Modulacja częstotliwości
Modulacja częstotliwości (FM) polega na zmianie częstotliwości przebiegu nośnego sygnałem modulującym.
Chwilowe zmiany częstotliwości przebiegu zmodulowanego są opisywane funkcją
gdzie kf jest współczynnikiem proporcjonalności. Wielkość kfUm=f, określająca maksymalną wartość odchylenia częstotliwości chwilowej, czyli amplitudę zmian częstotliwości przebiegu zmodulowanego od częstotliwości fN przebiegu nośnego, jest nazywana dewiacją częstotliwości. Jest ona proporcjonalna do amplitudy sygnału modulującego. Na podstawie funkcji opisującej chwilowe zmiany częstotliwości przebiegu zmodulowanego można otrzymać wyrażenie na wartość chwilową napięcia zmodulowanego
gdzie wielkość
Stosunek dewiacji do częstotliwości sygnału modulującego nazywany jest wskaźnikiem dewiacji lub współczynnikiem modulacji częstotliwości. Od jego Wartości zależy rozkład widma częstotliwości przebiegu zmodulowanego. Widmo to jest bowiem bardziej złożone niż dla przebiegu zmodulowanego amplitudowo. Teoretycznie zawiera nieskończenie wiele prążków o częstotliwościach fN-nfm i fN+nfm, gdzie n=1,2,..., rozmieszczonych symetrycznie względem przebiegu nośnego fN. Amplitudy poszczególnych prążków, proporcjonalne do UN, są określone funkcjami Bessela o wartościach zależnych od mf i n.
Ponieważ jednak funkcje Bessela dla n większego lub równego mf+1 przyjmują pomijalnie małe wartości, więc praktycznie w widmie sygnału zmodulowanego prążki boczne wyższych harmonicznych sygnału modulującego mogą być pominięte, bowiem przenoszą znikomo małą energię. Dlatego też przyjmuje się, że przebieg zmodulowany częstotliwościowe zajmuje pasmo częstotliwości
Jest ono znacznie szersze od pasma zajmowanego przez przebieg zmodulowany amplitudowo, gdyż na ogół f>fm (czyli mf>1). Ponadto szerokość tego pasma zależy głównie od dewiacji f, a więc od amplitudy sygnału modulującego
Ponieważ w radiofonii ultrakrótkofalowej przyjmuje się maksymalną wartość dewiacji fmax = 75kHz, to przy maksymalnej wartości sygnału modulującego fm max = 15kHz pasmo częstotliwości zajmowane przez sygnał zmodulowany wynosi 180kHz. Wymagana dla tego rodzaju modulacji duża szerokość pasma jest jej wadą. Do zalet modulacji częstotliwości zalicza się:
· małą wrażliwość przebiegu zmodulowanego na zakłócenia i możliwość przekazywania większej dynamiki sygnału modulującego (wynika to z możliwej do uzyskania dużej wartości wskaźnika modulacji - praktycznie od 5 do 1500);
· stałą amplitudę przebiegu zmodulowanego, a więc stałą moc wymaganą do jej emisji.
kormoran55