Jinsi ya Kuunda Nguvu ya Wimbi ya FM

Matangazo ya Frequency ya Radio
Jifunze juu ya mbinu mbili za kurejesha ishara ya basband kutoka kwa carrier wa moduli-frequency.

Modi ya frequency inatoa utendaji ulioboreshwa juu ya utvidishaji wa kiwango cha ukuzaji, lakini ni ngumu zaidi kutoa habari ya asili kutoka kwa wimbi la FM. Kuna njia kadhaa tofauti za demokrasia FM; katika ukurasa huu tutajadili mbili. Moja ya haya ni moja kwa moja, na nyingine ni ngumu zaidi.

Kuunda Signal
Kama ilivyo katika Jinsi ya Kuunda Waveform ya AM, tutatumia LTspice kuchunguza demokrasia ya FM, na kwa mara nyingine tena tunahitaji kwanza kufanya maandamano ya frequency ili tuwe na kitu cha kubomoa. 

Ikiwa utatazama nyuma kwenye ukurasa kwenye moduli ya mzunguko wa analog, utaona kwamba uhusiano wa hisabati hauna moja kwa moja kuliko ule wa kiwango cha amplitude. 

Na AM, tuliongeza tu kukabiliana kisha tukafanya kuzidisha kawaida. Na FM, tunahitaji kuongeza viwango vinavyobadilika kwa wingi ndani ya kazi ya sine (au cosine), zaidi ya hayo, maadili haya yanayoendelea kutofautisha sio ishara ya basband bali ni sehemu ya ishara ya baseband.

Kwa hivyo, hatuwezi kutengeneza wimbi la FM kutumia chanzo cha nguvu cha kiibadilishaji na uhusiano rahisi wa kihesabu, kama tulivyofanya na AM. Inageuka, hata hivyo, kwamba ni rahisi kutoa ishara ya FM. Tunatumia tu chaguo la SFFM kwa chanzo cha kawaida cha voltage:

"Mzunguko" ufuatao ni sisi tu tunahitaji kuunda muundo wa wimbi la FM ambalo lina vifaa vya kubeba 10 MHz na ishara ya 1 MHz sinusoidal baseband:




Kumbuka kuwa faharisi ya moduli ni tano; faharisi ya moduli ya juu hufanya iwe rahisi kuona tofauti za masafa. Njama ifuatayo inaonyesha mabadiliko yanayoundwa na chanzo cha voltage cha SFFM.

Uenezaji: Kichungi cha kupita kwa kiwango kikubwa
Mbinu ya kwanza ya demokrasia ambayo tutaangalia inaanza na kichujio cha kupita kwa juu. Tutaweza kudhani kuwa tunashughulika na nyembambaband FM. Tunahitaji kubuni kichujio cha kupita kwa juu ili kwamba usambazaji uweze kutofautiana sana ndani ya bendi ya masafa ambayo upana wake ni mara mbili ya bandwidth ya ishara ya baseband. Wacha tuchunguze dhana hii kwa undani zaidi.

Ishara iliyopokelewa ya FM itakuwa na wigo ambao umezunguka karibu na mzunguko wa carbuji. Upana wa wigo ni takriban sawa na mara mbili ya bandwidth ya ishara ya baseband; sababu ya matokeo mawili kutoka kwa mabadiliko ya masafa mazuri na yasiyofaa ya msingi, na ni "takriban" sawa kwa sababu ujumuishaji unaotumika kwa ishara ya basband unaweza kuathiri umbo la wigo uliobadilishwa. 

Kwa hivyo, masafa ya chini kabisa katika ishara iliyorekebishwa ni takriban sawa na mzunguko wa car kubeo kasi ya juu zaidi katika ishara ya basband, na masafa ya juu zaidi katika ishara iliyobadilishwa ni takriban sawa na mzunguko wa carbu pamoja na mzunguko wa juu zaidi katika ishara ya baseband.

Kichujio chetu cha kupitisha kwa kiwango kirefu kinahitaji kuwa na majibu ya frequency ambayo husababisha kasi ya chini kabisa katika ishara iliyobadilishwa kupitishwa kwa kiwango kikubwa zaidi kuliko mzunguko wa hali ya juu katika ishara iliyosasishwa. Ikiwa tutatumia kichungi hiki kwa muundo wa wimbi la FM, itakuwa nini matokeo? Itakuwa kitu kama hiki:

Njama hii inaonyesha mkondo wa asili wa FM na wimbi lililochujwa kwa kiwango kikubwa, kwa madhumuni ya kulinganisha. Njama inayofuata inaonyesha tu wimbi lililochujwa, ili uweze kuona wazi zaidi.

