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
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 เมกะเฮิร์ตซ์ | ศูนย์ (ความถี่กลาง) |
+2 โวลต์ | 105 เมกะเฮิรตซ์ | + 5 เมกะเฮิรตซ์ |
─ 2 โวลต์ | 95 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
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?