ZÁKLADY SDĚLOVACÍ TECHNIKY FS-Pn-P006-Frekvencni_modulace ZÁKLADY SDĚLOVACÍ TECHNIKY 3. Frekvenční modulace

Frekvenční modulace - princip Principem frekvenční modulace (FM) je závislost okamžitého kmitočtu nosné vlny na změnách amplitudy modulačního signálu. Můžeme říct, že okamžitá úhlová frekvence (t) je funkcí času a mění se v rytmu okamžité výchylky modulačního signálu. Informace je tedy kódována nikoliv změnou amplitudy nebo fáze, ale změnou frekvence nosné vlny. Maximální amplitudě napětí modulačního průběhu Um odpovídá maximální změna kmitočtu nosné, kterou nazýváme frekvenční zdvih a značíme f, čemuž odpovídá úhlová frekvence . Obecně bude mít nosná vlna následující průběh: U(t) = Um.sin{[ + .cos(.t)].t } FM je běžně využívána v pásmu VHF pro kvalitní přenos zvuku. Zvuk u klasických analogových televizních soustav je také přenášen za použití frekvenční modulace, pro komerční i radioamatérské komunikační účely je využívána její úzkopásmová forma

Frekvenční modulace - zapojení Generátor nosného kmitočtu bývá LC generátor tj. obsahuje rezonanční obvod LC, který určuje frekvenci nosného kmitočtu podle Thomsonova vztahu: Použijeme-li v rezonančním obvodu místo kondenzátoru s pevnou hodnotou kapacitní diodu (varikap), můžeme pomocí vnějšího napětí měnit kapacitu varikapu a tím i frekvenci generátoru. Pozn: Další možností, jak provést frekvenční modulaci, je využít generátoru, který je přímo konstruován tak, aby se mu generovaná frekvence dala měnit pomocí napětí přivedeného zvnějšku. To je napětím řízený generátor (VCO, voltage controlled oscillator).

Frekvenční modulace - detekce DEmodulace Sklonový detektor Napětí na kondenzátoru oscilačního LC obvodu je maximální v případě rezonance. Když nyní naladíme oscilační obvod tak, aby frekvence nemodulované nosné fN nebyla jeho rezonanční frekvencí, ale ležela ”na boku” jeho rezonanční křivky, např. na vysokofrekvenční straně (obr. vlevo), pak při snížení frekvence nosné z hodnoty fN na hodnotu fN- f, vzroste amplituda napětí na rezonančním obvodu. Při zvýšení kmitočtu amplituda naopak klesne. Převedli jsme tedy kmitočtovou modulaci na modulaci amplitudovou, kterou již můžeme detekovat způsobem běžným pro detekci amplitudově modulovaného signálu. Fázový závěs Základní princip tkví v tom, že mají-li dva harmonické signály konstantní rozdíl fáze vzhledem k času, musí být jejich kmitočty naprosto přesně shodné. Blokové schéma fázového závěsu je velmi jednoduché (obr. vpravo). Skládá se z generátoru, jehož kmitočet je řízen napětím (VCO) a z fázového detektoru (FD), jehož výstupem je napětí přivedené na vstup VCO pro řízení frekvence.

Frekvenční modulace - doplněk Velkou výhodou FM signálu (oproti AM) je významně širší pásmo vysílané slušitelné frekvence a větší dynamika přenášené relace. Další výhodou je značná odolnost přenášené informace proti poruchám (většina poruch zasahuje amplitudu). Nevýhodou FM přenosu je to, že (oproti AM) je potřeba mnohem větší šířky pásma pro přenos. POZN: Frekvenční modulace je důležitá i pro FM syntézu, která se využívá u syntezátorů a která se využívá pro syntézu zvuku ve zvukových kartách. Bez frekvenční modulace by se neobešel magnetický záznam obrazu (u kterého se používá s malým modulačním indexem pro snížení oktávového rozsahu zaznamenávaného signálu).

Zdroje a použitá literatura: [1] Frekvenční modulace. In: Wikipedia: the free encyclopedia [online]. San Francisco (CA): Wikimedia Foundation, 2001- [cit. 2012-04-26]. Dostupné z: cs.wikipedia.org/wiki/Frekvenční_modulace [2] TICHÝ, Milan. Elektronika [online]. Praha, 1998 [cit. 2012-04-26]. Dostupné z: http://lucy.troja.mff.cuni.cz/~tichy/elektronika/. Skripta. MFF UK. [3] ŠÍCHA, Miloš a Milan TICHÝ. Elektronické zpracování signálů. Praha: Karolinum, 1998. ISBN 80-7184-455-1.