Kwa kutumia kichujio, tumegeuza moduli za masafa kuwa moduli ya hali ya juu. Hii ni njia rahisi ya demokrasia ya FM, kwa sababu inaruhusu sisi kufaidika na mzunguko wa kizuizi-bahasha ambazo zimetengenezwa kwa matumizi ya modulisho ya amplitude. Kichujio kilichotumiwa kuleta mabadiliko haya haikuwa kitu zaidi ya kupitisha kwa kiwango cha juu cha RC na frequency ya cutoff takriban sawa na mzunguko wa shehena.

Kelele za Amplitude

Urahisi wa mpango huu wa demokrasia kwa asili hutufanya tufikirie kuwa sio chaguo la utendaji wa juu zaidi, na kwa kweli mbinu hii haina udhaifu mkubwa: ni nyeti kwa tofauti za ukuzaji. 

Ishara iliyopitishwa itakuwa na bahasha ya mara kwa mara kwa sababu mzunguko wa frequency hauhusiani na mabadiliko kwenye amplitude ya carrier, lakini ishara iliyopokelewa haitakuwa na bahasha ya mara kwa mara kwa sababu amplitude huathiriwa na vyanzo vya makosa.

Kwa hivyo, hatuwezi kubuni demokrasia ya kukubaliwa ya FM kwa kuongezea kichujio cha kupitisha kwa demodulator ya AM. Tunahitaji pia kikomo, ambayo ni mzunguko ambao hupunguza tofauti za kiwango cha kuzuia na kuzuia ishara iliyopokea kwa amplitude fulani. 

Uwepo wa suluhisho hili rahisi na linalofaa la tofauti za amplitude huwezesha FM kudumisha nguvu yake (kulinganisha na AM) nguvu dhidi ya kelele ya amplitude: Hatuwezi kutumia kikomo na ishara za AM kwa sababu kuzuia amplitude kunaharibu habari iliyofungwa kwa mtoaji. FM, kwa upande mwingine, inashughulikia habari zote katika tabia ya kidunia ya ishara iliyopitishwa.

Demodulation: Kitanzi kilichofungwa kwa Awamu
Kitanzi kilichofungwa kwa awamu (PLL) kinaweza kutumiwa kuunda mzunguko ngumu lakini wa hali ya juu wa demokrasia ya FM. PLL inaweza "kufunga" frequency ya wimbi fito. Inafanya hivyo kwa kuchanganya kizuizi cha awamu, kichujio cha kupita chini (aka "kitanzi kichujio"), na oscillator inayodhibitiwa na voliti (VCO) kwenye mfumo wa maoni hasi, kama ifuatavyo:

Baada ya PLL kufungiwa, inaweza kuunda sinusoid ya pato inayofuata tofauti za frequency katika sinusoid inayoingia. Mbinu hii ya pato itachukuliwa kutoka kwa pato la VCO. 

Katika maombi ya FM-demodulator, hata hivyo, hatuitaji sinusoid ya pato ambayo ina frequency sawa na ishara ya kuingiza. Badala yake, tunatumia pato kutoka kwa kichungi cha kitanzi kama ishara ya demokrasia. Wacha tuangalie kwa nini hii inawezekana.

Kizuizi cha awamu hutoa ishara ambayo ni sawa na tofauti ya awamu kati ya wimbi linaloingia na pato la VCO. Kichujio cha kitanzi kinasafisha ishara hii, ambayo inakuwa ishara ya kudhibiti kwa VCO. 

Kwa hivyo, ikiwa mzunguko wa ishara inayoingia unazidi kuongezeka na kupungua, ishara ya kudhibiti VCO haina budi kuongezeka na kupungua ipasavyo ili kuhakikisha kwamba mzunguko wa pato la VCO unabaki sawa na mzunguko wa pembejeo. Kwa maneno mengine, pato la kichujio cha kitanzi ni ishara ambayo tofauti za ampliti zinahusiana na tofauti za mzunguko wa pembejeo. Hivi ndivyo PLL inavyofanya mpango wa kudorora kwa masafa.

Muhtasari

* Katika LTspice, sinusoid iliyosasishwa frequency inaweza kutolewa kwa kutumia chaguo la SFFM kwa vyanzo vya kawaida vya voltage.

* Mbinu rahisi na madhubuti ya uwekaji wa FM inajumuisha kichujio cha kupitisha (kwa ubadilishaji wa FM-hadi-AM) ikifuatiwa na demodulator ya AM.

* Kigeuzi-msingi cha kupitisha-kichungi cha FM kinatanguliwa na kipunguzi kuzuia tofauti za nafasi kutokana na kuchangia hitilafu ya ishara iliyoangaziwa.

* Kitanzi kilichofungwa kwa awamu kinaweza kutumika kufanikisha uwepo wa kiwango cha juu cha FM. Matumizi ya PLL zilizojumuishwa-mzunguko hufanya njia hii kuwa ngumu kuliko inavyoweza kuonekana.

Acha ujumbe 

Orodha ujumbe