Modulacja częstotliwości

Przebieg oraz jego modulacja amplitudy i częstotliwości

Modulacja częstotliwości

Modulacja częstotliwości, FM (ang. Frequency Modulation) – kodowanie informacji w fali nośnej przez zmiany jej chwilowej częstotliwości w zależności od sygnału wejściowego, tj. jej modulację.

Modulacja częstotliwości jest systemem transmisji sygnału analogowego stosowanym do przesyłania sygnału radiowego radia rozsiewczego w zakresie fal ultrakrótkich, stąd zakres ten w mowie potocznej często określa się jako „FM”. Modulację częstotliwości stosowało się też w transmisji sygnału w analogowej telewizji satelitarnej oraz dźwięku w większości analogowych systemach telewizji naziemnej oraz informacji o kolorze (chrominancji) w systemie telewizji kolorowej SECAM. System ten umożliwia odfiltrowanie po stronie odbiornika znacznie więcej zakłóceń niż w systemie AM. W przypadku transmisji dźwięku w systemach analogowych telewizji naziemnej oraz radiofonii fal ultrakrótkich w ten sposób wyeliminowano między innymi wpływ wyładowań atmosferycznych oraz systemów elektroenergetycznych średnich i wysokich napięć na sygnał użyteczny. Sygnał po odebraniu i wzmocnieniu może być ograniczony do takiej samej amplitudy, dzięki czemu udaje się wyeliminować większość zakłóceń.

Częstotliwość sygnału nośnego o częstotliwości $f_{n}$ zmienia się w zakresie od $f_{n}-\Delta _{f}$ do $f_{n}+\Delta _{f},$ gdzie $\Delta _{f}$ to tzw. dewiacja częstotliwości; stosunek $m_{f}={\frac {\Delta _{f}}{f_{n}}}$ nazywa się wskaźnikiem dewiacji częstotliwości lub współczynnikiem modulacji częstotliwości.

Realizacja modulatora FM

Jako modulator FM najczęściej stosuje się diodę pojemnościową w obwodzie rezonansowym generatora, która zmieniając swoją pojemność w takt zmian napięcia sygnału modulującego zmienia częstotliwość generowanej fali nośnej.

FM cyfrowe

Oznaczenie FM stosuje się też do oznaczania niektórych technik kodowania informacji cyfrowej. Najbardziej znany jako system zapisu informacji na nośnikach magnetycznych. Przy odczycie sygnału z takiego nośnika dość trudny jest sam odczyt namagnesowania, znacznie łatwiejszy jest odczyt zmian namagnesowania (pola magnetycznego), gdyż wywołuje ono powstanie prądu indukcyjnego w głowicy magnetycznej.

Przy zapisie FM kierunek pola magnetycznego zmieniany jest na początku komórki bitowej oraz w jej środku, ale tylko wtedy, gdy kodowana jest jedynka (binarna).

Algorytm kodowania 1 bitu metodą FM:

• Zmień kierunek prądu,
• Czekaj połowę okresu,
• Jeśli 1, to zmień kierunek prądu,
• Czekaj połowę okresu.

Zapis liczby binarnej 010011 wywoła następujący przepływ prądu:

0	1	0	0	1	1
+ +	− +	− −	+ +	− +	− +

Nadawaniu ciągu jedynek odpowiada sygnał o częstotliwości dwa razy większej niż przy nadawaniu ciągu zer, dlatego ten sposób zapisu nazwano FM. Sposób ten został wyparty przez system MFM, a następnie przez RLL.

Zobacz też

• Zmodyfikowana modulacja częstotliwości (MFM)
• wavetable

Bibliografia

• Andrzej Filipkowski: Układy elektroniczne analogowe i cyfrowe. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 2003, s. 420-430. ISBN 83-204-2913-7.
• Marek Gotfryd: PODSTAWY TELEKOMUNIKACJI TELEKOMUNIKACJA ANALOGOWA I CYFROWA wyd.3. Rzeszów: 2017, s. 85-88. ISBN 978-83-7934-175-7.

Linki zewnętrzne

• Wykład z Montana State University
• Wykład z Sonoma State University. web.sonoma.edu. [zarchiwizowane z tego adresu (2021-06-02)].