אפנון תדרים ויישומיו

ה- FM או אפנון תדר היה זמין בערך מאז AM ( אפנון משרעת ) אם כי יש לו רק כמה בעיות. ל- FM עצמה לא הייתה בעיה מלבד שלא הצלחנו לזהות את פוטנציאל משדר ה- FM. בתקופה הקודמת של תקשורת אלחוטית , נמדד שרוחב הפס הנדרש לכך היה צר יותר והכרחי להפחתת רעש כמו גם הפרעות. תחת אמצעי כזה נפגעה אפנון התדרים ואילו ה- AM עלה. לאחר מכן, מהנדס אמריקאי - ' אדווין ארמסטרונג 'סיים את הניסיון המודע לגלות את עוצמת משדרי ה- FM. אדווין יזם את תכנון השימוש ב- FM המיועד להעברה שלא היה לטובת המגמה באותו רגע בזמן.

מהי אפנון תדרים?

ה אפנון תדר ניתן להגדיר כתדר של אות המוביל משתנה פרופורציונלי (בהתאם) למשרעת האות המווסת כניסה. הקלט הוא גל סינוס בגוון יחיד. המוביל וצורות הגל FM מוצגים גם באיור הבא.

יצירת אפנון תדרים

תדירות המוביל (fc) תגדל ככל שמשרעת האות המווסת (קלט) תגדל. תדר המוביל יהיה מקסימאלי (מקסימום fc) כאשר אות הקלט בשיאו. הספק חורג ממקסימום מהערך הרגיל שלו . תדירות המוביל תקטן ככל שמשרעת האות המווסת (קלט) פוחתת. תדר הספק יהיה מינימלי (fc min) כאשר אות הכניסה הוא הנמוך ביותר. הספק חורג מינימום מערכו הרגיל. תדר המוביל יהיה בערכו הרגיל (ריצה חופשית) fc כאשר ערך אות הקלט הוא 0 וולט. אין סטייה במוביל. האיור מראה את תדירות גל ה- FM כאשר הקלט הוא במקסימום, 0 וולט ובמינימום שלו.

סטיית תדרים

• כמות השינוי בתדר הספק המופק, על ידי המשרעת של האות המווסת כניסה, נקראת סטיית תדרים .
• תדר ה- Carrier נע בין fmax ל- fmin כאשר הקלט משתנה במשרעתו.
• ההבדל בין fmax ל- fc מכונה סטיית תדרים. fd = fmax - fc
• באופן דומה, ההבדל בין fc ל- fmin ידוע גם כסטיית תדרים. fd = fc –fmin
• זה מסומן על ידי Δf. לכן Δf = fmax - fc = fc - fmin
• לכן fd = fmax - fc = fc - fmin

סטיית Freq = 105 -100 = 5 MHz (או) סטיית Freq = 95-100 = -5 MHz

אפנון תדר משוואה

ה משוואת FM כלול את הבאים

v = A sin [wct + (Δf / fm) sin wmt]

= חטא [wct + mf sin wmt]

A = עוצמת האות FM. Δf = סטיית תדרים

mf = אינדקס אפנון FM

mf = ∆f / fm

מ.פ. נקרא אינדקס האפנון של אפנון תדרים.

wm = 2π fm wc = 2π fc

מהו אינדקס אפנון של אפנון תדרים?

ה אינדקס אפנון של FM מוגדר כיחס סטיית התדרים של המוביל לתדר האות המוונן

mf = אינדקס אפנון של FM = ∆ f / fm

רוחב הפס של אות אפנון תדרים

כזכור, רוחב הפס של אות מורכב כמו FM הוא ההבדל בין התדר הגבוה ביותר לנמוך ביותר רכיבים , ובא לידי ביטוי בהרץ (הרץ). רוחב הפס עוסק בתדרים בלבד. ל- AM יש רק שתי סרטי צד (USB ו- LSB) ורוחב הפס נמצא 2 fm.

ב- FM זה לא כל כך פשוט. ספקטרום האותות FM מורכב למדי ויהיה לו מספר אינסופי של פס צדדי כפי שמוצג באיור . נתון זה נותן מושג כיצד הספקטרום מתרחב ככל שמדד האפנון עולה. סרטי הצד מופרדים מהמוביל באמצעות fc ± fm, fc ± 2fm, fc ± 3fm וכן הלאה.

