FM (주파수 변조)은 오랫동안 주변에있었습니다. 이 시스템은 AM 옆에 존재했으며 (진폭 변조) 몇 가지 결함이있었습니다. FM 송신기 전위를 구별 할 수는 없었지만 FM 자체는 아무런 문제가 없었습니다. 그러나 무선 통신이 새로운 개념이었을 때 FM 만 사용하면 사람들의 요구 사항이 충족되지 않았습니다. 소음 감소에 유용한 좁은 대역폭이 필요했기 때문입니다. 따라서 이러한 모든 장애물을 극복하기 위해 진폭 신호 변조를 사용하기 시작했습니다. 이 기사는 주파수 변조 방정식, 주파수 변조의 특성, 장점 및 단점 및 주파수 변조와 관련된 질문에 대해 자세히 설명합니다.
주파수 변조 가란 무엇입니까?
주파수 변조 방정식 UPSC 참고에 따르면, 캐리어 신호의 주파수는 (라인 너비) 주파수 변조에서 입력 변조 신호의 진폭에 의해 조정된다. 단일 톤 사인파는 또한 필요한 신호를 얻기위한 입력으로 사용됩니다. 변조 (입력) 신호가 증가하면 캐리어 주파수 (FC) 만 증가합니다. 또한, 캐리어 주파수 (FC) Max가 가장 높은 경우 입력 신호가 피크에 도달합니다.
캐리어 주파수는 초기 값에서만 벗어납니다. 변조 (입력) 신호의 진폭이 감소함에 따라 캐리어 주파수 신호도 감소합니다. 입력 신호가 가장 낮은 경우, 캐리어 주파수는 최소 (FC) 최소입니다. 캐리어는 일반적인 값에서 약간만 벗어납니다. 입력 신호 값이 0V 인 경우 캐리어 주파수는 정상 값 (자유 실행) FC입니다.
메시지 신호는 지정된 데이터를 보유하지만 캐리어 신호는 아무것도 보유하지 않습니다. FM 변조 신호는 이러한 신호의 변조에서 나옵니다. 이 신호는 신호의 진폭에 따라 변동하기 때문에이 신호가 필요합니다. 이 주파수 이동은 또한 KHZ (kilohertz)로 표현 될 수 있습니다. 예를 들어, 주파수 변동이 6kHz 위아래 인 경우 6kHz로 작성됩니다.
주파수 변조 전압 파생
변조 신호의 순간 진폭에 응답하여 캐리어 신호 주파수가 수정 될 때 주파수 변조가 발생합니다. 한편, FM의 캐리어 진폭은 일정하게 유지 될 것이다. 주파수 편차 ((Δ))는 캐리어 주파수의 차이입니다. 그것이 변조 된 캐리어와 변조되지 않은 캐리어의 차이입니다.
FM은 주파수 편차를 포함하는 비선형 프로세스입니다.
주파수 변조의 수학적 도출
변조 된 파동의 순간 주파수를 :
로 두십시오WI =WC+Δ
WC 위 또는 이하의 주파수 변화는 변조 신호의 순간 진폭에 의해 결정됩니다.
δ =kvm cos wmt
여기서 k는 주파수 변조의 주파수 편차 감도를 나타냅니다.
그런 다음 순간 주파수는 다음과 같습니다.
WI =WC+Δ
wi =wc+kvm cos wmt (i)
변조 신호는 수학적으로 다음과 같이 표현됩니다.
vfm =vc sin θ (ii)
여기서 θ는 순간 단계를 나타내며
를 사용하여 찾을 수 있습니다.wi =dθ /dt
wi dt =dθ
∫Dθ ==WI dt
이제 위의 표현에서 식 (1)의 값을 대체합니다.
θ =w (wc+kvm cos wmt) dt
θ =wct+ (kvm/wm) sin wmt
θ =wct+mf sin wmt (iii)
여기서 MF는 (kvm/wm)과 같은 주파수 변조 지수입니다.
