Ero sivun ”Taajuusmodulaatio” versioiden välillä
p (Oh6va siirsi sivun FM ohjauksen Taajuusmodulaatio päälle: pois akronyymistä) |
(Vaihemodulaattorin erään ratkaisun implementoinnin vaikeudet poistettu) |
||
| Rivi 7: | Rivi 7: | ||
* ULA, FM, WFM, eli yleisradiolähete (n. 100 kHz) | * ULA, FM, WFM, eli yleisradiolähete (n. 100 kHz) | ||
* NBFM ''(narrow-band FM)'', NFM, eli 12 kHz tai jopa 20 kHz leveä versio | * NBFM ''(narrow-band FM)'', NFM, eli 12 kHz tai jopa 20 kHz leveä versio | ||
Yleensä käytettäessä FM-modulaatiota äänen siirtoon taajuusmodulaattoriin menevä äänisignaali esikorostetaan, jotta signaalikohinasuhde säilyisi hyvänä koko äänitaajuusalueella. | |||
==FM-modulaattori== | ==FM-modulaattori== | ||
| Rivi 23: | Rivi 25: | ||
===Epäsuora FM-modulaattori=== | ===Epäsuora FM-modulaattori=== | ||
Taajuus- ja vaihemodulaattorit ovat suurelta osin vaihtokelpoisia keskenään. Vaihemodulaattorissa taajuusdeviaatio kasvaa suoraan moduloivan signaalin taajuuden mukana. Jos halutaan esikorostamaton taajuusmodulaatio, niin vaihemodulaattoriin menevä äänitaajuus pitää ensin integroida esimerkiksi RC-alipäästösuodattimella. Toisaalta puheensiirrossa käytetään normaalisti esikorostusta taajuusmodulaation yhteydessä ja [[PhM|vaihemodulaattori)) sellaisenaan tekee esikorotuksen, tosin koko äänitaajuusalueen yli. Vaihemodulaattorin etuna on, että se tuottaa FM-yhteensopivaa signaalia lähtien kiinteästä refrenssitaajuudesta. | |||
==FM-demodulaattori== | ==FM-demodulaattori== | ||
| Rivi 37: | Rivi 35: | ||
===Taajuusdiskriminaattori=== | ===Taajuusdiskriminaattori=== | ||
Tämä on | Tämä on ensimmäinen tapa tehdä FM-ilmaisua. | ||
Tässä on [[LC-piiri|LC-värähtelypiiri]] [[muuntaja|muuntajakytkennässä]] siten, että [[välitaajuus|välitaajuuden]] keskitaajuus tuottaa nollasignaalin ja taajuuspoikkeamat ylemmäs ja alemmas tuottavat korkeamman/matalamman jännitesignaalin. | Tässä on [[LC-piiri|LC-värähtelypiiri]] [[muuntaja|muuntajakytkennässä]] siten, että [[välitaajuus|välitaajuuden]] keskitaajuus tuottaa nollasignaalin ja taajuuspoikkeamat ylemmäs ja alemmas tuottavat korkeamman/matalamman jännitesignaalin. | ||
| Rivi 65: | Rivi 63: | ||
===PLL-ilmaisin=== | ===PLL-ilmaisin=== | ||
[[PLL]]:ää, eli [[vaihelukittu silmukka|vaihelukittua silmukkaa]] voidaan käyttää tuottamaan | [[PLL]]:ää, eli [[vaihelukittu silmukka|vaihelukittua silmukkaa]] voidaan käyttää tuottamaan jännite joka on suorassa suhteessa syöttösignaalin taajuuteen. | ||
Tämä rakenne on paljon kompleksisempi, kuin mikään edellisistä, mutta moderneilla mikropiireillä se ei ole mikään ongelma. Esimerkiksi NE565 toimii hyvin 455 kHz välitaajuudella, eikä tarvitse viritettäviä rakenteita. | Tämä rakenne on paljon kompleksisempi, kuin mikään edellisistä, mutta moderneilla mikropiireillä se ei ole mikään ongelma. Esimerkiksi NE565 toimii hyvin 455 kHz välitaajuudella, eikä tarvitse viritettäviä rakenteita. | ||
Tämä rakenne ei välttämättä tarvitse syöttävään [[välitaajuus|välitaajuussignaaliin]] amplitudin vakiointia, kunhan | Tämä rakenne ei välttämättä tarvitse syöttävään [[välitaajuus|välitaajuussignaaliin]] amplitudin vakiointia, kunhan signaalivoimakkuus on riittävä [[vaihelukittu silmukka|vaihelukitun silmukan]] [[vaihevertailija|vaihevertailijalle]]. | ||
(TODO: kytkentäkuvia) | (TODO: kytkentäkuvia) | ||
Versio 23. helmikuuta 2022 kello 09.25
Taajuusmodulaatio, engl. frequency modulation (FM), on modulaatio, jossa kantoaallolla on vakiovoimakkuus ja sen taajuutta vaihdellaan hyötysignaalin tahdissa.
Signaalin tuottaminen on suhteellisen helppoa ja energiataloudellista, sillä vakiovoimakkuuksinen kantoaalto on helppo tuottaa vahvistimissa hyvällä hyötysuhteella. FM-signaalin vastaanottaminen vaatii mutkikkaampia rakenteita, jotka nykyisillä mikropiireillä ovat kuitenkin triviaali pulma.
