Принципы частотной модуляции (часть 1)


Частотная модуляция (ЧМ) была предложена в качестве средства, улучшающего отношение сигнала к шумам в радиосистемах и обеспечивающего возможность передачи более широкой полосы звуковых частот, чем в обычном радиовещании с амплитудной модуляцией. Для передачи музыки, речи или других сообщений, последние накладываются на несущие колебания, соответственно изменяя тот или другой параметр их. Процесс амплитудной модуляции (AM) был подробно рассмотрен выше. В этой главе изложен второй метод модуляции несущих колебаний путем изменения их частоты (или фазы) в соответствии с передаваемым сигналом. Величина изменений зависит от амплитуды передаваемого сигнала.
Основные различия между амплитудной и фазовой модуляцией были рассмотрены в главе 8 и показаны на рис. 210.
Увеличение частотной модуляции означает, что станция занимает большую полосу частот, чем без модуляции. Такое увеличение может привести к тому, что станция с частотной модуляцией будет мешать другим станциям, перекрывая их рабочие частоты. Поэтому отклонения частоты ограничиваются законом. Для радиовещания с частотной модуляцией соответственно установлено отклонение в 200 или 100 кгц в каждую сторону от средней или номинальной частоты станции. Обычно стремятся использовать не всю полосу в 200 кгц в ту и другую стороны от номинальной частоты. В телевидении канал звукового сопровождения с частотной модуляцией пользуется девиацией в 25 кгц. Меньшая девиация частоты допускает менее критичную настройку телевизионного передатчика.
Индекс модуляции определяется как отношение девиации (максимального отклонения) частоты к частоте модулирующего синусоидального сигнала. Девиация частоты есть наибольшая разность между мгновенной частотой модулированных колебаний и средней (несущей) частотой. Например, если девиация частоты составляет 75 кгц, а максимальная модулирующая частота равна 15 000 гц (15 кгц), то индекс модуляции будет 75/15=5. Это соотношение девиации и самой высокой частоты модуляции называют также коэффициентом девиации. Если при 100-процентной модуляции передается одна частота 1500 гц (1,5 кгц), то индекс модуляции равен 75/1,5=50, т. е. в 10 раз больше предыдущего случая. Для частоты 150 гц (0,15 кгц) индекс модуляции будет 500 и т. д. Для низких звуковых частот индекс модуляции бывает большим, а для (высоких звуковых частот той же силы — малым.