Εφαρμογή Διαμόρφωσης Συχνότητας

Η επικοινωνία είναι η μετάδοση πληροφοριών. Ο πομπός, το κανάλι και ο δέκτης είναι τα τρία βασικά μέρη κάθε συστήματος επικοινωνίας. Υπάρχουν δύο βασικοί τρόποι επικοινωνίας:από σημείο σε σημείο και μετάδοση.

Τα ραδιόφωνα και η τηλεόραση είναι παραδείγματα συστημάτων επικοινωνίας μετάδοσης στα οποία υπάρχουν πολλοί δέκτες σε αντιστοιχία με έναν μόνο πομπό.

Η διαμόρφωση συχνότητας (FM) είναι μια διαδικασία κατά την οποία η συχνότητα του φέροντος κύματος αλλάζει μετά το σήμα του μηνύματος. Το πλάτος του φορέα παραμένει σταθερό στη διαμόρφωση συχνότητας ενώ η συχνότητα του φορέα ποικίλλει.

Διαμόρφωση και η αναγκαιότητά της

Οι αρχικές πληροφορίες χαμηλής συχνότητας δεν μπορούν να μεταδοθούν για μεγάλες αποστάσεις για διάφορους λόγους. Επομένως, στον πομπό, τα σήματα χαμηλής συχνότητας υπερτίθενται σε ένα κύμα υψηλής συχνότητας που λειτουργεί ως φορέας για τις πληροφορίες. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως διαμόρφωση.

Η χρήση ενός συστήματος επικοινωνίας είναι η μετάδοση πληροφοριών. Αυτές οι πληροφορίες για τα σήματα μηνυμάτων είναι επίσης γνωστές ως σήματα ζώνης βάσης. Αντιπροσωπεύουν ουσιαστικά τη ζώνη συχνότητας που αντιπροσωπεύει το αρχικό σήμα. Να θυμάστε ότι κανένα σήμα δεν είναι ημιτονοειδής μεμονωμένη συχνότητα, αλλά εξαπλώνεται σε ένα εύρος συχνοτήτων που ονομάζεται εύρος ζώνης.

Τύποι διαμόρφωσης

Το σήμα πληροφοριών μπορεί να ελέγξει τρεις παράγοντες:το πλάτος, τη γωνιακή συχνότητα και την αρχική φάση του φέροντος κύματος, με αποτέλεσμα τους τρεις τύπους διαμόρφωσης κατά τη διαδικασία διαμόρφωσης.

• Διαμόρφωση πλάτους (AM): 

Η διαμόρφωση πλάτους είναι η διαδικασία κωδικοποίησης πληροφοριών σε ένα συγκεκριμένο σήμα μεταβάλλοντας το πλάτος.

• Διαμόρφωση συχνότητας (FM) :

Η διαμόρφωση συχνότητας είναι μια διαδικασία κωδικοποίησης πληροφοριών για ένα συγκεκριμένο σήμα μεταβάλλοντας τη συχνότητα του φέροντος κύματος του σήματος διαμόρφωσης.

• Διαμόρφωση φάσης (PM): 

Η διαμόρφωση φάσης είναι η διαδικασία κωδικοποίησης πληροφοριών σε ένα συγκεκριμένο σήμα μεταβάλλοντας τη στιγμιαία φάση ενός κύματος καριέρας.

Δείκτης διαμόρφωσης συχνότητας

Ο δείκτης διαμόρφωσης συχνότητας είναι ο λόγος της απόκλισης συχνότητας προς τη συχνότητα διαμόρφωσης.

Δείκτης διαμόρφωσης(M) =απόκλιση συχνότητας/συχνότητα διαμόρφωσης

M =Δffm

Όπου Δf είναι η απόκλιση συχνότητας και fm είναι η συχνότητα διαμόρφωσης.

Διαμόρφωση συχνότητας και ο τύπος της

1. Η διαμόρφωση συχνότητας στενής ζώνης είναι μια κατάσταση όπου ο δείκτης διαμόρφωσης είναι μικρός. Η μέγιστη συχνότητα διαμόρφωσης είναι 3 kHz και η μέγιστη απόκλιση συχνότητας είναι 75 kHz.
2. Η διαμόρφωση συχνότητας ευρείας ζώνης ορίζεται ως μια κατάσταση όπου ο δείκτης διαμόρφωσης είναι μεγαλύτερος. Η συχνότητα διαμόρφωσης κυμαίνεται από 30 Hz έως 15 kHz και η ελάχιστη απόκλιση είναι 75 kHz.

