Hva er Frequency Modulation båndbredde, Spectrum og sidebånd?

Av Ian Poole

- Notater og detaljer om frekvensmodulasjon båndbredde, spektrum og sidebånd, og deres innvirkning på bruken av FM.

Båndbredden, spektrum og sidebånd er av stor betydning når du bruker frekvensmodulasjon.

Sidebåndene av et frekvensmodulert signal strekker seg ut på hver side av hovedbæreren, og føre til at båndbredden av den samlede signal for å øke vel utenfor rammen av den umodulerte bæreren.

Som modulering av bæreren varierer, så gjør sidebåndene og dermed den båndbredde og den totale spektrum av signalet.

Frekvensmodulering Bessel-funksjoner og sidebånd

Enhver signal som er modulert frembringer sidebånd. I tilfelle av et amplitudemodulert signal er de enkle å bestemme, men for frekvensmodulasjon situasjonen er ikke fullt så enkel. . De er avhengig av ikke bare den avvik, men også graden av avvik, dvs. modulasjonsindeksen M. Det totale spekteret er en uendelig serie av diskrete spektrale komponenter uttrykt ved en kompleks formel ved hjelp av Bessel-funksjoner av første slag.

 
Det totale spekteret kan ses å bestå av bæreren pluss et uendelig antall sidebånd å spre seg ut på hver side av bæreren ved integral multipler av den modulerende frekvens. De relative nivåer av sidebåndene kan oppnås ved å referere til en tabell av Bessel funksjoner. Det kan sees fra bildet under at de relative nivåer stige og falle i henhold til de forskjellige verdier av modulasjonsindeks.

 

Relative nivåer av bæreren og sidebåndene for et frekvensmodulert signal

For små verdier av modulasjonsindeksen, ved bruk av smale bånd FM, FM-signal og består av bæreren og de to sidebånd i avstand ved modulasjonsfrekvensen hver side av bæreren. Dette ser ut til å være det samme som et AM-signal, men forskjellen er at den nedre sidebånd er ute av fase ved 180 grader.

Som modulasjonsindeksen øker det er funnet at andre sidebånd ved det dobbelte av modulasjonsfrekvensen begynner å vises. Etter hvert som indeksen økes ytterligere andre sidebånd kan også sees.

 

Spektrene for et FM-signal med forskjellige nivåer av modulasjonsindeks

På visse nivåer av modulering, der module indeksen lik tallene for 2.41, 5.53, 8.65 og andre høyere bestemte nivåer, faktiske transportøren faller til et tall på null, signalet blir omfattet bare av sidebåndene.

Frekvens modulasjon båndbredde

I tilfelle av et amplitudemodulert signal båndbredden som kreves er to ganger den maksimale frekvensen for modulasjonen. Mens det samme gjelder for en smalbånds FM-signal, er situasjonen ikke er sann for en bredbånds FM-signal. Her den nødvendige båndbredde kan være svært mye større, med påvisbare sidebånd sprer seg ut over store deler av frekvensspekteret. Vanligvis er det nødvendig å begrense båndbredden til et signal, slik at den ikke interfererer med stasjoner hver side.

Som et frekvensmodulert signal har de sidebånd som strekker seg ut til uendelig, er det vanlig akseptert praksis for å bestemme båndbredden som den som inneholder ca. 98% av den signaleffekt.

En tommelfingerregel, ofte betegnet Carson regel sier at 98% av signaleffekten er inneholdt i en båndbredde lik avviket frekvens, i tillegg til modulasjonsfrekvensen fordoblet, dvs:

 

Normalt båndbredden til et bredbånds FM-signal er begrenset til den Carson regel grense - dette reduserer interferens og ikke innføre noen utilbørlig forvrengning av signalet. Med andre ord for en VHF FM kringkastingsstasjonen dette må være (2 x 75) + 15 kHz, dvs. 175 kHz. I lys av dette totalt 200 kHz vanligvis er tillatt, slik at stasjonene for å ha en liten beskyttelsesbånd og deres senterfrekvenser på heltall av 100 kHz.

Viktige punkter for frekvensmodulasjon båndbredde og sidebånd

Det er noen interessante punkter med oppsummering i forhold til frekvens modulasjon båndbredde:

• Båndbredden til et frekvensmodulert signal varierer med både avvik og modulerende frekvens.

• Økende modulere frekvensen reduserer modulasjonsindeks - det reduserer antallet av sidebånd med betydelig amplitude og dermed båndbredde.

• Øke moduler frekvens øker hyppigheten avstanden mellom sidebånd.

• frekvensmodulasjon båndbredde øker med modulasjonsfrekvens, men det er ikke direkte proporsjonal med den.

Frekvensmodulasjon båndbredde er av betydning som det er med en hvilken som helst annen form for signalbehandling. Med båndet belegg vekst, og presset på plass spektrum, er det nødvendig å sikre at båndbredden til et frekvensmodulert signal faller innenfor dens angitt kvote. Utilbørlig signal spredning utenfor dette vil sannsynligvis føre til interferens med andre brukere.

Legg igjen en beskjed 

Meldingsliste