+
Vegyes

Frekvencia moduláció, FM modulációs index és eltérési arány

 Frekvencia moduláció, FM modulációs index és eltérési arány


Bármely frekvencián modulált jel két kulcsparamétere a modulációs index és az eltérési arány. Széles körben használják őket a frekvenciamodulált jelek és jellemzőik vizsgálata során.

Ez a két paraméter leírja az adott FM jel néhány alapvető jellemzőjét - a modulációs index megadja a moduláció szintjének tényleges mértékét, az eltérési arány pedig a modulációs frekvenciához viszonyított eltérés mértékét.

Ez a két ábra kulcsfontosságú a rádiókommunikációs rendszerek és a műsorszórók stb. Megtervezésekor és tervezésénél - meghatározzák a frekvenciamodulált jel néhány alapvető paraméterét, befolyásolva az oldal sávszintjét és a jelhez szükséges sávszélességet.

Minden fontos, a nagy FM-adóktól kezdve egészen a kicsi kétirányú rádiókig vagy a rádióig.

Frekvencia modulációs index

A frekvenciamodulációs index megegyezik az AM modulációs indexével, de nyilvánvalóan az FM-hez kapcsolódik. Tekintettel a két modulációs forma közötti különbségekre, az FM modulációs indexet más módon mérik.

Az FM modulációs index megegyezik a frekvenciaeltérés és a moduláló frekvencia arányával.

m=FrequencydevénaténonModulaténonfrequency

A modulációs index képletéből és definíciójából látható, hogy nincs olyan kifejezés, amely magában foglalja a vivőfrekvenciát, és ez azt jelenti, hogy teljesen független a vivőfrekvenciától.

Az FM modulációs index példájához vegyen példát, ahol egy jel eltérése ± 5 kHz, és a moduláló frekvencia 1 kHz, akkor az adott példány modulációs indexe 5/1 = 5.

Hasonlóképpen, ha az eltérés ± 10 kHz és a moduláló frekvencia s kHz, akkor ennek is 5 az eltérési aránya.

Mivel a normál hangnak számos különböző frekvenciája van az audiohangban, az eltérési arányt általában a maximális hangfrekvencia és a legnagyobb eltérés alapján számítják ki. Ezt az ábrát használjuk a jel sávszélességének és egyéb jellemzőinek meghatározására.

FM eltérési arány

A modulációs index egyik kérdése, hogy az eltérés pillanatnyi értékei és a moduláló frekvencia függvényében változik.

A tipikus hangátviteleknél a frekvenciaeltérés és a moduláló frekvencia is változni fog. A frekvenciaeltérés az adott pillanatban érvényes hangszinttől függ. A moduláló frekvencia is változni fog, mivel a normál hang különböző frekvenciákból áll, amelyek a beszéd vagy a zene stb.

Számos alkalmazásnál hasznosabb, ha a legnagyobb megengedett értékeket ábrázolja.

Ennek megfelelően az FM eltérési arány meghatározható: a maximális vivőfrekvencia-eltérés és a legmagasabb audiomoduláló frekvencia aránya.

m=Max frequencydevénaténonMax modulaténonfrequency

Az FM eltérés arányának egyik gyakori példája látható, ha egy tipikus FM adásállomásra vonatkozó adatokat vesszük. Ezekben az állomásokban a maximális frekvenciaeltérés ± 75 kHz, a maximális hangfrekvencia-erõ pedig 15 kHz.

A fenti képletet használva ez azt jelenti, hogy az eltérési arány 75/15 = 5.

FM sávszélesség és modulációs index.

A frekvenciamodulációt különféle alkalmazásokban alkalmazzák. Különböző szintű eltéréseket alkalmaznak a különböző alkalmazásokban. A sugárzott FM adások célja a magas színvonalú hang továbbítása, ennek elérése érdekében az eltérés nagy, és a sávszélesség széles. Kommunikációs célokból nem a minőség, hanem a sávszélesség a fontosabb. Ennek megfelelően az eltérési szintek kisebbek és a sávszélesség sokkal kisebb.

Az FM jel sávszélessége különösen fontos, mert elég szélesnek kell lennie ahhoz, hogy az információt helyesen továbbítsa, ugyanakkor nem sok spektrumot foglal el. Ha a sávszélesség túl széles, akkor átterjedhet a szükséges csatornán kívülre, és interferenciát okozhat más csatornák többi felhasználójával.

