Modulasi Frekuensi dan Aplikasinya

FM atau Modulasi frekuensi telah tersedia kira-kira sejak AM ( Modulasi Amplitudo ) meskipun hanya memiliki beberapa masalah. FM sendiri tidak ada masalah selain kita tidak bisa mengenali potensi pemancar FM. Di waktu sebelumnya komunikasi nirkabel , diukur bahwa bandwidth yang dibutuhkan untuk ini lebih sempit, dan perlu untuk mengurangi kebisingan serta gangguan. Di bawah ukuran seperti itu, modulasi frekuensi menderita sedangkan AM meningkat. Setelah itu, Insinyur Amerika- “ Edwin Armstrong Menyelesaikan upaya sadar untuk menemukan intensitas pemancar FM. Edwin memprakarsai desain penggunaan FM yang ditujukan untuk transmisi yang tidak mendukung tren pada saat itu.

Apa itu Modulasi Frekuensi?

Itu modulasi frekuensi dapat didefinisikan sebagai frekuensi sinyal pembawa bervariasi sebanding dengan (sesuai dengan) Amplitudo sinyal modulasi input. Inputnya adalah gelombang sinus nada tunggal. Pembawa dan bentuk gelombang FM juga ditunjukkan pada gambar berikut.

Pembangkitan Modulasi Frekuensi

Frekuensi pembawa (fc) akan meningkat karena amplitudo sinyal modulasi (input) meningkat. Frekuensi pembawa akan menjadi maksimum (fc max) ketika sinyal input berada di puncaknya. Pengangkut menyimpang maksimum dari nilai normalnya . Frekuensi pembawa akan berkurang karena amplitudo sinyal modulasi (input) berkurang. Frekuensi pembawa akan minimum (fc min) ketika sinyal input berada pada titik terendah. Pengangkut menyimpang minimum dari nilai normalnya. Frekuensi pembawa akan berada pada nilai normalnya (berjalan bebas) fc ketika nilai sinyal input 0V. Tidak ada penyimpangan pada carrier. Gambar tersebut menunjukkan frekuensi gelombang FM ketika input berada pada max, 0V dan min.

Penyimpangan Frekuensi

• Jumlah perubahan dalam frekuensi pembawa yang dihasilkan, oleh amplitudo sinyal modulasi input, disebut penyimpangan frekuensi .
• Frekuensi pembawa berayun antara fmax dan fmin sebagai input bervariasi dalam amplitudonya.
• Perbedaan antara fmax dan fc dikenal sebagai deviasi frekuensi. fd = fmax - fc
• Demikian pula, perbedaan antara fc dan fmin juga dikenal sebagai deviasi frekuensi. fd = fc –fmin
• Ini dilambangkan dengan Δf. Oleh karena itu Δf = fmax - fc = fc - fmin
• Oleh karena itu fd = fmax - fc = fc - fmin

Deviasi frekuensi = 105 -100 = 5 MHz (atau) Deviasi frekuensi = 95-100 = -5 MHz

Modulasi frekuensi Persamaan

Itu Persamaan FM termasuk yang berikut ini

v = A sin [wct + (Δf / fm) sin wmt]

= Sebuah dosa [wct + mf sin wmt]

A = Amplitudo sinyal FM. Δf = Penyimpangan frekuensi

mf = Indeks Modulasi FM

mf = ∆f / fm

mf disebut indeks modulasi modulasi frekuensi.

wm = 2π fm wc = 2π fc

Apa itu Indeks Modulasi Modulasi Frekuensi?

Itu indeks modulasi FM didefinisikan sebagai rasio deviasi frekuensi pembawa ke frekuensi sinyal modulasi

mf = Indeks Modulasi FM = ∆ f / fm

Bandwidth Sinyal Modulasi Frekuensi

Ingat, bandwidth sinyal kompleks seperti FM adalah perbedaan antara frekuensi tertinggi dan terendah komponen , dan diekspresikan dalam Hertz (Hz). Bandwidth hanya berhubungan dengan frekuensi. AM hanya memiliki dua sidebands (USB dan LSB) dan bandwidth ternyata 2 fm.