FM:ää kutsutaan muutamalla erilaisella nimellä riippuen lähinnä kaistaleveydestä:
- ULA, FM, WFM, eli yleisradiolähete (n. 100 kHz)
- NBFM (narrow-band FM), NFM, eli 12 kHz tai jopa 20 kHz leveä versio
Yleensä käytettäessä FM-modulaatiota äänen siirtoon taajuusmodulaattoriin menevä äänisignaali esikorostetaan, jotta signaalikohinasuhde säilyisi hyvänä koko äänitaajuusalueella.
FM-modulaattori
Syötettävä hyötysignaali on syytä pitää kohtuullisissa tasoissa, sillä se vaikuttaa suoraan radio-/välitaajuisen lähtösignaalin taajuuspoikkeamaan, eli deviaatioon.
Puhetta moduloivissa FM modulaattoreissa tämä tehdään yleensä audiosignaalin amplitudia rajoittavan leikkurin ja 3 kHz alipäästön avulla. Parhaaseen äänenlaatuun päästään yleensä lisäämällä tähän yhdistelmään vielä audiokompressori.
Suora FM-modulaattori
Suora FM-modulaattori tehdään oskillaattorina, jonka värähtelypiirin jotain komponenttia muutetaan sähköisesti hyötysignaalin ohjaamana.
Tavallisimmin tämä tehdään nykyisin kapasitanssidiodin yli vaikuttavaa jännitettä säätäen. Mikroaalto-oskillaattoreissa voidaan säätää DRO:n, tai YIG:n yli vaikuttavaa magneettikenttää, joka muuttaa tämän reaktiivisen aineen sähköisiä ominaisuuksia säätäen siten sen värähdyspiirin ominaisuuksia missä se on.
Epäsuora FM-modulaattori
Taajuus- ja vaihemodulaattorit ovat suurelta osin vaihtokelpoisia keskenään. Vaihemodulaattorissa taajuusdeviaatio kasvaa suoraan moduloivan signaalin taajuuden mukana. Jos halutaan esikorostamaton taajuusmodulaatio, niin vaihemodulaattoriin menevä äänitaajuus pitää ensin integroida esimerkiksi RC-alipäästösuodattimella. Toisaalta puheensiirrossa käytetään normaalisti esikorostusta taajuusmodulaation yhteydessä ja [[PhM|vaihemodulaattori)) sellaisenaan tekee esikorotuksen, tosin koko äänitaajuusalueen yli. Vaihemodulaattorin etuna on, että se tuottaa FM-yhteensopivaa signaalia lähtien kiinteästä refrenssitaajuudesta.
FM-demodulaattori
FM vastaanottimessa alkuperäinen signaali konvertoidaan halutulle välitaajuudelle samaan tapaan kuin kaikissa muissakin moniasteisissa vastaanottimissa, mutta ensimmäinen välitaajuussuodatin on leveämpi kuin SSB:llä, tai CW:llä.
Välitaajuinen signaali vahvistetaan ja limitoidaan vakioamplitudiin poistaen siitä kaikkinaiset häiritsevät ylimääräiset kohinaelementit. Sitten se käsitellään varsinaisella FM-demodulaattorilla josta saadaan hyötysignaali ulos.
Taajuusdiskriminaattori
Tämä on ensimmäinen tapa tehdä FM-ilmaisua.
Tässä on LC-värähtelypiiri muuntajakytkennässä siten, että välitaajuuden keskitaajuus tuottaa nollasignaalin ja taajuuspoikkeamat ylemmäs ja alemmas tuottavat korkeamman/matalamman jännitesignaalin.
Ongelmalliseksi tämän tekee viritystä tarvitsevat LC piirit. jotka saattavat ajan kuluessa mennä epävireeseen.
(TODO:kytkentäkuva)
Tiedosto:Hamwiki-fm-diskriminaattori.png
Suhdeilmaisin
Suhdeilmaisin (ratio detector)) on taajuus-diskriminaattorin jatkokehitelmä, joka on neutraali saatavan IF signaalin voimakkuudelle, eikä siten tarvitse välitaajuuden limitterivahvistinta.
Tämäkin tarvitsee edelleen viritettävän LC piirin.
(TODO:kytkentäkuva)
Tiedosto:Hamwiki-fm-suhdeilmaisin.png
Kideilmaisin
Kideilmaisimessa (crystal detector) käytetään välitaajuudella resonanssissa olevaa kidettä, eikä kaikissa rakenteissa tarvita viritettävää LC piiriä, tai sen viritys ei ole niin kriittinen toiminnalle, kuin edellisissä.
(TODO:kytkentäkuva)
Tiedosto:Hamwiki-fm-kideilmaisin.png
PLL-ilmaisin
PLL:ää, eli vaihelukittua silmukkaa voidaan käyttää tuottamaan jännite joka on suorassa suhteessa syöttösignaalin taajuuteen.
Tämä rakenne on paljon kompleksisempi, kuin mikään edellisistä, mutta moderneilla mikropiireillä se ei ole mikään ongelma. Esimerkiksi NE565 toimii hyvin 455 kHz välitaajuudella, eikä tarvitse viritettäviä rakenteita.
Tämä rakenne ei välttämättä tarvitse syöttävään välitaajuussignaaliin amplitudin vakiointia, kunhan signaalivoimakkuus on riittävä vaihelukitun silmukan vaihevertailijalle.
(TODO: kytkentäkuvia)
Tiedosto:Hamwiki-fm-pllilmaisin.png
