Vad är Frequency Modulation Bandbredd, Spectrum och Sidband?

Av Ian Poole

- Anteckningar och uppgifter om frekvensmodulering bandbredd spektrum och sidband, och deras inverkan på användningen av FM.

Den bandbredd, spektrum och sidband är av stor betydelse vid användning av frekvensmodulering.

Sidobanden av en frekvensmodulerad signal sträcka sig ut endera sidan av den huvudsakliga bäraren, och orsaka bandbredden för den totala signal att öka långt utöver den hos den omodulerade bärare.

Som moduleringen av bärare varierar, så gör sidobanden och följaktligen den bandbredd och totala spektrum av signalen.

Frekvensmodulering Bessel-funktioner och sidoband

Alla signaler som moduleras producerar sidband. I fallet med en amplitud-modulerad signal de är lätta att bestämma, men för frekvensmodulering situationen är inte riktigt lika okomplicerad. . De är beroende av inte bara avvikelsen, men också graden av avvikelse, dvs modulationsindex M. Den totala spektrumet är en oändlig serie av diskreta spektralkomponenter som uttrycks av en komplicerad formel med hjälp av Besselfunktioner av det första slaget.

 
Det totala spektret kan ses bestå av bäraren plus ett oändligt antal sidbanden utspridning på endera sidan av bäraren vid heltalsmultiplar av den modulerande frekvensen. De relativa nivåerna av de sidobanden kan erhållas genom hänvisning till en tabell med Bessel-funktioner. Det kan ses från bilden nedan att de relativa nivåerna stiga och falla i enlighet med de olika värdena för modulationsindex.

 

Relativa nivåer av bärare och sidoband för en frekvensmodulerad signal

För små värden på moduleringsindex, vid användning av smalbandiga FM och FM-signalen består av bäraren och de två sidobanden åtskilda med modulationsfrekvensen endera sidan av bäraren. Detta ser ut att vara samma som en AM-signal, men skillnaden är att den lägre sidband är ur fas med 180 grader.

Som modulationsindex ökar det visar sig att andra sidband på dubbla modulationsfrekvensen börjar dyka upp. Som index ökas ytterligare andra sidband kan också ses.

 

Spektra för en FM-signal med olika nivåer av modulationsindex

Vid vissa nivåer av modulering, där moduleringsindexet är siffrorna i 2.41, 5.53, 8.65 och andra högre specifika nivåer, utfallet bäraren faller till en siffra på noll, den signal som består helt enkelt av sidobanden.

Frekvensmoduleringsbandbredden

I fallet med en amplitud-modulerad signal den bandbredd som krävs är två gånger den maximala frekvensen för den modulering. Under det att samma sak gäller för en smalbands FM-signal, är situationen inte sant för en bredbandig FM-signal. Här den erfordrade bandbredden kan vara mycket större, med detekterbara sidband sprids ut över stora mängder av frekvensspektrumet. Vanligtvis är det nödvändigt att begränsa bandbredden av en signal, så att den inte på ett oskäligt stör stationer vardera sidan.

Som en frekvensmodulerad signal har sidband som sträcker sig ut till oändligheten, är det normalt accepterad praxis för att bestämma den bandbredd som den som innehåller ungefär 98% av den signaleffekt.

En tumregel, ofta benämnd Carsons regel säger att 98% av signaleffekten är innesluten i en bandbredd lika med avvikelsefrekvensen, plus modulationsfrekvensen fördubblats, det vill säga:

 

Normalt bandbredden för en bredbandig FM-signal är begränsad till Carson härskar gräns - det minskar störningar och inte införa någon otillbörlig snedvridning av signalen. Med andra ord för en VHF FM-station detta måste vara (2 x 75) + 15 kHz, dvs 175 kHz. Mot bakgrund av detta totalt 200 kHz är vanligtvis tillåts, för att göra det möjligt stationer har en liten vaktband och deras mittfrekvenser på integrala antalet 100 kHz.

Huvudpunkter för frekvensmodulering bandbredd och sidband

Det finns några intressanta punkter av sammandrag i förhållande till frekvensmodulering bandbredd:

• Bandbredden för en frekvensmodulerad signal varierar med både avvikelse och modulera frekvensen.

• Öka modulerande frekvensen minskar modulationsindex - det minskar antalet sidband med betydande amplitud och därmed bandbredd.

• Öka modulera frekvensen ökar frekvensen separation mellan sidband.

• frekvensmodulationen bandbredd ökar med modulationsfrekvensen men det är inte direkt proportionell mot den.

Frekvensmodulering bandbredd är av vikt som det är med varje annan form av signal. Med band beläggning växer och trycket på frekvensutrymmet, är det nödvändigt att se bandbredden för en frekvensmodulerad signal faller inom sitt specificerade ersättning. Någon otillbörlig signal sprids utanför detta är sannolikt att orsaka störningar för andra användare.

Lämna ett meddelande 

meddelande~~POS=TRUNC