Amint a spektrumhasználat növekszik, ahogy egyre több vezeték nélküli és általános rádióalkalmazás növekszik (a rövid hatótávolságú vezeték nélküli kommunikációtól kezdve a hagyományos kétirányú hangos rádió kommunikációig, adatkapcsolatokig és még sok minden másig), a frekvenciaspektrum kezelésének és annak biztosításának szükségessége, hogy az átvitel a kijelölt sávszélességen belül zajlik egyre fontosabbá válik.

A frekvenciamodulált jeleknek két fő osztályozása van, és ezek a modulációs indexhez és az eltérési arányhoz kapcsolhatók.

  • Szélessávú FM: A széles sávú FM jellemzően azokra a jelekre alkalmazható, ahol az FM modulációs index kb. Ezeknél a jeleknél az első két kifejezésen túlmutató oldalsávok nem jelentéktelenek. A műsorszóró FM állomások széles sávú FM-t használnak, amely lehetővé teszi számukra a kiváló minőségű hang továbbítását, valamint egyéb szolgáltatásokat, például sztereot, és egyéb szolgáltatásokat, például RDS-t stb.

    A széles sávú FM széles sávszélessége lehetővé teszi a magas színvonalú adás továbbítását, a széles frekvencia-válasz és az alacsony zajszint kombinálásával. Ha a jel kellően erős, az audio jel / zaj arány nagyon jó.

    Előfordulhat, hogy a nagy pontosságú FM-tunerek széles sávú szűrőt használnak az erős jelekhez az optimális hűség és teljesítmény biztosítása érdekében. Itt az erős jel csendes hatása lehetővé teszi a széles sávú vételt és a teljes audio sávszélességet. Alacsonyabb erősségű jelek esetén átkapcsolhatnak egy keskenyebb szűrőre a zajszint csökkentése érdekében, bár ez az audio sávszélesség csökkenését eredményezi. Mindazonáltal a szűkebb sávszélesség kellemesebb hangot ad, ha a vett jel alacsony.

  • Keskeny sávú FM: A keskeny sávú FM-t (NBFM) olyan jelekhez használják, ahol az eltérés elég kicsi ahhoz, hogy a Bessel-függvény kifejezései kicsiek legyenek, és a fő oldalsávok ± modulációs frekvencián jelennek meg. A kifelé eső oldalsávok elhanyagolhatók.

    Az NBFM esetében az FM modulációs indexnek kisebbnek kell lennie, mint 0,5, bár gyakran használnak 0,2-es értéket. Az NBFM esetében az audio vagy az adat sávszélessége kicsi, de ez elfogadható az ilyen típusú kommunikáció esetében.

    A keskeny sávú FM-t széles körben használják kétirányú rádiós kommunikációra. Bár a digitális technológiák átveszik az irányítást, az NBFM még mindig széles körben alkalmazott és nagyon hatékony. Sok kétirányú rádió vagy walkie talkie használja az NBFM-et, különösen azokat, amelyek megfelelnek az engedély nélküli szabványoknak, mint a PMR446 és az FRS rádiókommunikációs rendszerek.

    Az NBFM ideális az alacsony költségű rádiókommunikációs rendszerekhez, különösen azokhoz, amelyek kis walkie-talkie-kat használnak, mert minimális mennyiségű áramkörökkel valósítható meg, amelyek nagy része alacsony költségű. Bár a digitális technológia egyre olcsóbbá válik, a keskeny sávú FM még mindig nagyon költséghatékony.

    Ezeknek a kis walkie-talkie-knak vagy más rádiós kommunikációt biztosító adó-vevőknek általában korlátozott az audio sávszélessége. Ez normális a rádiós kommunikációs rendszereknél, mert nincs szükség nagy hűségre - a maximális érthetőségre van szükség a korlátozott RF sávszélesség mellett. A korlátozott audio sávszélesség segít csökkenteni a modulációs indexet, és ezáltal az átvitel által elfoglalt sávszélességet.

Gyakran önkényes a különbség a keskeny sávú és a széles sávú FM között a modulációs index szempontjából. A legtöbb FM jel azonban vagy széles sávú a nagy pontosság érdekében, vagy keskeny sáv a rádiós kommunikációhoz, ahol a sávszélesség korlátozása fontos. Általában kevés van közöttük.

A modulációs indexnek és az eltérési aránynak egyaránt fontos helyei vannak a sugárzott és a rádiós kommunikációs rendszerek tervezésénél. Az ábrák meghatározzák a moduláció szintjét és ennélfogva a frekvenciamodulált jel sok tulajdonságát. Ennek megfelelően fontosak az FM használatakor.


Nézd meg a videót: Szögmodulált jel vizsgálata gyakorlat (Március 2021).