Qual è la modulazione di frequenza di banda, Spectrum e Bande laterali?

Con Ian Poole

- Note e dettagli di frequenza di modulazione di larghezza di banda, spettro e bande laterali, e il loro impatto sull'uso di FM.

La larghezza di banda, spettro e bande laterali sono di grande importanza quando si utilizza la modulazione di frequenza.

Le bande laterali di un segnale modulato in frequenza estendono su entrambi i lati del supporto principale, e causano la larghezza di banda del segnale complessivo di aumentare ben oltre quello della portante non modulata.

Come la modulazione della portante varia, in modo da fare le bande laterali e quindi la larghezza di banda e spettro complessivo del segnale.

Funzioni di Bessel e bande laterali di modulazione di frequenza

Qualsiasi segnale che viene modulato produce bande laterali. Nel caso di un segnale modulato in ampiezza sono facili da determinare, ma per la modulazione di frequenza la situazione non è altrettanto semplice. . Esse dipendono dalla non solo la deviazione, ma anche il livello di scostamento, cioè l'indice di modulazione M. Lo spettro totale è una serie infinita di componenti spettrali discreti espresse da una formula complessa con funzioni di Bessel del primo tipo.

 
Lo spettro totale può essere visto composto di vettore più un numero infinito di bande laterali diffusione su entrambi i lati del trasportatore a multipli interi della frequenza modulante. I livelli relativi delle bande laterali possono essere ottenuti facendo riferimento ad una tabella di funzioni di Bessel. Si può vedere dalla immagine sotto che i livelli relativi salgono e scendono in base ai diversi valori di indice di modulazione.

 

livelli relativi di vettore e bande laterali di un segnale modulato in frequenza

Per piccoli valori di indice di modulazione, utilizzando banda stretta FM e segnale FM consiste del vettore e le due bande laterali distanziate alla frequenza di modulazione lati della portante. Questo sembra essere la stessa di un segnale AM, ma la differenza è che la banda laterale inferiore è sfasato di 180 gradi.

Come l'indice di modulazione aumenta si constati che altre bande laterali al doppio della frequenza di modulazione cominciano ad apparire. Poiché l'indice è aumentato di ulteriori altre bande laterali possono anche essere visto.

 

Spettri di un segnale FM con diversi livelli di indice di modulazione

A certi livelli di modulazione, in cui l'indice di modulazione è uguale figure 2.41, 5.53, 8.65 e altri livelli superiori specifiche, il vettore effettivi cadute ad una cifra pari a zero, il segnale essendo costituita semplicemente delle bande laterali.

la larghezza di banda di modulazione di frequenza

Nel caso di un segnale modulato in ampiezza di banda richiesta è il doppio della massima frequenza della modulazione. Mentre lo stesso vale per un segnale a banda stretta FM, la situazione non è vero per un segnale a larga banda FM. Qui la banda necessaria può essere molto più grande, con bande laterali rilevabili da suddividere in grandi quantità di spettro di frequenza. Di solito è necessario limitare la larghezza di banda di un segnale in modo che non interferisca indebitamente con stazioni entrambi i lati.

Come un segnale modulato in frequenza presenta bande laterali che si estendono all'infinito, è normale prassi consolidata per determinare la larghezza di banda come quella che contiene circa 98% della potenza del segnale.

Una regola empirica, spesso chiamato Regola di Carson afferma che 98% della potenza del segnale è contenuta all'interno di una larghezza di banda uguale alla frequenza di deviazione, più la frequenza di modulazione raddoppiato, ossia:

 

Normalmente la larghezza di banda di un segnale a larga banda FM è limitata al limite della regola di Carson - questo riduce le interferenze e non introduce alcuna distorsione indebita del segnale. In altre parole per una stazione radio VHF FM questo deve essere (2 x 75) + 15 kHz, cioè 175 kHz. In considerazione di ciò un totale di 200 kHz è solitamente permesso, consentendo stazioni di avere una piccola banda di guardia e le loro frequenze centrali su numeri interi di 100 kHz.

Punti chiave per la larghezza di banda di modulazione di frequenza e bande laterali

Ci sono alcuni punti interessanti di sintesi relativi alla larghezza di banda di modulazione di frequenza:

• La larghezza di banda di un segnale modulato in frequenza varia sia con deviazione e frequenza modulante.

• aumentare la frequenza modulante riduce indice di modulazione - riduce il numero di bande laterali con ampiezza significativa e quindi la larghezza di banda.

• Aumentare la frequenza di modulazione aumenta la separazione di frequenza tra bande laterali.

• La larghezza di banda di modulazione di frequenza aumenta con la frequenza di modulazione, ma non è direttamente proporzionale ad essa.

banda di frequenza di modulazione è di importanza come è con qualsiasi altra forma di segnale. Con occupazione di banda coltivazione, e la pressione sullo spazio spettro, è necessario assicurare la larghezza di banda di frequenza del segnale modulato rientra nel suo assegno specificato. Qualsiasi diffusione del segnale indebita di fuori di questo rischia di causare interferenze ad altri utenti.

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