Di FM tidak sesederhana itu. Spektrum sinyal FM cukup kompleks dan akan memiliki sideband dalam jumlah tak terbatas seperti yang ditunjukkan pada gambar . Gambar ini memberikan gambaran, bagaimana spektrum mengembang seiring dengan peningkatan indeks modulasi. Sideband dipisahkan dari pembawa oleh fc ± fm, fc ± 2fm, fc ± 3fm dan seterusnya.

Bandwidth Sinyal FM

Hanya beberapa sideband pertama yang akan memuat bagian utama kekuasaan (98% dari total daya) dan oleh karena itu hanya beberapa band ini yang dianggap sebagai sideband signifikan.

Sebagai aturan praktis, sering disebut sebagai Aturan Carson, 98% dari kekuatan sinyal di FM terkandung dalam bandwidth yang sama dengan frekuensi deviasi, ditambah frekuensi modulasi dua kali lipat.

Aturan Carson : Bandwidth FM BWFM = 2 [Δf + fm] .

= 2 fm [mf + 1]

FM dikenal sebagai Sistem Bandwidth Konstan. Mengapa?

Modulasi frekuensi dikenal sebagai a sistem bandwidth konstan dan contoh dari sistem ini diberikan di bawah ini.

• 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
• Meskipun frekuensi modulasi meningkat 20 kali (50 Hz menjadi 5000 Hz), deviasi hanya meningkat sedikit (151 KHz menjadi 170 KHz). Oleh karena itu FM dikenal sebagai sistem bandwidth konstan.
• FM Komersial (Aturan Carson.)
• Deviasi frekuensi maks = 75 KHz
• Frekuensi modulasi maks = 15 KHz
• BWFM = 2 [75 + 15] = 180,0 KHz

Perbedaan antara AM dan FM

Utama perbedaan antara AM dan FM termasuk yang berikut ini.

• Persamaan untuk FM: V = A sin [wct + Δf / fm sin wmt] = A sin [wct + mf sin wmt]
• Persamaan untuk AM = Vc (1 + m sin ωmt) sin ωct dimana m diberikan oleh m = Vm / Vc
• Di FM, Modulasi Indeks dapat memiliki nilai apa pun yang lebih besar dari 1 atau kurang dari satu
• Di AM, Indeks Modulasi akan berada di antara 0 dan 1
• Di FM, amplitudo pembawa konstan.
• Oleh karena itu daya yang dipancarkan konstan.
• Daya yang dipancarkan tidak bergantung pada indeks modulasi
• Daya yang dipancarkan tergantung pada indeks modulasi
• PTotal = Buah [1+ (m2 / 2)]
• Jumlah sideband yang signifikan di FM cukup besar.
• Hanya dua sideband di AM
• UNTUK bandwidth FM tergantung pada indeks modulasi FM
• Bandwidth tidak bergantung pada indeks modulasi AM. Selalu 2 sidebands. BW AM adalah 2 fm
• FM memiliki kekebalan kebisingan yang lebih baik. FM kokoh / kuat terhadap kebisingan. Kualitas FM akan bagus meski dengan adanya noise.
• Di AM, kualitas sangat dipengaruhi oleh kebisingan
• Bandwidth yang dibutuhkan oleh FM cukup tinggi. Bandwidth FM = 2 [Δf + fm].
• Bandwidth yang dibutuhkan oleh AM lebih sedikit (2 fm)
• Sirkuit untuk pemancar FM dan receiver sangat kompleks dan sangat mahal.
• Sirkuit untuk pemancar dan penerima AM sederhana dan lebih murah

Jadi, ini semua tentang modulasi frekuensi . Itu aplikasi modulasi frekuensi termasuk dalam Siaran radio FM , radar, pencarian seismik, telemetri, & pengamatan bayi untuk kejang melalui EEG, sintesis musik, sistem radio dua arah, sistem perekam pita magnetik, sistem siaran video, dll. Dari informasi di atas, akhirnya kita dapat menyimpulkan bahwa, dalam frekuensi modulasi, baik efisiensi maupun bandwidth bergantung pada indeks modulasi maksimum dan frekuensi modulasi. Dibandingkan dengan modulasi amplitudo, sinyal modulasi frekuensi memiliki bandwidth yang lebih besar, efisiensi yang unggul, & kekebalan yang lebih baik terhadap kebisingan. Apa itu berbagai jenis teknik modulasi dalam sistem komunikasi?