Διαμορφωτές συχνότητας

Ταλαντωτής ελεγχόμενος από τάση – χρησιμοποιείται για τη διαμόρφωση άμεσης διαμόρφωσης συχνότητας δίνοντας απευθείας το μήνυμα στην είσοδο του ταλαντωτή.

Κρυσταλλικός ταλαντωτής απλός – σε αυτό, μια δίοδος varactor χρησιμοποιείται σε ένα κύκλωμα κρυσταλλικού ταλαντωτή, όπου τα σήματα πρέπει να πολλαπλασιαστούν σε συχνότητα και επιτυγχάνεται μόνο διαμόρφωση συχνότητας στενής ζώνης.

Βρόχος κλειδώματος φάσης – χρησιμοποιείται για την ανίχνευση των φάσεων και της συχνότητας των στοιχείων φορέα ενός σήματος διαμόρφωσης συχνότητας.

Σημασία της διαμόρφωσης συχνότητας

• Το πλάτος του κύματος που διαμορφώνεται από τη συχνότητα δεν επηρεάζεται.
• Η διαμόρφωση συχνότητας μειώνει τον θόρυβο. Ως εκ τούτου, υπάρχει σημαντική αύξηση στην αναλογία σήματος προς θόρυβο.
• Μπορούμε επίσης να μειώσουμε τον θόρυβο αυξάνοντας την απόκλιση συχνότητας.
• Μειώνει επίσης τις παρεμβολές από τα παρακείμενα κανάλια μέσω προστατευτικών ζωνών
• Λειτουργεί σε μια πολύ υψηλή συχνότητα που ονομάζεται VHF
• Είναι ανθεκτικό σε παραλλαγές μεμονωμένης αντοχής
• Δεν απαιτεί γραμμικό ενισχυτή στον πομπό

Μειονεκτήματα της διαμόρφωσης συχνότητας

• Το FM δεν μπορεί να καλύψει μεγάλες περιοχές.
• Ο εξοπλισμός εκπομπής και λήψης των FM είναι περίπλοκος και ακριβός.
• Γενικά, απαιτούνται ευρύτερα κανάλια 200 kHz για FM.
• Οι κεραίες για τα FM πρέπει να είναι κοντά για καλύτερα σήματα.

Εφαρμογές διαμόρφωσης συχνότητας

Ραδιόφωνο και μουσική FM:Η διαμόρφωση συχνότητας χρησιμοποιείται ευρέως στις ραδιοφωνικές εκπομπές. Είναι ένα FM ευρείας ζώνης και η συχνότητά του είναι πολύ μεγαλύτερη από αυτή του AM. Λόγω των χαμηλών παρεμβολών ραδιοσυχνοτήτων, προτιμάται η χρήση FM για τη μετάδοση μουσικής στο ραδιόφωνο.

Ήχος τηλεόρασης:Οι πληροφορίες βίντεο σε μια τηλεοπτική μετάδοση μεταδίδονται με χρήση AM, ενώ τα FM χρησιμοποιούνται για μετάδοση ήχου λόγω χαμηλών παρεμβολών.

Δορυφορική τηλεόραση:Ορισμένοι δορυφόροι χρησιμοποιούν FM για τη μετάδοση σημάτων βίντεο στο σταθμό του δέκτη.

Συμπέρασμα

Τα συστήματα επικοινωνίας παίζουν σημαντικό ρόλο στην καθημερινή μας ζωή. Η διαμόρφωση συχνότητας είναι ένας τύπος διαμόρφωσης όπου η συχνότητα και η φάση παραμένουν σταθερές. Διαμόρφωση συχνότητας είναι η διαδικασία με την οποία η συχνότητα του φέροντος σήματος αλλάζει σε σχέση με τη συχνότητα διαμόρφωσης.

Χρησιμοποιείται ευρέως σε εθνικές ραδιοφωνικές εκπομπές, δορυφορική τηλεόραση, τηλεόραση, όργανα μετάδοσης ήχου, μουσικής και βίντεο. Έχει διάφορα πλεονεκτήματα σε σχέση με τη διαμόρφωση πλάτους και τη διαμόρφωση φάσης. Παρέχει θόρυβο καλύτερη από AM και PM. Προσφέρει χαμηλές παρεμβολές και υψηλή αναλογία ήχου προς θόρυβο.