이제 식 (2)
에서 식 (3)의 값을 대체 할 수 있습니다.vfm =vc sin (wct+mf sin wmt)
이것은 주파수 변조의 필요한 방정식입니다
주파수 변조의 수학적 방정식
주파수 변조 방정식에는 다음이 포함됩니다.
v =sin [wct + (ΔF / fm) sin wmt]
여기,
A는 주파수 변조 신호의 진폭입니다.
∆F는 주파수 편차입니다
MF는 주파수 변조의 변조 지수입니다.
mf =∆f/fm
WM =2π FM WC =2π FC
이것은 주파수 변조 방정식의 중요성을 나타내는 데 필요한 수학적 방정식입니다.
FM은 일정한 대역폭 시스템이라고도합니다. 그러나 왜?
FM 상수는 일정한 대역폭 시스템으로 알려져 있습니다. 이 간단한 예를 통해 왜 그렇게되는지 이해해 봅시다 :
- ΔF =75 kHz, fm =500Hz 인 경우 주파수 변조의 대역폭은 =2 [75 + (500/1000)] kHz =151.0 kHz 입니다.
- ΔF =75 kHz FM =5000 Hz 인 경우 FM의 대역폭은 =2 [75 + (5000/1000)] khz =160.0 kHz 입니다.
- ΔF =75 kHz ffm =10000 Hz 인 경우 주파수 변조의 대역폭 상수는 =2 [75 + (10000/1000)] khz =170.0 khz 입니다.
위의 예에서 주파수가 50Hz에서 5000Hz에서 20 회 증가했음을 알 수 있습니다. 그러나 편차는 151Hz에서 170Hz에서 170Hz에서 약간 증가했습니다. 따라서이 주파수 변조 시스템은 상수 대역폭 시스템으로 알려져 있습니다.
주파수 변조의 장점과 단점
주파수 변조의 장점은 다음과 같습니다.
- 주파수 변조의 주요 장점은 모든 크기의 신호 변화에 대한 저항입니다. 그것은 어떤 양의 신호 편차가 오디오에 영향을 미치지 않도록 달성됩니다. 그리고 신호는 수신자가 처리 할 수없는 수준이 아닙니다. 이 FM 변조 전송으로 인해 모바일 및 무선 통신에 대한 탁월한 옵션뿐만 아니라 다양한 휴대용 용도가 있습니다.
- 또한 주파수 변조 신호는 수차가 발생하지 않으며 방송 전송 품질을 향상시키는 데 적합합니다.
- 또 다른 장점은 송신기 개발의 초기 단계에서도 변조를 사용할 수 있다는 것입니다. 그러나 신호 전력을 향상시키기 위해 선형 증폭을 사용할 필요는 없습니다.
- 비선형 RF 앰프를 사용하여 송신기의 FM 신호를 결합하는 것이 훨씬 더 중요합니다. 그러나 이들은 진폭 변화가있는 신호에 필요한 선형보다 효과적입니다.
주파수 변조의 단점은 다음과 같습니다.
- FM 탈착기는 무선 통합 회로보다 빌드하기가 조금 더 어렵다. 요즘 라디오에 내장 복조기가 있기 때문에 가장 큰 단점도 아닙니다.
- 주파수 변조 신호가 무기한으로 연장 될 수 있으므로 측면대의 확장 성을 줄이기 위해 필터가 때때로 필터가 필요합니다. 필터는 왜곡을 유발할 수 있습니다. 이것은 주파수 변조를 사용하는 단점 중 하나 일 수 있습니다.
결론
주파수 변조는 변조 신호 주파수에 따라 캐리어 파 주파수를 이동시켜 신호 (아날로그 또는 디지털)에 대한 정보를 인코딩하는 기술입니다. 여기서 우리는 수학적 표현과 함께 방정식을 도출하는 방법을 배웠습니다.
