Տեղեկատվություն

Ինչ է հաճախականության մոդուլյացիան, FM

Ինչ է հաճախականության մոդուլյացիան, FM


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.


Չնայած ռադիոազդանշանի ամպլիտուդը փոխելը դրա մոդուլացման ամենաակնհայտ մեթոդն է, դա ոչ մի դեպքում միակ ձևը չէ: Հնարավոր է նաև փոխել ազդանշանի հաճախականությունը `հաճախականության մոդուլյացիա կամ FM հաղորդելու համար: Հաճախականության մոդուլյացիան լայնորեն օգտագործվում է 30 ՄՀց-ից բարձր հաճախականությունների վրա, և այն հատկապես հայտնի է VHF FM հեռարձակման համար օգտագործման համար:

Չնայած այն կարող է այնքան պարզ լինել, որքան ամպլիտուդի մոդուլյացիան, այնուամենայնիվ, հաճախականության մոդուլյացիան, FM- ն, առաջարկում է որոշ հստակ առավելություններ: Այն ի վիճակի է ապահովել գրեթե առանց միջամտության անվճար ընդունում, և այդ պատճառով էր, որ այն ընդունվեց VHF ձայնային հեռարձակումների համար: Այս փոխանցումները կարող են առաջարկել բարձր հավատարմության աուդիո, և այդ պատճառով հաճախականության մոդուլացումը շատ ավելի տարածված է, քան երկար, միջին և կարճ ալիքների նվագախմբերի հին փոխանցումները:

Բացի բարձրորակ աուդիո հեռարձակումների համար լայն տարածում գտելուց, FM- ն օգտագործվում է նաև տարբեր երկկողմանի ռադիոկապի համակարգերի համար: Անկախ այն բանից, թե ֆիքսված կամ շարժական ռադիոկապի համակարգերի համար է, թե դյուրակիր ծրագրերում օգտագործելու համար, FM- ը լայնորեն օգտագործվում է VHF- ում և ավելի բարձր:

Ի՞նչ է հաճախականության մոդուլացումը, FM:

Հաճախականությամբ մոդուլացված ազդանշան առաջացնելու համար ռադիոհաղորդիչի հաճախականությունը փոխվում է մուտքային աուդիո ազդանշանի ամպլիտուդին համահունչ:

Երբ աուդիո ազդանշանը մոդուլացվում է ռադիոհաճախականության կրիչի վրա, նոր ռադիոհաճախականության ազդանշանը շարժվում է վերև և ներքև հաճախականությամբ: Կարևոր է այն քանակը, որով ազդանշանը շարժվում է վեր և վար: Այն հայտնի է որպես շեղում և սովորաբար մեջբերվում է որպես կիլոհերց շեղման քանակ: Որպես օրինակ ազդանշանը կարող է ունենալ գումարած և մինուս 3 կՀց շեղում, այսինքն ՝ ± 3 կՀց: Այս դեպքում կրիչը ստիպված է շարժվել վերև և ներքև 3 կՀց-ով:

88.5-ից 108 ՄՀց հաճախականությունների հաճախականության սպեկտրի VHF մասում հեռարձակման կայաններն օգտագործում են շեղման մեծ արժեքներ, սովորաբար ± 75 կՀց: Սա հայտնի է որպես լայնաշերտ FM (WBFM): Այս ազդանշանները ունակ են աջակցելու բարձրորակ փոխանցումներին, բայց զբաղեցնում են մեծ քանակությամբ թողունակություն: Սովորաբար թույլատրվում է 200 կՀց յուրաքանչյուր լայնաշերտ FM փոխանցման համար: Հաղորդակցման նպատակների համար օգտագործվում է ավելի փոքր թողունակություն: Նեղ գոտու FM- ն (NBFM) հաճախ օգտագործում է մոտ ± 3 կՀց շեղման ցուցանիշներ:

Դա նեղ գոտի FM է, որը սովորաբար օգտագործվում է երկկողմանի ռադիոկապի ծրագրերի համար: Ավելի նեղ գոտի ունենալով `այն ի վիճակի չէ ապահովել լայնաշերտ փոխանցումների բարձր որակը, բայց դա անհրաժեշտ չէ այնպիսի ծրագրերի համար, ինչպիսիք են բջջային ռադիոկապը:

