Modulazione di Frequenza

Definizione di modulazione di frequenza

La modulazione è il processo mediante il quale le informazioni vengono codificate da una sorgente di messaggio per ottimizzarle per la trasmissione. La modulazione di frequenza (FM) è la codifica delle informazioni in un'onda portante modificando la frequenza istantanea dell'onda. La tecnologia FM è ampiamente utilizzata nei settori dell'informatica, delle telecomunicazioni e dell'elaborazione dei segnali.Il diagramma mostra la differenza tra le onde di un segnale modulante e portante e la modulazione di frequenza.

Cos'è la modulazione di frequenza?
La modulazione di frequenza è una modulazione in cui la frequenza dell'onda portante viene alterata in base all'ampiezza istantanea del segnale modulante, mantenendo costanti fase e ampiezza. La modifica della frequenza dell'onda portante viene eseguita allo scopo di inviare dati o informazioni su piccole distanze. 

L'indice di modulazione di frequenza è costantemente superiore a 1, richiede un'elevata larghezza di banda nell'intervallo di 200 kHz, opera in una gamma di frequenze molto elevate da 88 a 108 Megahertz, ha un circuito complesso con un numero infinito di bande laterali e riceve un segnale di alta qualità con alta qualità del suono. La modulazione di frequenza e di fase sono metodi principali complementari della modulazione angolare, che è una classe di modulazione della frequenza portante spesso utilizzata nei sistemi di trasmissione delle telecomunicazioni.

I segnali FM possono essere generati utilizzando la modulazione di frequenza diretta, che si ottiene immettendo un messaggio direttamente in un oscillatore controllato in tensione, o utilizzando la modulazione di frequenza indiretta, che si ottiene integrando un segnale di messaggio per generare un segnale modulato in fase, che viene quindi utilizzato per modulare un oscillatore controllato dal cristallo, il cui risultato viene trasmesso attraverso un moltiplicatore di frequenza per produrre un segnale FM.

I casi d'uso della modulazione di frequenza includono trasmissioni radio FM, sistemi di registrazione su nastro magnetico, monitoraggio di neonati per convulsioni tramite EEG, radar, prospezione sismica, sintesi del suono, telemetria, sistemi radio a due vie e sistemi di trasmissione video.

Equazione di modulazione di frequenza: FM: VFM (t) = Vco sin (2 p [fc + (Df / Vmo) Vm (t)] t + f)
Modulazione di ampiezza vs modulazione di frequenza
La modulazione di ampiezza (AM) è una modulazione in cui l'ampiezza dell'onda portante viene alterata in base all'ampiezza istantanea del segnale modulante, mantenendo costanti fase e frequenza. La modifica dell'ampiezza dell'onda portante viene eseguita allo scopo di inviare dati o informazioni su lunghe distanze.

L'indice di modulazione di ampiezza varia da 0 a 1, richiede una larghezza di banda bassa nell'intervallo di 10 kHz, opera in intervalli di frequenza media e alta da 535 a 1705 Kilohertz, ha un circuito semplice con solo due bande laterali e riceve segnali di bassa qualità con un suono scadente qualità.

FM e AM funzionano allo stesso modo, tuttavia il modo in cui le loro onde portanti sono modulate differisce. Con AM, la forza del segnale varia per incorporare le informazioni sul suono. Con FM, la frequenza alla quale la corrente cambia direzione al secondo per il segnale portante viene variata per incorporare le informazioni sonore.


Modulazione di frequenza nei sistemi di comunicazione
Esistono due diversi tipi di modulazione di frequenza utilizzati nelle telecomunicazioni: modulazione di frequenza analogica e modulazione di frequenza digitale.Nella modulazione analogica, un'onda portante sinusoidale che varia continuamente modula il segnale dati. Le tre proprietà che definiscono un'onda portante - frequenza, ampiezza e fase - vengono utilizzate per creare AM, PM e modulazione di fase. La modulazione digitale, classificata come tasto cambio frequenza, tasto cambio ampiezza o tasto cambio fase, funziona in modo simile all'analogico, tuttavia dove la modulazione analogica viene tipicamente utilizzata per AM, FM e trasmissioni a onde corte, la modulazione digitale implica la trasmissione di segnali binari ( 0 e 1).

Modulazione di frequenza nell'analisi delle vibrazioni
L'analisi delle vibrazioni è un processo per misurare e analizzare i livelli e gli schemi dei segnali di vibrazione o delle frequenze dei macchinari al fine di rilevare eventi di vibrazione anomali e valutare lo stato generale delle macchine e dei loro componenti. L'analisi delle vibrazioni è particolarmente utile con macchinari rotanti, in cui esistono meccanismi di guasto che possono causare anomalie di modulazione di ampiezza e frequenza. Il processo di demodulazione può rilevare direttamente queste frequenze di modulazione e viene utilizzato per recuperare il contenuto di informazioni dall'onda portante modulata.


In che modo OmniSci aiuta a monitorare la modulazione di frequenza?
In molte reti di telecomunicazioni, è necessario implementare la modulazione affinché i segnali portanti informazioni siano rappresentati da una forma d'onda che può effettivamente passare attraverso un mezzo di trasmissione. Questo segnale modulato viene quindi ripristinato al segnale di supporto delle informazioni originale tramite demodulazione. L'interruzione di questa trasmissione può verificarsi se sono presenti anomalie nei segnali modulati.

Il rilevamento di anomalie del segnale o modelli di vibrazione anomali all'interno di enormi volumi di segnali di dati non è possibile utilizzando soluzioni tradizionali. Utilizzando OmniSci, gli analisti delle telecomunicazioni possono rilevare e visualizzare facilmente le anomalie del segnale di rete da miliardi di righe di record, con query SQL point-and-click restituite in millisecondi.

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