Що таке частотна модуляція

Відео: принцип роботи частотної модуляції

На перший може здатися, що термін "частотна модуляція" використовують тільки ті люди, чия робота пов`язана з ремонтом або обслуговуванням електронної радіопередавачів. Насправді це поширена помилка. Частотна модуляція знайома більшості, просто з-за використання англомовної назви багато хто навіть не підозрюють, що в повсякденному житті часто її згадують. Зараз назви радіостанцій у всіх на вустах. це різні "радіо ФМ". А чи замислювалися ви, що означає приставка "ФМ"? Це і є частотна модуляція, тільки в зросійщеної абревіатурі - Frequency Modulation, тобто FM.

Для модуляції будь-якого аналогового сигналу, несе корисну інформацію, застосовують кілька різновидів його формування. Найбільшого поширення набули такі види модуляції: частотна і амплітудна. Розглянемо кожну з них більш детально.

термін "аналоговий" означає безперервний в часі, на відміну від дискретного цифрового, що передається чергуванням імпульсів. Згадаймо основи фізики і синусоїду змінного струму. Декартові координати на площині: горизонтальна і вертикальна лінії. По горизонталі відкладається час, а вертикаль відображає інтенсивність (значення струму). Синусоїда - це безперервні хвилі, немов нанизані на вісь часу. Для того щоб за допомогою синусоїди передати інформацію, необхідно певним чином виконати кодування, тобто умовним способом перетворити хвилю.

Відео: FM або SSB? Порівняння якості радіозв`язку з частотної і односмуговою модуляцією на УКХ

Уявімо, що ми можемо взяти синусоїду за дві сторони (дві довільних точки на відстані один від одного) і стиснути її, немов гармошку. В результаті хвилі стануть більш гострими, площа кожної з них зменшиться, але їх кількість, що проходить за одиницю часу, стане більше. Фактично, синусоїда ущільнився. Тобто була змінена частота. Однак така синусоїда не є корисним сигналом: якщо її прийняти на радіоприймач, то можна почути лише рівномірний фон (писк, гул).

Щоб ця несуча частота містила корисну складову, потрібно виконати кодування або модуляцію, що один і той же. Уявімо тепер, що ми в одному місці стиснули хвилі сильніше, ніж в іншому, а десь взагалі розтягнули синусоїду, тобто сформували певний порядок. В результаті фон став модульованим, що змінює тональність (при відтворенні динаміком). Якщо тепер часто міняти тон, то можна передати корисну інформацію (звук). Це і є частотна модуляція. Звичайно, руками синусоїду ніхто не розтягує - це завдання спеціальних перетворювачів.

Схожий принцип використовує амплітудна модуляція сигналу (АМ, Amplitude Modulation), з тією лише різницею, що зміни піддається не частота хвиль, а їх висота. Подумки уявімо синусоїду: захоплюємо руками відразу кілька хвиль, розташованих вище і нижче горизонтальної осі часу. Тепер щодо осі їх розтягуємо або стискаємо. В результаті змінюється висота. Наступну групу хвиль також змінюємо подібним чином, але вже з меншою (або більшою) інтенсивністю. Якщо надіслати таку "пом`яту" синусоїду на динамік, то можна почути зміна тону: де хвилі вище, там інтенсивність сигналу більше, а де нижче - там менше. Далі все просто: так, як слід стискаємо (розтягуємо) хвилі, тим самим кодуючи інформацію. Як і у випадку з частотною модуляцією, тут також ніхто нічого руками не розтягує - ця робота відповідних приладів.

Спосіб, який використовує амплітудну модуляцію сигналу, сильно обмежений шириною спектра, тому для передачі стерео малопридатний. Правда, через різну довжини хвилі і випромінюваної потужності в ФМ і АМ, перший вимагає частого розміщення ретрансляторів. У свою чергу, для АМ в радіо характерна велика покривається відстань і чітко розрізняти корисна складова, навіть при наявності шумів.