רוחב הפס של אות FM

רק מעט הצדדים הראשונים יכילו את החלק העיקרי של הכח (98% מכלל ההספק) ולכן רק הלהקות המעטות הללו נחשבות כפסים משמעותיים.

ככלל אצבע, המכונה לעתים קרובות הכלל של קרסון, 98% מעוצמת האות ב- FM כלולה ברוחב פס השווה לתדר הסטייה, בתוספת תדר האפנון שהוכפל.

שלטונו של קרסון : רוחב הפס של FM BWFM = 2 [Δf + fm] .

= 2 fm [mf + 1]

FM ידועה כמערכת רוחב הפס הקבועה. למה?

אפנון התדרים מכונה a מערכת רוחב פס קבוע ודוגמה למערכת זו מובאת להלן.

• Δf = 75 KHz fm = 500 Hz BWFM = 2 [75 + (500/1000)] KHz = 151.0 KHz
• Δf = 75 KHz fm = 5000 Hz BWFM = 2 [75 + (5000/1000)] KHz = 160.0 KHz
• Δf = 75 KHz fm = 10000 Hz BWFM = 2 [75 + (10000/1000)] KHz = 170.0 KHz
• אף על פי שתדירות האפנון גדלה פי 20 (50 הרץ עד 5000 הרץ), הסטייה עלתה רק בשוליים (151 קילוהרץ ל -170 קילוהרץ). מכאן ש FM ידועה כמערכת רוחב פס קבועה.
• FM מסחרי (שלטון קרסון).
• סטיית freq מקסימלית = 75 KHz
• מקסימום אפנון freq = 15 KHz
• BWFM = 2 [75 + 15] = 180.0 KHz

ההבדל בין AM ל- FM

הראשי ההבדל בין AM ל- FM כלול את הבאים.

• משוואה עבור FM: V = A sin [wct + Δf / fm sin wmt] = A sin [wct + mf sin wmt]
• משוואה ל- AM = Vc (1 + m sin ωmt) sin ωct כאשר m ניתן על ידי m = Vm / Vc
• ב- FM, האפנון לאינדקס יכול להיות כל ערך העולה על 1 או פחות מאחד
• ב- AM, מדד האפנון יהיה בין 0 ל -1
• ב- FM משרעת המוביל קבועה.
• לכן הכוח המועבר הוא קבוע.
• ההספק המועבר אינו תלוי במדד האפנון
• כוח מועבר תלוי במדד האפנון
• PTotal = Pc [1+ (m2 / 2)]
• מספר סרטי הצד המשמעותיים ב- FM גדול.
• רק שתי פס צדדי ב- AM
• ל רוחב הפס של FM תלוי במדד האפנון של FM
• רוחב הפס אינו תלוי במדד האפנון של AM. תמיד 2 סרטי צד. BW של AM הוא 2 fm
• ל- FM חסינות רעש טובה יותר. FM הוא מחוספס / חזק מול רעש. איכות ה- FM תהיה טובה גם בנוכחות רעש.
• ב- AM האיכות מושפעת בצורה קשה ברעש
• רוחב הפס הנדרש על ידי FM הוא די גבוה. רוחב הפס של FM = 2 [Δf + fm].
• רוחב הפס הנדרש על ידי AM הוא פחות (2 fm)
• מעגלים למשדר FM ומקלט הם מאוד מורכבים ויקרים מאוד.
• מעגלים עבור משדר ומקלט AM הם פשוטים וזולים פחות

לפיכך, זה הכל בערך אפנון תדר . ה יישומים של אפנון תדרים כלול ב שידורי רדיו FM , מכ'ם, חיפוש סייסמי, טלמטריה והתבוננות בתינוקות בהתקפים באמצעות EEG, סינתזת מוסיקה, מערכות רדיו דו כיווניות, מערכות הקלטת מגנט, מערכות שידור וידאו וכו '. מהמידע לעיל, סוף סוף, אנו יכולים להסיק כי בתדירות גבוהה אפנון, הן היעילות והן רוחב הפס תלוי במקסימום אינדקס האפנון ותדירות האפנון. בניגוד לאפנון משרעת, לאות אפנון התדרים רוחב פס גדול יותר, יעילות מעולה וחסינות משופרת כלפי הרעש. מה הם סוגים שונים של טכניקות אפנון במערכת תקשורת?