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Modulação de frequência, índice de modulação FM e razão de desvio

 Modulação de frequência, índice de modulação FM e razão de desvio


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Dois parâmetros-chave de qualquer sinal de frequência modulada são o índice de modulação e a razão de desvio. Eles são amplamente usados ​​ao observar sinais de frequência modulada e suas características.

Esses dois parâmetros descrevem algumas das características básicas de um determinado sinal FM - o índice de modulação fornecendo uma medida do que é efetivamente o nível de modulação e a razão de desvio, uma medida do desvio em relação à frequência de modulação.

Esses dois números são fundamentais ao planejar e projetar sistemas de comunicação de rádio e transmissores de transmissão, etc. - eles definem alguns dos parâmetros básicos do sinal de frequência modulada, impactando os níveis de banda lateral e a largura de banda necessária para o sinal.

É importante para tudo, desde grandes transmissores de FM até pequenos rádios bidirecionais ou walkie talkies.

Índice de modulação de frequência

O índice de modulação de frequência é o equivalente ao índice de modulação para AM, mas obviamente relacionado ao FM. Tendo em vista as diferenças entre as duas formas de modulação, o índice de modulação FM é medido de forma diferente.

O índice de modulação FM é igual à razão entre o desvio de frequência e a frequência de modulação.

m=FreqvocêencydevEuumatEuonModvocêeuumatEuonfreqvocêency

Pela fórmula e definição do índice de modulação, pode-se perceber que não existe um termo que inclua a frequência da portadora e isso significa que é totalmente independente da frequência da portadora.

Para dar um exemplo do índice de modulação FM, tome o exemplo em que um sinal tem um desvio de ± 5kHz e a frequência de modulação é 1kHz, então o índice de modulação para este caso particular é 5/1 = 5.

Da mesma forma, se o desvio for ± 10 kHz e a frequência de modulação for s kHz, isso também terá uma razão de desvio de 5.

Como o áudio normal tem uma variedade de frequências diferentes contidas no som de áudio, a taxa de desvio é normalmente calculada usando a frequência máxima de áudio e o desvio máximo. Esta figura será então usada para determinar a largura de banda e outras características do sinal.

Relação de desvio FM

Um dos problemas com o índice de modulação é que ele irá variar de acordo com os valores instantâneos de desvio e frequência de modulação.

Em transmissões de áudio típicas, tanto o desvio de frequência quanto a frequência de modulação variam. O desvio de frequência irá variar de acordo com o nível do áudio naquele momento. Além disso, a frequência de modulação irá variar, pois o áudio normal consiste em uma variedade de frequências, que variam para dar a fala ou música, etc.

Para muitas aplicações, é mais útil ter um número para os valores máximos permitidos.

Consequentemente, a proporção de desvio de FM pode ser definida como: a proporção do desvio máximo da frequência da portadora para a frequência de modulação de áudio mais alta.

m=Mumax freqvocêencydevEuumatEuonMumax modvocêeuumatEuonfreqvocêency

Um exemplo comum da taxa de desvio de FM pode ser visto tomando os números de uma estação de transmissão FM típica. Nessas estações, o desvio máximo da frequência é de ± 75 kHz e a frequência máxima de áudio para a modulação é 15 kHz.

Usando a fórmula acima, isso significa que a razão de desvio é 75/15 = 5.

Largura de banda FM e índice de modulação.

A modulação de frequência é usada em uma variedade de aplicações. Diferentes níveis de desvio são usados ​​em diferentes aplicações. Para as transmissões de FM, o objetivo é ser capaz de transmitir áudio de alta qualidade e, para isso, são usados ​​altos níveis de desvio e a largura de banda é ampla. Para fins de comunicação, a qualidade não é o problema, mas a largura de banda é mais importante. Conseqüentemente, os níveis de desvio são menores e a largura de banda é muito menor.

A largura de banda do sinal FM é particularmente importante porque precisa ser ampla o suficiente para transportar as informações corretamente, embora também não ocupe muito espectro. Se a largura de banda for muito grande, ela pode se espalhar para fora do canal necessário e causar interferência com outros usuários em outros canais.

À medida que o uso do espectro aumenta à medida que mais aplicações de rádio sem fio e gerais aumentam (tudo, desde comunicações sem fio de curto alcance até comunicações de rádio bidirecionais de voz tradicionais, links de dados e muito mais), a necessidade de gerenciar o espectro de frequência e garantir que as transmissões ocorram dentro de suas larguras de banda atribuídas torna-se mais importante.

