bélyegkép|Frekvenciamodulált jel spektrumképe
Szögmodulációról akkor beszélünk, amikor a szinuszos vivőhullám frekvenciáját vagy fázisát a moduláló jellel arányosan módosítjuk. A szögmoduláció tehát a frekvenciamoduláció (frequency modulation - FM) fázismoduláció (phase modulation – PM)
összefoglaló neve.
A szögmoduláció, frekvenciamoduláció, fázismoduláció egyező fogalmak.
A frekvenciamoduláció és a fázismoduláció összefoglaló néven történő említését egyrészt az indokolja, hogy az egyik vivőjellemző módosítása a másik jellemző változását is magával vonja, másrészt pedig az FM és a PM jel spektrális tulajdonságai hasonlóak. bélyegkép|Amplitútó- és szögmodulált jelek a moduláló jel függvényében A frekvencia és fázisszög moduláció azonos elven működik. A frekvenciamoduláció az elterjedtebb. Frekvencia moduláció esetén a vivőhullám pillanatnyi frekvenciája a moduláló jel pillanatnyi amplitúdójával arányos. Frekvenciamodulációnál egy nagyfrekvenciás vivő frekvenciáját és ezzel együtt a szögét változtatjuk a kisfrekvenciás jel ütemében.
Szögmodulációnál az amplitúdó változatlan marad.
A szögmodulált jel spektrumképe a moduláló jel oszcillogramját adja vissza.
Szögmodulált jel előállítása Szögmodulált jelet úgy állíthatunk elő, hogy valamilyen, vívőhullámon működő oszcillátor frekvenciameghatározó elemének tulajdonságát változtatjuk a moduláló jellel. LC oszcillátor esetén az oszcillátor rezgőkörének induktivitását vagy kapacitását a jel-rezgés ütemében változtatjuk.
Legegyszerűbb a rezgőkör kapacitását vezérelni egy kondenzátormikrofon vagy kapacitásdióda (Varikap dióda) segítségével. A kapacitásdióda kapacitása a rávezetett jelfeszültség függvényében változik, a kondenzátormikrofoné pedig közvetlenül a hangrezgés hatására.
A szögmodulált jel előállításakor, valamint a szögmodulált jel demodulálásakor számottevő zaj keletkezik, ezért hangátvitel esetén előkiemelést végeznek a moduláló jelen mielőtt bevezetnék a modulátorba.
Szögmodulált jel demodulálása A szögmodulált jel demodulációjának alapelve:
a frekvencia- illetve fázismodulált jel átalakítása amplitúdómodulált jellé az amplitúdómodulált jel egyenirányítása
A szögmodulált jel demodulálására többféle áramköri megoldás létezik.Analóg hangátvitel esetén demudulátorból lejövő hangjelen zajcsökkentés céljából utóelnyomást végeznek.
Frekvencialöket A moduláló feszültség révén az eredetileg modulálatlan fv vivőfrekvencia megváltozik úgy, hogy a moduláló frekvencia ütemében és a moduláló feszültséggel egyenes arányban ingadozik egy f2 maximum és egy f1 minimum között. Az fv-től a nagyobb vagy kisebb frekvenciáig terjedő kitérést frekvencialöketnek nevezik.
A frekvencialöket arányos a moduláló feszültség amplitúdójával. Beszéd- vagy zenei modulációnál tehát igaz, hogy:
A frekvencialöket arányos a hangerővel.
A maximális kitérést a moduláló feszültség csúcsértékével analóg módon ∆F csúcslöketnek nevezik.
Az f1, ill. f2 sarokfrekvenciák egzaktul meghatározhatók, ha az FM generátort nem váltófeszültséggel, hanem a moduláló feszültség csúcsértékéveI egyező nagyságú egyenfeszültséggel vezéreljük.
Ekkor ∆F könnyen meghatározható:
Hasonlóképpen arányos a megfelelő effektív löket, a moduláló feszültség effektív értékével. Tehát szinuszos jelalak esetén az effektív löket -ször kisebb, mint a csúcslöket.
A hangmagasság, illetve a moduláló jel frekvenciája meghatározza a maximális és minimális pillanatnyi frekvencia váltakozási gyakoriságát.
A modulációs index és a maximális fázislöket ugyanazt jelenti:
A szögmodulált jel sávszélessége Számítással kimutatható, hogy a frekvenciamodulált jel is egy sávot foglal el a frekvenciatartományból. A szükséges sávszélesség frekvencia moduláció esetén nagyobb a frekvencialöket kétszeresénél.
Ellentétben az AM-mel, amelynek modulációs mélysége maximálisan 1 lehet, az FM modulációs indexe tetszőlegesen nagy lehet. Ez döntő előny az AM-mel szemben.
Beszéd- és zenei modulációnál igaz a dinamikára vonatkozóan: FM-nél a dinamika tartomány majdnem tetszőlegesen nagy lehet. Korlátozást csak a sávszélesség igény okoz.
424x424px
Matematikai összefüggések A frekvenciamoduláció valójában a vivő nullátmeneteinek és ezzel a fázisszögnek a változtatását jelenti. Ezért az FM-et szögmodulációként kell értelmezni. Mint azt tudjuk konstans ωv körfrekvenciánál a szög lineárisan növekszik:
Ha koszinuszos hullámalakkal vezérlik, akkor
Ekkor a szög szinuszosan változik (a körfrekvencia idő szerinti integrálja:
fejezi ki), ahol e szögváltozás amplitúdója ismert módon fordítva arányos a moduláló frekvenciával, ill. körfrekvenciával:
Ezzel megkapjuk a frekvenciamodulált jel időfüggvényét:
A modulációs index összefüggését helyettesítve kapjuk
Tehát trigonometrikus összefüggések felhasználásával kapjuk
Összefoglalás
Nagy sávszélességet igénylő eljárás Zajjal szemben jelentős védettséget mutat (WBFM) Lineáris torzításokra, különösen a fázistorzításra (így a futási idő torzításra) érzékeny rendszer. Mivel az FM nem lineáris rendszer, a lineáris torzítás hatására (pl. FM spektrumra ható csillapítás, torzítás) nemlineáris torzítási komponensek léphetnek fel a kimeneten
Jegyzetek
Kategória:Moduláció Kategória:Rádió Kategória:Amatőr rádiózás Kategória:Távközlési technika