่ จำกัด ดังแสดงในรูป . ตัวเลขนี้ให้ความคิดว่าสเปกตรัมขยายตัวอย่างไรเมื่อดัชนีมอดูเลตเพิ่มขึ้น ไซด์แบนด์จะถูกแยกออกจากผู้ให้บริการโดย fc ± fm, fc ± 2fm, fc ± 3fm และอื่น ๆ

แบนด์วิดท์ของสัญญาณ FM

แบนด์วิดท์ของสัญญาณ FM

ไซด์แบนด์แรกเท่านั้นที่จะมีส่วนแบ่งหลักของ พลัง (98% ของกำลังไฟทั้งหมด) ดังนั้นจึงมีเพียงไม่กี่วงเท่านั้นที่ถือว่าเป็นแถบด้านข้างที่สำคัญ

ตามกฎทั่วไปมักเรียกกันว่ากฎของคาร์สัน 98% ของกำลังสัญญาณใน FM อยู่ภายในแบนด์วิดท์ที่เท่ากับความถี่เบี่ยงเบนบวกกับความถี่ในการมอดูเลต

กฎของคาร์สัน : แบนด์วิดท์ของ FM BWFM = 2 [Δf + fm] .

= 2 ตร.ม. [mf + 1]

FM เรียกว่าระบบแบนด์วิดท์คงที่ ทำไม?

การมอดูเลตความถี่เรียกว่า a ระบบแบนด์วิดท์คงที่ และตัวอย่างของระบบนี้แสดงไว้ด้านล่าง

  • 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 = 10000 Hz BWFM = 2 [75 + (10000/1000)] KHz = 170.0 KHz
  • แม้ว่าความถี่มอดูเลตจะเพิ่มขึ้น 20 เท่า (50 Hz ถึง 5000 Hz) แต่ค่าเบี่ยงเบนก็เพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อย (151 KHz ถึง 170 KHz) ดังนั้น FM จึงเรียกว่าระบบแบนด์วิดท์คงที่
  • FM เชิงพาณิชย์ (กฎของ Carson)
  • ค่าเบี่ยงเบนความถี่สูงสุด = 75 KHz
  • ความถี่การมอดูเลตสูงสุด = 15 KHz
  • BWFM = 2 [75 + 15] = 180.0 กิโลเฮิร์ตซ์

ความแตกต่างระหว่าง AM และ FM

หลัก ความแตกต่างระหว่าง AM และ FM รวมสิ่งต่อไปนี้

  • สมการสำหรับ FM: V = A sin [wct + Δf / fm sin wmt] = A sin [wct + mf sin wmt]
  • สมการสำหรับ AM = Vc (1 + m sin ωmt) sin ωctโดยที่ m กำหนดโดย m = Vm / Vc
  • ใน FM การมอดูเลต ดัชนีสามารถมีค่าใดก็ได้ที่มากกว่า 1 หรือน้อยกว่าหนึ่ง
  • ใน AM ดัชนีการมอดูเลตจะอยู่ระหว่าง 0 ถึง 1
  • ใน FM แอมพลิจูดของผู้ให้บริการจะคงที่
  • ดังนั้นกำลังส่งจึงคงที่
  • กำลังส่งไม่ขึ้นอยู่กับดัชนีการมอดูเลต
  • ส่งพลังงาน ขึ้นอยู่กับดัชนีการมอดูเลต
  • PTotal = พีซี [1+ (ตร.ม. / 2)]
  • จำนวนไซด์แบนด์ที่สำคัญใน FM มีจำนวนมาก
  • เฉพาะแถบด้านข้างสองเส้นใน AM
  • ถึง แบนด์วิดท์ของ FM ขึ้นอยู่กับดัชนีการมอดูเลตของ FM
  • แบนด์วิดท์ไม่ขึ้นอยู่กับดัชนีการมอดูเลตของ AM แถบด้านข้าง 2 เส้นเสมอ BW ของ AM คือ 2 fm
  • FM มีระบบป้องกันเสียงรบกวนที่ดีกว่า FM มีความทนทาน / ทนทานต่อเสียงรบกวน คุณภาพของ FM จะดีแม้ว่าจะมีเสียงรบกวนก็ตาม
  • ใน AM คุณภาพจะได้รับผลกระทบอย่างรุนแรงจากเสียงรบกวน
  • แบนด์วิดท์ที่ FM ต้องการนั้นค่อนข้างสูงแบนด์วิดท์ FM = 2 [Δf + fm]
  • แบนด์วิดท์ที่ AM ต้องการน้อยกว่า (2 fm)
  • วงจรสำหรับเครื่องส่ง FM และเครื่องรับมีความซับซ้อนและมีราคาแพงมาก
  • วงจรสำหรับเครื่องส่งและเครื่องรับ AM นั้นเรียบง่ายและราคาไม่แพง

ดังนั้นทั้งหมดนี้เป็นข้อมูลเกี่ยวกับ การมอดูเลตความถี่ . การประยุกต์ใช้การมอดูเลตความถี่ รวมอยู่ใน วิทยุกระจายเสียง FM , เรดาร์, การสำรวจแผ่นดินไหว, การตรวจวัดระยะทางไกลและการสังเกตทารกในการชักผ่านคลื่นไฟฟ้าสมอง, การสังเคราะห์เพลง, ระบบวิทยุสองทาง, ระบบบันทึกเทปแม่เหล็ก, ระบบออกอากาศวิดีโอ ฯลฯ จากข้อมูลข้างต้นในที่สุดเราก็สามารถสรุปได้ว่าในความถี่ การมอดูเลตทั้งประสิทธิภาพและแบนด์วิดท์ขึ้นอยู่กับดัชนีการมอดูเลตและความถี่มอดูเลตสูงสุด เมื่อเทียบกับการมอดูเลตแอมพลิจูดสัญญาณการมอดูเลตความถี่มีแบนด์วิดท์ที่ใหญ่กว่าประสิทธิภาพที่เหนือกว่าและภูมิคุ้มกันที่ดีขึ้นต่อเสียงรบกวน ไฟล์ เทคนิคการมอดูเลตประเภทต่างๆ ในระบบสื่อสาร?