Հաճախականության մոդելավորում

Ինչպես ցանկացած ձևափոխման դեպքում, այնպես էլ անհրաժեշտ է, որ հնարավոր լինի հաջողությամբ ապամոդուլացնել այն և վերականգնել բնօրինակ ազդանշանը: FM ապոդոդուլատորը կարելի է անվանել տարբեր անուններ, այդ թվում `FM ապոդոդուլատոր, FM դետեկտոր կամ FM խտրականություն:

Գոյություն ունեն մի շարք տարբեր տեսակի FM ապոդոդուլատորներ, բայց բոլորը հնարավորություն են տալիս մուտքային ազդանշանի հաճախականության տատանումները փոխարկվել ելքի վրա ամպլիտուդական տատանումների: Սովորաբար դրանք սնվում են աուդիո ուժեղացուցիչով, կամ հնարավոր է թվային ինտերֆեյսով, եթե տվյալները փոխանցվում են համակարգով:


FM մոդուլյատորներ

Կա մի շարք տարբեր մեթոդներ, որոնք կարող են օգտագործվել հաճախականությամբ մոդուլացված ազդանշաններ առաջացնելու համար:

  • Varactor diode oscillator: Այս մեթոդը պարզապես պահանջում է վակատորային դիոդի տեղադրում, որը տեղադրված է ճոճանակի շրջանի կարգավորված շղթայում: Բյուրեղային տատանողական շղթայի շրջանակներում հնարավոր է նույնիսկ օգտագործել վարարի դիոդ: Սովորաբար, երբ բյուրեղյա տատանողները օգտագործում են ազդանշանը, պետք է բազմապատկվի հաճախականությամբ, և հնարավոր է միայն նեղ գոտու FM:
  • Փուլով կողպված հանգույց. Փուլով փակ օղակները ապահովում են հաճախականության մոդուլյացիայի առաջացման գերազանց մեթոդ: Հաճախ անհրաժեշտ է օղակի ներսում առկա սահմանափակումները զգուշորեն կառավարել, բայց ավարտելուց հետո դրանք ապահովում և հիանալի լուծում:

Հաճախականության մոդուլացման առավելություններն ու թերությունները

Ինչպես ցանկացած ձևափոխման դեպքում, դրա օգտագործման մի քանի առավելություններ և թերություններ կան: Դրանք անհրաժեշտ է հաշվի առնել նախքան դրա օգտագործման վերաբերյալ որևէ որոշում կամ ընտրություն կայացնելը.

Հաճախականության մոդուլյացիայի առավելությունները, FM.

  • Դիմացկունություն աղմուկի նկատմամբ. Հաճախականության մոդուլացման առանձնահատկություններից մեկը ազդանշանի մակարդակի տատանումներին դիմացկունությունն է: Մոդուլյացիան իրականացվում է միայն որպես հաճախականության տատանումներ: Սա նշանակում է, որ ազդանշանի մակարդակի ցանկացած տատանում չի ազդի աուդիո ելքի վրա, պայմանով, որ ազդանշանը չընկնի այն մակարդակի, երբ ստացողը չի կարող գլուխ հանել: Արդյունքում, սա FM- ն դարձնում է իդեալական շարժական ռադիոկապի ծրագրերի համար, ներառյալ ավելի ընդհանուր երկկողմանի ռադիոկապի կամ դյուրակիր ծրագրերի, որտեղ ազդանշանի մակարդակը, ամենայն հավանականությամբ, զգալիորեն կտատանվի: FM- ի մյուս առավելությունը աղմուկի նկատմամբ կայունությունն ու միջամտությունն է: Այս պատճառով է, որ FM- ն օգտագործվում է բարձրորակ հեռարձակման փոխանցումների համար:
  • Հեշտ է կիրառել մոդուլյացիան հաղորդիչի ցածր էներգիայի փուլում. Հաճախականության մոդուլացման մեկ այլ առավելություն կապված է հաղորդիչների հետ: Հնարավոր է մոդուլյացիան կիրառել հաղորդիչի ցածր էներգիայի փուլում, և անհրաժեշտ չէ օգտագործել ուժեղացման գծային ձև `ազդանշանի էներգիայի մակարդակը վերջնական արժեքին հասցնելու համար:
  • Հնարավոր է օգտագործել արդյունավետ RF ուժեղացուցիչներ `հաճախականությամբ մոդուլացված ազդանշաններով. Հնարավոր է օգտագործել ոչ գծային ՌԴ ուժեղացուցիչներ հաղորդիչում FM ազդանշաններն ուժեղացնելու համար, և դրանք ավելի արդյունավետ են, քան գծայինները, որոնք պահանջվում են ազդանշանների համար `ցանկացած լայնության տատանումներով (օրինակ` AM և SSB): Սա նշանակում է, որ տվյալ էլեկտրաէներգիայի համար ավելի քիչ մարտկոց է պահանջվում, և սա FM- ի օգտագործումն ավելի կենսունակ է դարձնում շարժական երկկողմանի ռադիոհաղորդումների համար:

