Κύμα διαμόρφωσης συχνότητας

Η διαμόρφωση συχνότητας, αλλιώς FM, είναι ένας όρος που ακούμε συνεχώς. Αυτή η καινοτομία εμπλέκεται πολύ στη ραδιοφωνική επικοινωνία και τη μετάδοση σήμερα. Ο στόχος μας σε αυτό το παράδειγμα είναι να προσδιορίσουμε τι είναι η διαμόρφωση συχνότητας και πώς λειτουργεί και πού μπορεί να χρησιμοποιηθεί.

Τι είναι η Διαμόρφωση Συχνότητας;

Ένα ηλεκτρονικό ή απλό σήμα μπορεί να κωδικοποιηθεί αλλάζοντας τη συχνότητα του κύματος φορέα για να κωδικοποιήσει τα δεδομένα σε αυτό. Η διαμόρφωση συχνότητας είναι μια μέθοδος για να γίνει αυτό. Ένα ρυθμιστικό σήμα είναι ένα δεδομένα ή ένα μήνυμα που πρέπει να σταλεί αφού μετατραπεί σε ηλεκτρονικό σήμα.

Ένα σήμα φορέα αλλάζει από το σήμα πληροφοριών ομοίως έτσι ώστε να λειτουργεί επαρκής ισορροπία. Ωστόσο, λόγω των FM, η αφθονία της ρυθμιζόμενης πινακίδας παραμένει κάτι παρόμοιο ή παραμένει ισοδύναμο παρόλο που αλλάζει.

Οι λίστες διαμόρφωσης συχνότητας είναι συνήθως βόρεια του 1 και, κατά κανόνα, χρειάζεται έναν τόνο χωρητικότητας μετάδοσης σε εύρος 200 kHz, επομένως, ως επί το πλείστον, χρειάζεται μεγάλη ταχύτητα μεταφοράς. Το FM λειτουργεί σε εξαιρετικά εύρος συχνοτήτων. κατά κανόνα, κάπου στα 88 και 108 Megahertz? Ωστόσο, μπορεί επίσης να λειτουργήσει σε διαφορετικά εύρη. Υπάρχουν πολύπλοκα κυκλώματα με απεριόριστο αριθμό πλευρικών ζωνών που σας βοηθούν να λαμβάνετε σήματα κορυφαίας ποιότητας με εξαιρετική ποιότητα ήχου από τα ραδιοκύματα που μεταδίδονται.

Πολλοί σταθμοί μετάδοσης χρησιμοποιούν τεράστιες αποκλίσεις (όπως 75 kHz) στο τμήμα VHF του εύρους συχνοτήτων κάπου μεταξύ 88,5 και 108 MHz. Αυτό ταξινομείται ως "Wideband FM" (WBFM). Δεν έχει καμία διαφορά ότι αυτά τα ζώδια μπορούν να στείλουν μηνύματα κορυφαίας ποιότητας, καθώς καταλαμβάνουν πολύ χώρο στον οργανισμό.

Κάθε μετάδοση FM ευρείας ζώνης μπορεί συχνά να χρησιμοποιεί 200 kHz. Ωστόσο, αυτό μπορεί να παρουσιάζει διακυμάνσεις. Εκτός από αυτό, η επικοινωνία δεν παίρνει σχεδόν καθόλου χώρο. Για να χρησιμοποιήσετε FM στενής ζώνης (NBFM), θα μπορούσατε να δείτε αριθμούς απόκλισης περίπου 3 kHz. Επιπλέον, τα FM με λεπτή ζώνη χρησιμοποιείται γενικά για αμφίδρομη ραδιοφωνική επικοινωνία.

Εφαρμογές διαμόρφωσης συχνότητας

• Η διαμόρφωση συχνότητας χρησιμοποιείται στις ραδιοτηλεπικοινωνίες με πολλούς τρόπους. Έχει ανώτερη αναλογία μετάδοσης σε σχέση με την αναταραχή για ραδιοφωνική μετάδοση, καθώς έχει πολύ περισσότερες πληροφορίες για να φωνάξει.
• Συνεπάγεται ότι, επομένως, υπάρχει μικρότερη απόφραξη ραδιοσυχνοτήτων. Είναι η βασική εξήγηση ότι πολλές ραδιοφωνικές εκπομπές χρησιμοποιούν FM για την αναπαραγωγή μουσικής στο ραδιόφωνο.
• Χρησιμοποιείται επιπλέον σε συσκευές ραντάρ, τηλεμετρίας, σεισμικής αναζήτησης, ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος, ραδιοφωνικών πλαισίων, συγχώνευσης μουσικής και συσκευών μετάδοσης βίντεο.
• Όποτε στέλνετε ραδιοκύματα, η διαμόρφωση συχνότητας είναι ανώτερη από άλλους κανονισμούς. Έχει εξαιρετική αναλογία μετάδοσης προς ταραχή, πράγμα που σημαίνει ότι μπορεί να αποκλείσει πιο εύκολα την απόφραξη ραδιοσυχνοτήτων από μια μετάδοση ισοδύναμης διαμόρφωσης πλάτους ισχύος (AM) παρόμοιας ισχύος.
• Για αυτήν την κύρια εξήγηση, η περισσότερη μουσική αναπαράγεται στο ραδιόφωνο FM.

