Komunikacja analogowa - modulatory FM
W tym rozdziale omówimy modulatory, które generują fale NBFM i WBFM. Najpierw omówmy generację NBFM.
Generacja NBFM
Wiemy, że standardowe równanie fali FM to
$$ s \ left (t \ right) = A_c \ cos \ left (2 \ pi f_ct + 2 \ pi k_f \ int m \ left (t \ right) dt \ right) $$
$ \ Rightarrow s \ left (t \ right) = A_c \ cos \ left (2 \ pi f_ct \ right) \ cos \ left (2 \ pi k_f \ int m \ left (t \ right) dt \ right) - $
$ A_c \ sin \ left (2 \ pi f_ct \ right) \ sin \ left (2 \ pi k_f \ int m \ left (t \ right) dt \ right) $
W przypadku NBFM,
$$ \ left | 2 \ pi k_f \ int m \ left (t \ right) dt \ right | <<1 $$
Wiemy, że $ \ cos \ theta \ approx 1 $ i $ \ sin \ theta \ ok 1 $, gdy $ \ theta $ jest bardzo małe.
Korzystając z powyższych relacji, otrzymamy plik NBFM equation tak jak
$$ s \ left (t \ right) = A_c \ cos \ left (2 \ pi f_ct \ right) -A_c \ sin \ left (2 \ pi f_ct \ right) 2 \ pi k_f \ int m \ left (t \ po prawej) dt $$
Schemat blokowy modulatora NBFM przedstawiono na poniższym rysunku.
Tutaj integrator jest używany do całkowania sygnału modulującego $ m \ left (t \ right) $. Sygnał nośny $ A_c \ cos \ left (2 \ pi f_ct \ right) $ to faza przesunięta o $ -90 ^ 0 $, aby uzyskać $ A_c \ sin \ left (2 \ pi f_ct \ right) $ za pomocą -90 ^ 0 $ przesuwnik fazy. Modulator iloczynu ma dwa wejścia $ \ int m \ left (t \ right) dt $ i $ A_c \ sin \ left (2 \ pi f_ct \ right) $. Wytwarza wynik, który jest iloczynem tych dwóch nakładów.
To jest dalej mnożone przez $ 2 \ pi k_f $ poprzez umieszczenie bloku $ 2 \ pi k_f $ w ścieżce do przodu. Blok letni ma dwa wejścia, które są niczym innym jak dwoma członami równania NBFM. Znak dodatni i ujemny są przypisane do sygnału nośnej, a drugi człon na wejściu bloku letniego. Wreszcie blok letni wytwarza falę NBFM.
Generacja WBFM
Poniższe dwie metody generują falę WBFM.
- Metoda bezpośrednia
- Metoda pośrednia
Metoda bezpośrednia
Ta metoda jest nazywana metodą bezpośrednią, ponieważ bezpośrednio generujemy szerokopasmową falę FM. W tej metodzie do generowania WBFM używany jest oscylator sterowany napięciem (VCO). VCO wytwarza sygnał wyjściowy, którego częstotliwość jest proporcjonalna do napięcia sygnału wejściowego. Jest to podobne do definicji fali FM. Schemat blokowy generacji fali WBFM przedstawiono na poniższym rysunku.
Tutaj sygnał modulujący $ m \ left (t \ right) $ jest stosowany jako wejście oscylatora sterowanego napięciem (VCO). VCO wytwarza wyjście, które jest niczym innym jak WBFM.
$$ f_i \: \ alpha \: m \ left (t \ right) $$
$$ \ Rightarrow f_i = f_c + k_fm \ left (t \ right) $$
Gdzie,
$ f_i $ jest chwilową częstotliwością fali WBFM.
Metoda pośrednia
Ta metoda jest nazywana metodą pośrednią, ponieważ pośrednio generujemy szerokopasmowe fale FM. Oznacza to, że najpierw wygenerujemy falę NBFM, a następnie za pomocą mnożników częstotliwości otrzymamy falę WBFM. Schemat blokowy generacji fali WBFM przedstawiono na poniższym rysunku.
Ten schemat blokowy składa się głównie z dwóch etapów. W pierwszym etapie fala NBFM zostanie wygenerowana za pomocą modulatora NBFM. Na początku tego rozdziału widzieliśmy schemat blokowy modulatora NBFM. Wiemy, że wskaźnik modulacji fali NBFM jest mniejszy niż jeden. Stąd, aby uzyskać wymagany indeks modulacji (większy niż jeden) fali FM, należy odpowiednio dobrać wartość mnożnika częstotliwości.
Frequency multiplierjest urządzeniem nieliniowym, które wytwarza sygnał wyjściowy, którego częstotliwość jest „n” razy większa od częstotliwości sygnału wejściowego. Gdzie „n” jest mnożnikiem.
Jeśli fala NBFM, której indeks modulacji $ \ beta $ jest mniejszy niż 1, zostanie zastosowana jako wejście mnożnika częstotliwości, to mnożnik częstotliwości wytwarza sygnał wyjściowy, którego indeks modulacji wynosi 'n' razy $ \ beta $, a częstotliwość również 'n 'razy częstotliwość fali WBFM.
Czasami możemy potrzebować wielu stopni mnożnika częstotliwości i mikserów w celu zwiększenia odchylenia częstotliwości i indeksu modulacji fali FM.