Հաճախականության մոդուլյացիայի առավելությունները, FM.

  • FM- ն ունի ավելի թույլ սպեկտրային արդյունավետություն, քան որոշ այլ մոդուլյացիայի ձևաչափեր. Ֆազային մոդուլյացիայի և քառակուսի ամպլիտուդի մոդուլյացիայի որոշ ձևաչափեր տվյալների փոխանցման համար ունեն ավելի բարձր սպեկտրային արդյունավետություն, քան հաճախականության հերթափոխի բանալին, հաճախականության մոդուլացման ձև: Արդյունքում տվյալների փոխանցման համակարգի մեծ մասն օգտագործում է PSK և QAM:
  • Պահանջում է ավելի բարդ ապամոդուլատոր. Հաճախականության մոդուլյացիայի աննշան թերություններից մեկն այն է, որ ապոդոդուլատորը մի փոքր ավելի բարդ է, և, հետեւաբար, մի փոքր ավելի թանկ է, քան AM- ի համար օգտագործվող շատ պարզ դիոդային դետեկտորները: Սակայն այս օրերին սա շատ ավելի քիչ խնդիր է, քանի որ շատ ռադիոյի ինտեգրալային շղթաներ պարունակում են ներկառուցված հաճախականության ապոդոդուլատոր:
  • Որոշ այլ ռեժիմներ ունեն տվյալների սպեկտրալ ավելի բարձր արդյունավետություն. Ֆազային մոդուլյացիայի և քառակուսի ամպլիտուդի մոդուլյացիայի որոշ ձևաչափեր տվյալների փոխանցման համար ունեն ավելի բարձր սպեկտրային արդյունավետություն, ինչը հաճախականության հերթափոխի բանալին է ՝ հաճախականության մոդուլացման ձև: Արդյունքում տվյալների փոխանցման համակարգի մեծ մասն օգտագործում է PSK և QAM:
  • Կողային գոտիները տարածվում են դեպի անվերջություն երկու կողմերից էլ. FM փոխանցման համար նախատեսված կողային գոտիները տեսականորեն տարածվում են մինչև անսահմանություն: Սովորաբար դրանք նշանակալի են լայնաշերտ հաճախականության մոդուլյացիայի փոխանցման համար, չնայած փոքր են նեղ գոտու FM- ի համար: Փոխանցման թողունակությունը սահմանափակելու համար հաճախ օգտագործվում են ֆիլտրեր, և դրանք ազդանշանի որոշակի աղավաղում են մտցնում: Սովորաբար դա այնքան էլ խնդիր չէ, չնայած պետք է զգույշ լինել այդ զտիչները ներառել լայնաշերտ FM- ի համար և ապահովել դրանց պատշաճ ձևավորումը:

Ինչպես ներկայացվեց FM- ը

Ռադիոյի առաջին օրերին ստատիկությունը կարևոր խնդիր էր, և այն եղանակը, որով բոլորը փորձում էին ստատիկի էֆեկտները նվազեցնել, թողունակությունն էր նվազեցնել. Այսպիսով ստացողը ավելի քիչ աղմուկ էր հավաքում:

Էդվին Արմսթրոնգ անունով ամերիկացի ինժեներն ուսումնասիրում էր այս հարցը և արդյո՞ք հաճախության մոդուլյացիան, այլ ոչ թե ամպլիտուդի մոդուլացումը կարող էին առավելություն ապահովել:

1928-ին մոտ Արմսթրոնգը սկսեց մշակել FM- ի օգտագործման հայեցակարգը, և ոչ թե թողունակությունը կրճատելու փոխարեն, նա ավելացրեց այն:

