FMまたは 周波数変調 ほぼ午前から利用可能です( 振幅変調 )いくつかの問題しかありませんが。 FMトランスミッターの可能性を認識できなかったことを除けば、FM自体には問題はありませんでした。の早い時期に 無線通信 、これに必要な帯域幅はより狭く、ノイズと干渉を減らすために必要であることが測定されました。そのような措置の下で、AMが増加したのに対して周波数変調が苦しんだ。その後、アメリカのエンジニア-「 エドウィン・アームストロング 」は、FMトランスミッターの強度を発見するための意識的な試みを終了しました。エドウィンは、送信を目的としたFMを使用する設計を開始しましたが、その時点ではトレンドに賛成していませんでした。
周波数変調とは何ですか?
ザ・ 周波数変調 キャリア信号の周波数は、入力変調信号の振幅に比例して(それに応じて)変化するものとして定義できます。入力はシングルトーンの正弦波です。キャリアとFM波形も次の図に示されています。
周波数変調の生成
キャリアの周波数(fc)は、変調(入力)信号の振幅が増加するにつれて増加します。搬送周波数は、入力信号がピークのときに最大(fc max)になります。キャリアは通常の値から最大値を逸脱します 。 キャリアの周波数は、変調(入力)信号の振幅が減少するにつれて減少します。入力信号が最低のとき、搬送周波数は最小(fc min)になります。キャリアは通常の値から最小値を逸脱します。入力信号値が0Vの場合、キャリアの周波数は通常値(フリーランニング)fcになります。キャリアに偏差はありません。この図は、入力が最大0Vおよび最小の場合のFM波の周波数を示しています。
周波数偏差
- 入力変調信号の振幅によって生成される搬送周波数の変化量は、 周波数偏差 。
- 入力の振幅が変化すると、キャリア周波数はfmaxとfminの間で変動します。
- fmaxとfcの違いは、周波数偏差として知られています。 fd = fmax – fc
- 同様に、fcとfminの違いは、周波数偏差とも呼ばれます。 fd = fc –fmin
- Δfで表されます。したがって、Δf= fmax – fc = fc – fmin
- したがって、fd = fmax – fc = fc – fmin
変調信号の振幅 | キャリアの頻度 | 偏差 |
0V | 100 MHz | なし(中心周波数) |
+2 V | 105 MHz | + 5 MHz |
─2V | 95 MHz | -5 MHz |
周波数偏差= 105-100 = 5 MHz(または)周波数偏差= 95-100 = -5 MHz
周波数変調 方程式
ザ・ FM方程式 以下のものが含まれます
v = A sin [wct +(Δf/ fm)sin wmt]
= A sin [wct + mf sin wmt]
A = FM信号の振幅。 Δf=周波数偏差
mf = FMの変調指数
mf = ∆f / fm
mf 周波数変調の変調指数と呼ばれます。
wm =2πfmwc=2πfc
周波数変調の変調指数とは何ですか?
ザ・ FMの変調指数 変調信号の周波数に対するキャリアの周波数偏差の比率として定義されます
mf = FMの変調指数= ∆ f / fm
周波数変調信号の帯域幅
FMのような複雑な信号の帯域幅は、最高周波数と最低周波数の差であることを思い出してください。 コンポーネント 、およびヘルツ(Hz)で表されます。帯域幅は周波数のみを扱います。 AMには2つの側波帯(USBとLSB)しかなく、帯域幅は2fmであることがわかりました。
FMではそれはそれほど単純ではありません。 FM信号スペクトルは非常に複雑で、図に示すように無限の数の側波帯があります。 。 この図は、変調指数が増加するにつれてスペクトルがどのように拡大するかを示しています。サイドバンドは、fc±fm、fc±2fm、fc±3fmなどでキャリアから分離されています。
FM信号の帯域幅
最初のいくつかのサイドバンドのみが、 パワー (総電力の98%)したがって、これらの少数の帯域のみが重要な側波帯と見なされます。
経験則として、しばしばカーソンの法則と呼ばれ、FMの信号電力の98%は、偏差周波数に2倍の変調周波数を加えたものに等しい帯域幅に含まれます。
カーソンのルール : FMBWFMの帯域幅 = 2 [Δf+ fm] 。
= 2 fm [mf + 1]
FMは一定帯域幅システムとして知られています。どうして?
周波数変調は、 定帯域幅システム このシステムの例を以下に示します。
- 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
- 変調周波数は20倍に増加しましたが(50Hzから5000Hz)、偏差はわずかに増加しました(151KHzから170KHz)。したがって、FMは定帯域幅システムとして知られています。
- コマーシャルFM(カーソンのルール)
- 最大周波数偏差= 75 KHz
- 最大変調周波数= 15 KHz
- BWFM = 2 [75 + 15] = 180.0 KHz
AMとFMの違い
メイン AMとFMの違い 以下のものが含まれます。
- FMの式:V = A sin [wct +Δf/ fm sin wmt] = A sin [wct + mf sin wmt]
- AM = Vc(1 +msinωmt)sinωctの式ここで、mはm = Vm / Vcで与えられます。
- FMでは、 変調 インデックスには、1より大きい値または1より小さい値を指定できます。
- AMでは、変調指数は0から1の間になります
- FMでは、キャリア振幅は一定です。
- したがって、送信電力は一定です。
- 送信電力は変調指数に依存しません
- 送信電力 変調指数に依存します
- PTotal = Pc [1+(m2 / 2)]
- FMの重要な側波帯の数は多いです。
- AMでは2つの側波帯のみ
- に FMの帯域幅 FMの変調指数に依存します
- 帯域幅はAMの変調指数に依存しません。常に2つのサイドバンド。 AMのBWは2fmです
- FMはノイズ耐性が優れています。FMはノイズに対して頑丈で堅牢です。 FMの品質は、ノイズが存在する場合でも良好です。
- AMでは、品質はノイズの影響を大きく受けます
- FMに必要な帯域幅は非常に高いです。FM帯域幅= 2 [Δf+ fm]。
- AMに必要な帯域幅は少ない(2 fm)
- FMトランスミッターの回路 と受信機は非常に複雑で非常に高価です。
- AM送信機と受信機の回路はシンプルで安価です
したがって、これはすべてについてです 周波数変調 。ザ・ 周波数変調のアプリケーション に含める FMラジオ放送 、レーダー、地震探査、遠隔測定、およびEEG、音楽合成、双方向無線システム、磁気テープ記録システム、ビデオ放送システムなどによる発作の乳児の観察。上記の情報から、最後に、周波数で結論を下すことができます。変調、効率と帯域幅の両方は、最大変調指数と変調周波数に依存します。振幅変調とは対照的に、周波数変調信号は、より広い帯域幅、優れた効率、およびノイズに対する改善された耐性を備えています。何ですか さまざまなタイプの変調技術 通信システムで?