Διαμορφωτές FM

Μερικοί τρόποι για να κάνετε άμεσους ή έμμεσους ήχους με διαμόρφωση συχνότητας είναι:

• Ένας ταλαντωτής ελεγχόμενης τάσης ή ταλαντωτής διόδου Varactor:Τα VCO μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την απευθείας διαμόρφωση FM φροντίζοντας το μήνυμα σταθερά στα σχόλιά τους. Λόγω της διόδου varactor, τοποθετήσαμε αυτό το gadget στο συντονισμένο κύκλωμα ενός κυκλώματος που παράγει έναν ήχο ταλαντωτή.
• Κύκλωμα ταλαντωτή κρυστάλλου:Ομοίως, η δίοδος varactor μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία ενός κυκλώματος ταλαντωτή κρυστάλλων όπου το πρόσημο θα πρέπει να αυξηθεί σε συχνότητα, αλλά να επιτυγχάνεται στενή ζώνη FM.
• Ένας κύκλος κλειδωμένου σταδίου:Αυτή είναι μια εξαιρετική μέθοδος δημιουργίας πινακίδων διαμόρφωσης συχνότητας και λειτουργεί θαυμάσια. Ωστόσο, οι περιορισμοί του κύκλου θα πρέπει να ελέγχονται προσεκτικά και όταν όλα είναι σταθερά, είναι μια απίστευτη διευθέτηση.

Εξισώσεις διαμόρφωσης συχνότητας

Οι εκφράσεις για κύματα που διαμορφώνονται με συχνότητα χρησιμοποιούν γενικά ένα ημιτονικό ή συνημιτονικό έργο για τη ζωτικότητα του σήματος της ζώνης βάσης, το οποίο μπορεί να είναι είτε ημιτονοειδές είτε συνημιτονικό.

Πολύ καλά μπορεί να καταγραφεί στα μαθηματικά ως:

m(t)=Am cos (ωmt + Ɵ) … … … … … … 1

m(t)→σήμα εξισορρόπησης

Πού,

• Am→Πλάτος του σήματος εξισορρόπησης.
• ωm→ Γωνιακή επανάληψη του σήματος προσαρμογής.
• Ɵ→είναι η περίοδος του σήματος εξισορρόπησης.

Ένα γνήσιο μοντέλο είναι η διαμόρφωση πλάτους. Θέλουμε ένα κύμα φορέα για να κάνει ένα σήμα πληροφοριών (δεδομένα) πολύ θορυβώδες. Εάν δεν έχουμε κύμα φορέα, δεν θα έχουμε την επιλογή να αλλάξουμε το πρόσημο.

C(t) =Ac cos (ωct + Ɵ) … … … … .. 2

Μια απεικόνιση της γωνιακής διαμόρφωσης είναι το σημείο στο οποίο η γωνία του σήματος διαμόρφωσης αλλάζει άμεσα σε σχέση με το πλάτος του σήματος διαμόρφωσης.

Έκφραση για κύμα διαμόρφωσης συχνότητας

Όπως μάθαμε από τη διαμόρφωση πλάτους, θέλουμε 2 ημιτονοειδή κύματα ή συνημίτονα για διαμόρφωση.

• m(t)=Am cos (ωmt) 
• c(t)=Ac cos (ωct)

ή μετά πάλι

• m(t)=Am cos (2π fmt)
• c(t)=Ac cos (2πfct)

Τότε το κύμα διαμορφωμένου συχνότητας θα είναι:

• fm(t) =fc + k Am.cos (2π fm t)
• fm(t) =fc + k m(t)

Πού,

• fm(t)=κύμα που διαμορφώνεται με συχνότητα.
• fc→συχνότητα του φέροντος κύματος.
• m(t)→ρυθμιστικό σήμα.
• k→ σταθερή αναλογία.

Συμπέρασμα

Σε αυτήν την έκφραση των σημειώσεων κυμάτων που διαμορφώνονται με συχνότητα, μάθαμε ότι η διαμόρφωση συχνότητας (FM) είναι ένα ζωτικής σημασίας σχήμα διαμόρφωσης επειδή χρησιμοποιείται σε πολλές επιχειρήσεις και είναι εύκολο να ρυθμιστεί και να μάθει. Αποδεικνύεται ότι η διαμόρφωση συχνότητας μπορεί να απλοποιηθεί σε διαμόρφωση γωνίας με έναν απλό ολοκληρωτή. Έτσι, μπορούμε να κάνουμε σήματα διαμορφωμένα με συχνότητα με τη γεννήτρια διανυσματικών σημάτων National Instruments, επειδή χρειάζονται μόνο έναν διαμορφωτή I/Q για να λειτουργήσουν.