Շատերը չեն համընկել Արմսթրոնգի գաղափարների հետ ՝ տարբեր պատճառներով: Նա մոտեցավ RCA- ին, և չնայած նրանք տպավորված էին, նրանք կենտրոնանում էին հեռուստատեսության վրա և չէին ցանկանում որևէ ռեսուրս շեղել հեռարձակման նոր ձևի վրա:

Armանապարհին բազում դժվարություններից հետո, 1939-ին Արմսթրոնգը գործարկեց իր սեփական ռադիոկայանը `ցուցադրելու FM- ի արդյունավետությունը: Այս և մյուս կայարանները հարմարեցնելու համար, որոնք հաջորդում էին FCC- ին, 42-ից 50 ՄՀց հաճախականությունների տիրույթ է հատկացրել: Շուտով հաջորդում էին մյուսները, բայց պատերազմից հետո ԱՄՆ-ում FCC- ն փոխեց հատկացված հաճախականության տիրույթը, որով մենք այսօր գիտենք 88-ից 108 ՄՀց: Չնայած որոշակի նախնական ցավ կար, քանի որ վաճառվել էր մի քանի հարյուր հազար ռադիոկայան, խումբը ընդունվեց ամբողջ աշխարհում, և դա VHF FM խումբն է, որը մենք այսօր գիտենք:

FM- ն ստեղծվել է որպես միջնորդ ՝ բարձրորակ հեռարձակման համար, այն արագ զարգացավ:

Բացի դրանից, նեղ գոտու FM մի ձևը հայտնի դարձավ VHF և UHF բջջային կապի համար: FM- ի բնույթը նշանակում էր, որ ազդանշանի ուժի տատանումները գրեթե այնքան չէին ազդում գործողության վրա, որքան AM ազդանշան լիներ:

Մոդուլյացիայի ինդեքսը և շեղման գործակիցը

Հաճախականությամբ մոդուլացված ազդանշան օգտագործելիս շատ օգտակար է չափել, թե որն է արդյունավետ մոդուլյացիայի մակարդակը:

Սա օգտակար է պարամետրերը որոշելու համար, ինչպիսիք են `արդյոք ազդանշանը նեղ գոտի է, թե լայն տիրույթի հաճախականությամբ մոդուլացված ազդանշան: Այն նաև շատ օգտակար է ապահովելու համար, որ համակարգի բոլոր հաղորդիչները կամ ստացողները տեղադրված լինեն ստանդարտացված մակարդակի մոդուլյացիայի համար, քանի որ այն ազդում է ստացողի թողունակության վրա, ալիքի միջակայքի և այլնի վրա:

Մոդուլյացիայի մակարդակը որոշելու համար օգտագործվում են գործիչներ, որոնք հայտնի են որպես մոդուլյացիայի ինդեքս և շեղման հարաբերակցություն:


FM թողունակություն

FM ազդանշանի առանցքային տարրերից մեկը նրա թողունակությունն է: Frequencyանկացած հաճախականությամբ մոդուլացված ազդանշանի միջոցով կողային գոտիները տարածվում են երկու կողմերից: Դրանք իրականում տարածվում են մինչև անսահմանություն, բայց դրանց ուժգնությունն ընկնում է: Բարեբախտաբար հնարավոր է սահմանափակել FM ազդանշանի թողունակությունը ՝ առանց դրա որակի վրա անտեղի ազդելու:

Հաճախականության մոդուլացումը լայնորեն օգտագործվում է ռադիոտեխնիկայի շատ ոլորտներում, ներառյալ հեռարձակումը և երկկողմանի ռադիոկապի ոլորտները: Այս ծրագրերում նրա առանձնահատուկ առավելությունները կարող են օգտագործվել լավ արդյունքի հասնելու համար:

Չնայած շատ ոլորտներում օգտագործվում են մոդուլյացիայի այլ ձևեր, FM- ն առաջարկել է հեռարձակման ամենաբարձր որակը և կապի այլ ձևերի համար շատ առավելություններ:


Դիտեք տեսանյութը: Մարկ Ցուկերբերգի անվտանգության համար 2018 թվականին ծախսվել է 22 միլիոն դոլար. NO comment (Մայիս 2022).