Existem duas classificações principais para sinais modulados em frequência e podem estar relacionadas ao índice de modulação e à razão de desvio.

  • FM de banda larga: O FM de banda larga é normalmente usado para sinais onde o índice de modulação FM está acima de cerca de 0,5. Para esses sinais, as bandas laterais além dos dois primeiros termos não são insignificantes. As estações FM de transmissão usam FM de banda larga, o que lhes permite transmitir áudio de alta qualidade, bem como outros recursos como estéreo e outros recursos como RDS, etc.

    A ampla largura de banda do FM de banda larga permite que sejam feitas transmissões de broadcast de alta qualidade, combinando uma ampla resposta de frequência com baixos níveis de ruído. Quando o sinal é suficientemente forte, a relação sinal / ruído de áudio é muito boa.

    Às vezes, os sintonizadores FM de alta fidelidade podem usar um filtro de banda larga para sinais fortes para garantir fidelidade e desempenho ideais. Aqui, o efeito de silenciamento do sinal forte permitirá a recepção de banda larga e toda a largura de banda de áudio. Para sinais de menor intensidade, eles podem mudar para um filtro mais estreito para reduzir o nível de ruído, embora isso resulte na redução da largura de banda do áudio. No entanto, no equilíbrio, a largura de banda mais estreita dará um som mais agradável quando o sinal recebido for baixo.

  • FM de banda estreita: A banda estreita FM, NBFM, é usada para sinais onde o desvio é pequeno o suficiente para que os termos na função de Bessel sejam pequenos e as bandas laterais principais sejam aquelas que aparecem na frequência de modulação ±. As bandas laterais mais para fora são insignificantes.

    Para NBFM, o índice de modulação FM deve ser inferior a 0,5, embora um valor de 0,2 seja frequentemente usado. Para NBFM, a largura de banda de áudio ou dados é pequena, mas isso é aceitável para este tipo de comunicação.

    O FM de banda estreita é amplamente utilizado para comunicações de rádio bidirecionais. Embora as tecnologias digitais estejam assumindo o controle, o NBFM ainda é amplamente usado e muito eficaz. Muitos rádios bidirecionais ou walkie talkies usam NBFM, especialmente aqueles que estão em conformidade com os padrões sem licença como PMR446 e sistemas de comunicação de rádio FRS.

    O NBFM é ideal para sistemas de comunicação de rádio de baixo custo, especialmente aqueles que usam pequenos walkie talkies, pois pode ser implementado com um mínimo de quantidade de circuitos, a maioria dos quais de baixo custo. Embora a tecnologia digital esteja se tornando muito mais barata, o FM de banda estreita ainda é muito econômico.

    Esses pequenos walkie talkies ou outros receptores transmissores que fornecem comunicações de rádio, normalmente têm uma largura de banda de áudio limitada. Isso é normal para sistemas de comunicação de rádio porque a alta fidelidade não é necessária - a inteligibilidade máxima é necessária junto com a largura de banda RF limitada. A largura de banda de áudio limitada ajuda a reduzir o índice de modulação e, portanto, a largura de banda ocupada pela transmissão.

Freqüentemente, a distinção entre FM de banda estreita e FM de banda larga em termos do índice de modulação é um tanto arbitrária. No entanto, a maioria dos sinais FM são de banda larga para alta fidelidade ou de banda estreita para comunicações de rádio onde as restrições de largura de banda são importantes. Normalmente há pouco meio-termo.

O índice de modulação e a razão de desvio ocupam lugares importantes no projeto de sistemas de radiodifusão e comunicação. As figuras definem o nível de modulação e, portanto, muitas das propriedades do sinal de frequência modulada. Conseqüentemente, eles são importantes ao usar FM.


Assista o vídeo: Modulação em frequência (Junho 2022).


Comentários:

  1. Drummond

    Não posso participar da discussão agora - estou muito ocupado. Definitivamente vou expressar minha opinião muito em breve.

  2. Euryton

    Existem mais muitas variantes

  3. Stanbeny

    Sinto muito, mas, na minha opinião, eles estavam errados. Eu proponho discutir isso.

  4. JoJojora

    Kreatiff sobre o tema Como passei meu verão... Você também escreve que duas vezes dois são quatro e espera pelos aplausos. E eles seguirão .. :)) Aqui está o problema

  5. Tygozil

    Concordo, esta é uma opinião engraçada



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