Qual é a modulação FM?

Embora menos intuitivo de modulação de amplitude, modulação de frequência ainda é um método bastante simples para a transmissão de dados sem fio.

Estamos todos, pelo menos vagamente familiarizado com modulação de frequência, É a origem do termo “rádio FM“. Se pensarmos em frequência como algo que tem um valor instantâneo, ao invés de algo que consiste em vários ciclos cada um por um período de tempo correspondente, que pode variar continuamente a frequência de acordo com o valor instantâneo de um sinal de banda.

Frequência Modulada (FM) e modulação de fase (PM)

FM e PM estão intimamente relacionados porque frequência e fase estão intimamente relacionados. Esta não é tão óbvio quando se considera a taxa como o número de ciclos completos por segundo: o que você tem que fazer os ciclos por segundo com a posição da onda senoidal em um determinado momento durante o seu ciclo? Mas faz mais sentido quando se considera a frequência instantânea, a saber, a frequência de um sinal em um determinado momento. (É certamente paradoxal para descrever uma frequência instantânea, mamãe, no contexto da prática sinal, podemos seguramente ignorar os detalhes teóricos complicados associados a este conceito).

Em uma onda de seno básico, o valor da frequência instantânea é igual à frequência “normal”. O valor analítico da frequência instantânea aumenta quando se trata de sinais que têm uma frequência variável ao longo do tempo, isto é, a frequência não é um valor constante, mas sim função do tempo, escrito como ω (t). Em todo o caso, o ponto importante para a presente discussão sobre a estreita relação entre a frequência e fase são como se segue: a frequência angular instantânea é o derivativo, em relação ao tempo, etapa. Então, se você tem um φ expressão (t) variável que descreve o comportamento ao longo do tempo da fase do sinal, a taxa de mudança (em relação ao tempo) de φ (t) Dá-lhe a expressão para a frequência angular instantânea:

matemática

Acima de nós discutimos a quantidade paradoxo chamado frequência instantânea. Se você acha que este termo é desconhecido ou confusa, volta a essa página e leia a seção “Frequência Modulada (FM) e modulação de fase (PM)”. Ela ainda pode ser um pouco confuso, e isso é compreensível – a ideia de uma frequência instantânea viola o princípio básico de que “freqüência” indicado Quantas vezes um sinal de completa um ciclo completo: dez vezes por segundo, um milhão de vezes por segundo ou o que quer que seja.

Nós não tentará qualquer tipo de tratamento integral ou completa da frequência instantânea como um conceito matemático. No contexto da FM, o importante é perceber que a frequência instantânea naturalmente decorre do facto de que a frequência da portadora varia continuamente em onda modulação da resposta (isto é, o sinal de banda base). O valor instantâneo do sinal de banda base influencia a frequência num determinado momento, não a frequência de um ou mais completos ciclos. na realidade, mas, isto só é verdade para FM analógico; FM digital, um bit corresponde a um número discreto de ciclos. Isto leva a uma situação interessante em que uma tecnologia mais antiga (analógica FM) É menos intuitiva do que a mais recente tecnologia (FM digital, detta anche keying deslocando, o FSK).

Não é necessário refletir sobre a frequência instantânea de compreender a modulação de frequência digital.

Quanto AM, entramos em contato com a transportadora como o pecado (ωCt). Ele já tem uma freqüência (que é, ωC), por isso vamos usar o termo excesso de frequência a referir-se ao componente de frequência fornecida a partir do processo de modulação. Este termo é um pouco enganador, contudo, porque “excesso” Isso implica uma maior frequência, enquanto que a modulação pode determinar uma frequência portadora maior ou menor do que a frequência portadora nominal. na verdade, esta é a razão pela qual a modulação de frequência (ao contrário da modulação de amplitude) Ele não requer um sinal de banda de base deslocou: os valores de banda de base positivos aumentar os valores negativos de frequência portadora de banda de base e diminuir a frequência de portadora. Sob estas condições, demodulação não é um problema, porque todos os valores de banda de base são mapeados numa única frequência.

Em todo o caso, de volta para o nosso sinal de portadora: sem (ωCt). Se somarmos o sinal de banda base (xbb) a quantidade dentro dos suportes, estamos a fazer fase excesso linearmente proporcional ao sinal de banda base. Mas nós estamos olhando para a modulação de frequência, nenhuma modulação de fase, por isso queremos freqüência excesso é linearmente proporcional ao sinal de banda base. Sabemos que podemos obter a frequência de tomar o derivado, em relação ao tempo, etapa. em seguida, se queremos que a frequência é proporcional à xbb, não devemos adicionar o sinal de banda base, mas sim o integral do sinal de banda base (por que correr o derivado cancela a integral, e continuamos com xbb como excesso de frequência).

A única coisa que temos a acrescentar aqui é o índice de modulação, m. Anteriormente já vimos que o índice de modulação pode ser utilizado para fazer alterações na amplitude da portadora mais ou menos sensível a alterações no valor de banda de base. Sua função FM é equivalente: o índice de modulação permite ajustar a intensidade da mudança de frequência produzida por uma alteração do valor de base na banda.

O domínio do tempo

Vejamos algumas formas de onda.Ecco nosso portador de 10 MHz:

O sinal de banda base é uma onda sinusoidal de 1 MHz, como segue:

A forma de onda FM é gerado mediante a aplicação da fórmula acima. O integrante do pecado (X) é -cos (X) + C. Aqui, a constante C não é relevante, por isso podemos usar a seguinte equação para calcular o sinal de FM:

Aqui está o resultado (o sinal da banda de base é mostrado na vermelho):

Quase parece que a transportadora não mudou, mas se você olhar de perto, os picos são ligeiramente mais estreita, quando o sinal da banda de base está próximo do seu valor máximo. Portanto, temos aqui a modulação de frequência; o problema é que as variações da banda de base não produz uma variação da frequência da portadora suficiente. Nós podemos facilmente remediar esta situação, aumentando o índice de modulação. Usamos m = 4:

Agora podemos ver mais claramente como a frequência da portadora modulada segue continuamente o valor instantâneo do baseband.

O domínio da freqüência

As formas de onda no domínio do tempo AM e FM para os mesmos sinais de banda base e operadoras parecem muito diferentes. Curiosamente, em seguida, achar que AM e banda estreita FM produzir mudanças similares no domínio da frequência. (A FM banda estreita envolve uma modulação limitada largura de banda e permite a análise mais fácil.) Em ambos os casos, um espectro de baixa frequência (incluindo as frequências negativas) É traduzido para uma banda que se estende acima e abaixo da frequência portadora. con AM, o espectro de banda de base se move para cima. com FM, é o espectro integral do sinal de banda base que aparece na faixa que circunda a frequência portadora.

Para a frequência de modulação de banda base, m = 1, acima ilustrada, temos o seguinte:

O seguinte espectro é com m = 4:

Isto demonstra claramente que o índice de modulação influenciar o conteúdo da forma de onda modulada de freqüência. A análise espectral com modulação de frequência é mais complicado no que diz respeito à modulação de amplitude; É difícil prever a largura de banda dos sinais de frequência modulada.

No momento eu terminar aqui, mas, Vou publicar, logo que o último item da modulação de fase, o tempo físico para stilarlo e criar fornule e imagens.

E se o assunto interessado eu também pode falar sobre os componentes de modulação de amplitude digitais do trifásico e frequência

Aqui está o link direto para o modulação de largura

Aqui está o link direto para o Modulação de Fase

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