Частотная модуляция.

Частотная модуляция (ЧМ) — вид аналоговой модуляции, при котором информационный сигнал управляет частотой несущего колебания.

Частотная модуляция (ЧМ) – модуляция, при которой несущая частота сигнала изменяется в соответствии с модулирующим колебанием

Преимущество частотной модуляции перед амплитудной модуляцией - большая помехоустойчивость

При частотной модуляции амплитуда несущего колебания остается постоянной, а несущая частота ω₀ изменяется во времени по закону модулирующего сигнала. Это позволяет обеспечить эффективное усиление по мощности сигнала в передатчике и подвергнуть его амплитудному ограничению в приемнике. При определенных условиях это позволяет получить заметный выигрыш в качестве каналов связи по сравнению с ОМ

На рисунке показаны графики модулирующего синусоидального звука и колебания с переменной высокой частотой, полученного в результате частотной модуляции. Во время первого положительного полупериода звукового колебания частота несущего колебания возрастает, доходит до наибольшего значения, а затем возвращается к первому значению. В течение другого отрицательного полупериода звука частота несущего колебания уменьшается, доходит до наименьшего значения и снова принимает первоначальное значение. Чем больше амплитуда модулирующего сигнала, тем сильнее изменяется частота.

При частотной модуляции модулируемым параметром является частота гармонического колебания ω₀, которая получает приращение Δω, зависящее от времени и пропорциональное мгновенному значению модулирующего сигнала U. В случае гармонического колебания мгновенная частота ω не меняется во времени, она равна несущей частоте ω₀.

Частотная модуляция применяется для высококачественной передачи звукового (низкочастотного) сигнала в радиовещании (в диапазоне УКВ), для звукового сопровождения телевизионных программ, передачи сигналов цветности в телевизионном стандарте SECAM, видеозаписи на магнитную ленту, музыкальных синтезаторах.

Высокое качество кодирования аудиосигнала обусловлено тем, что при ЧМ применяется большая (по сравнению с шириной спектра сигнала АМ) девиация несущего сигнала, а в приёмной аппаратуре используют ограничитель амплитуды радиосигнала для ликвидации импульсных помех.

При частотной манипуляции частота несущего колебания меняется дискретно в зависимости от значения модулирующего сигнала. На практике находит применение не только двоичная ЧМ, но так же 4-х и 8-уровневая ЧМ. При использовании многоуровневой ЧМ исходная двоичная последовательность разбивается на соответствующее число бит (дибит, трибит и т.д.) для определения одной из возможных частот несущей, передаваемой в данный момент.

П ри частотной модуляции (ЧМ) частота ВЧ колебаний изменяется по закону модулирующего колебания. Наибольшее отклонение частоты модулирующего радиосигнала при ЧМ от значения его несущей частоты называется девиацией частоты.

Под индексом ЧМ понимают отношение девиации частоты радиосигнала m к частоте модулирующего сигнала F . Следовательно, mЧМ = m/F . При модуляции гармоническим колебанием спектр ЧМ сигнала оказывается бесконечным, однако, как показывает анализ, его основная энергия сосредоточена в ограниченной полосе.

Fc = 2F (1 + mчм)

Тем не менее, уже при весьма небольшой девиации частоты спектр получается весьма широким. Например, при m = 5кГц и F = 3.4 кГц полоса достигнет 17 кГц. Это и предопределило использование ЧМ сигналов только в УКВ диапазоне с большой частотной емкостью.