Аналоговая связь — FM модуляторы

В этой главе давайте поговорим о модуляторах, которые генерируют волны NBFM и WBFM. Во-первых, давайте поговорим о поколении NBFM.

Поколение NBFM

Мы знаем, что стандартное уравнение FM-волны

$$s \ left (t \ right) = A_c \ cos \ left (2 \ pi f_ct + 2 \ pi k_f \ int m \ left (t \ right) dt \ right)$$

$\ Rightarrow s \ left (t \ right) = A_c \ cos \ left (2 \ pi f_ct \ right) \ cos \ left (2 \ pi k_f \ int m \ left (t \ right) dt \ right) -$

$A_c \ sin \ left (2 \ pi f_ct \ right) \ sin \ left (2 \ pi k_f \ int m \ left (t \ right) dt \ right)$

Для НБФМ,

$$ \ left | 2 \ pi k_f \ int m \ left (t \ right) dt \ right | <<1 $$

Мы знаем, что $\ cos \ theta \ ок 1$ и $\ sin \ theta \ ок 1$, когда $\ theta$ очень мало.

Используя приведенные выше соотношения, мы получим уравнение НБФМ как

$$s \ left (t \ right) = A_c \ cos \ left (2 \ pi f_ct \ right) -A_c \ sin \ left (2 \ pi f_ct \ right) 2 \ pi k_f \ int m \ left (t \ справа) dt$$

Блок-схема модулятора NBFM показана на следующем рисунке.

Здесь интегратор используется для интегрирования модулирующего сигнала $m \ left (t \ right)$. Сигнал несущей $A_c \ cos \ left (2 \ pi f_ct \ right)$ — это сдвинутая по фазе фаза на $-90 ^ 0$, чтобы получить $A_c \ sin \ left (2 \ pi f_ct \ right)$ с помощью $-90 ^ 0$ фазовращатель. Модулятор произведения имеет два входа: $\ int m \ left (t \ right) dt$ и $A_c \ sin \ left (2 \ pi f_ct \ right)$. Он производит вывод, который является произведением этих двух входов.

Это дополнительно умножается на $2 \ pi k_f$, помещая блок $2 \ pi k_f$ в прямой путь. Летний блок имеет два входа, которые являются не чем иным, как двумя членами уравнения NBFM. Положительные и отрицательные знаки присваиваются сигналу несущей, а другой член на входе летнего блока. Наконец, летний блок производит волну NBFM.

Поколение WBFM

Следующие два метода генерируют волну WBFM.

• Прямой метод
• Косвенный метод

Прямой метод

Этот метод называется прямым методом, потому что мы генерируем широкополосную ЧМ волну напрямую. В этом методе генератор напряжения, управляемый напряжением (VCO), используется для генерации WBFM. ГУН выдает выходной сигнал, частота которого пропорциональна напряжению входного сигнала. Это похоже на определение FM-волны. Блок-схема генерации волны WBFM показана на следующем рисунке.

Здесь модулирующий сигнал $m \ left (t \ right)$ применяется в качестве входа генератора, управляемого напряжением (VCO). VCO производит вывод, который является ничем иным, как WBFM.

fi alpham left(t right) $$f_i \: \ alpha \: m \ left (t \ right)$$

$$\ Rightarrow f_i = f_c + k_fm \ left (t \ right)$$

Куда,

$f_i$ — мгновенная частота волны WBFM.

Косвенный метод

Этот метод называется косвенным методом, потому что мы генерируем широкополосную ЧМ волну косвенно. Это означает, что сначала мы сгенерируем волну NBFM, а затем с помощью множителей частоты получим волну WBFM. Блок-схема генерации волны WBFM показана на следующем рисунке.

Эта блок-схема содержит в основном два этапа. На первом этапе волна NBFM будет генерироваться с использованием модулятора NBFM. Мы видели блок-схему модулятора NBFM в начале этой главы. Мы знаем, что индекс модуляции волны NBFM меньше единицы. Следовательно, чтобы получить требуемый индекс модуляции (больше единицы) FM-волны, правильно выберите значение множителя частоты.

Множитель частоты — это нелинейное устройство, которое генерирует выходной сигнал, частота которого в n раз превышает частоту входного сигнала. Где ‘n’ — коэффициент умножения.

Если волна NBFM, чей индекс модуляции $\ beta$ меньше 1, применяется в качестве входа умножителя частоты, то умножитель частоты создает выходной сигнал, чей индекс модуляции равен n раз $\ beta$, а частота также равна n раз частота волны WBFM.

Иногда нам может потребоваться несколько ступеней умножителя частоты и смесителей, чтобы увеличить отклонение частоты и индекс модуляции FM-волны.