O que é Frequency Modulation largura de banda, Spectrum e Sidebands?

Por Ian Poole

- Notas e detalhes de frequência de modulação de largura de banda, espectro e bandas laterais, e seu impacto sobre o uso de FM.

A largura de banda, espectro e bandas laterais são de grande importância quando se usa modulação de frequência.

As bandas laterais de um sinal modulado de frequência estendem para fora de cada lado do transportador principal, e fazer com que a largura de banda do sinal geral para aumentar o bem que para além da onda portadora não modulada.

Como a modulação da portadora varia, assim como as bandas laterais e, consequentemente, a largura de banda e espectro global do sinal.

Funções de Bessel e bandas laterais de modulação de frequência

Qualquer sinal que é modulado produz bandas laterais. No caso de um sinal de amplitude modulada que são fáceis de determinar, mas por modulação de frequência, a situação não é tão simples. . Eles são dependentes não só o desvio, mas também o nível de desvio, ou seja, o índice de modulação M. O espectro total é uma série infinita de componentes espectrais distintas expressas por uma fórmula complexa usando funções de Bessel da primeira espécie.

 
O espectro total pode ser visto consistir do transportador mais um número infinito de bandas laterais que espalha para fora em ambos os lados do transportador em múltiplos inteiros da frequência de modulação. Os níveis relativos de bandas laterais pode ser obtido por referência a uma tabela de funções de Bessel. Pode ser visto a partir da imagem abaixo que os níveis relativos subir e descer de acordo com os diferentes valores de índice de modulação.

 

níveis relativos de operadora e faixas laterais para um sinal de frequência modulada

Para pequenos valores de índice de modulação, quando usando-FM de banda estreita, e o sinal de FM consiste no transportador e as duas bandas laterais espaçadas na frequência de modulação de ambos os lados do transportador. Este parece ser o mesmo que um sinal AM, mas a diferença é que a banda lateral inferior está fora de fase por 180 graus.

Como o índice de modulação aumenta se verificar que outras bandas laterais em duas vezes a frequência de modulação começam a aparecer. À medida que o índice é aumentada adicionalmente outros bandas laterais pode também ser visto.

 

Spectra de um sinal FM com diferentes níveis de índice de modulação

Em certos níveis de modulação, onde o índice de modulação é igual a figuras de 2.41, 5.53, 8.65 e outros níveis mais elevados específicos, a transportadora factuais quedas a um valor de zero, o sinal a ser compreendido simplesmente das bandas laterais.

largura de banda de modulação de frequência

No caso de um sinal de amplitude modulada a largura de banda necessária é duas vezes a frequência máxima de modulação. Enquanto o mesmo é verdadeiro para um sinal de banda estreita de FM, a situação não é verdadeiro para um sinal de banda larga de FM. Aqui, a largura de banda necessária pode ser muito maior, com bandas laterais detectáveis ​​espalhando-se grandes quantidades do espectro de frequências. Normalmente, é necessário limitar a largura de banda de um sinal de modo que ele não interferir indevidamente com as estações de ambos os lados.

Como um sinal de frequência modulada tem bandas laterais que se estendem para fora para o infinito, é prática aceite normais para determinar a largura de banda como a que contém aproximadamente 98% da potência do sinal.

Uma regra de polegar, frequentemente denominado Regra de Carson afirma que 98% da potência de sinal está contido dentro de uma largura de banda igual ao desvio de frequência, mais a frequência de modulação dobrou, isto é:

 

Normalmente, a largura de banda de um sinal de banda larga FM é limitado a limite de Regra do Carson - este reduz a interferência e não introduz qualquer distorção indevida do sinal. Em outras palavras, para uma estação de transmissão VHF FM Este deve ser (2 75 x) + 15 kHz, ou seja, 175 kHz. Em vista disso um total de 200 kHz é geralmente permitido, permitindo estações de ter uma pequena banda de guarda e as suas frequências centrais em números inteiros de 100 kHz.

Pontos-chave para a largura de banda de modulação de frequência e bandas laterais

Há alguns pontos interessantes de resumo em relação à largura de banda de modulação de frequência:

• A largura de banda de um sinal de frequência modulada varia tanto com o desvio de frequência e modular.

• aumento da frequência de modulação reduz o índice de modulação - ele reduz o número de faixas laterais com amplitude significativo e, portanto, a largura de banda.

• Aumentar a frequência de modulação aumenta a separação de frequências entre bandas laterais.

• A frequência de modulação de largura de banda aumenta com a frequência de modulação, mas não é diretamente proporcional a ele.

largura de banda de modulação de frequência é de importância como é com qualquer outra forma de sinal. Com a crescente ocupação banda, e pressão sobre o espaço de espectro, é necessário para garantir a largura de banda de uma frequência de sinal modulado cai dentro do seu subsídio especificado. Qualquer sinal de disseminação indevida fora desta é susceptível de causar interferência em outros usuários.

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