معلومات

ما هو تعديل التردد FM

ما هو تعديل التردد FM


في حين أن تغيير سعة إشارة الراديو هو الطريقة الأكثر وضوحًا لتعديلها ، فهي ليست الطريقة الوحيدة بأي حال من الأحوال. من الممكن أيضًا تغيير تردد الإشارة لإعطاء تشكيل التردد أو FM. يستخدم تعديل التردد على نطاق واسع على الترددات فوق 30 MHz ، وهو معروف بشكل خاص لاستخدامه في إذاعة VHF FM.

على الرغم من أنه قد لا يكون مباشرًا تمامًا مثل تشكيل الاتساع ، إلا أن تشكيل التردد ، FM ، يوفر بعض المزايا المميزة. إنه قادر على توفير استقبال شبه خالٍ من التداخل ، ولهذا السبب تم اعتماده للإذاعة الصوتية بالموجات المترية (VHF). يمكن أن توفر عمليات الإرسال هذه صوتًا عالي الدقة ، ولهذا السبب ، يعد تعديل التردد أكثر شيوعًا من عمليات الإرسال القديمة في نطاقات الموجات الطويلة والمتوسطة والقصيرة.

بالإضافة إلى استخدامه على نطاق واسع للبث الصوتي عالي الجودة ، يستخدم FM أيضًا لمجموعة متنوعة من أنظمة الاتصالات الراديوية ثنائية الاتجاه. سواء كان ذلك لأنظمة الاتصالات الراديوية الثابتة أو المتنقلة ، أو للاستخدام في التطبيقات المحمولة ، يستخدم FM على نطاق واسع في VHF وما فوق.

ما هو تعديل التردد FM؟

لتوليد إشارة معدل التردد ، يتم تغيير تردد الموجة الراديوية بما يتماشى مع سعة الإشارة الصوتية الواردة.

عندما يتم تعديل الإشارة الصوتية على حامل التردد اللاسلكي ، تتحرك إشارة تردد الراديو الجديدة لأعلى ولأسفل في التردد. المقدار الذي تتحرك به الإشارة لأعلى ولأسفل مهم. يُعرف باسم الانحراف ويشار إليه عادةً بعدد انحراف كيلوهرتز. كمثال ، قد يكون للإشارة انحراف موجب وناقص 3 كيلو هرتز ، أي ± 3 كيلو هرتز. في هذه الحالة ، يتحرك الناقل لأعلى ولأسفل بمقدار 3 كيلو هرتز.

تستخدم محطات البث في الجزء VHF من طيف التردد بين 88.5 و 108 MHz قيمًا كبيرة للانحراف ، عادةً ± 75 كيلو هرتز. يُعرف هذا باسم النطاق العريض FM (WBFM). هذه الإشارات قادرة على دعم عمليات إرسال عالية الجودة ، ولكنها تشغل قدرًا كبيرًا من عرض النطاق الترددي. يُسمح عادةً بـ 200 كيلو هرتز لكل إرسال FM واسع النطاق. لأغراض الاتصالات يتم استخدام عرض نطاق أقل. غالبًا ما يستخدم النطاق الضيق FM (NBFM) أرقام انحراف تبلغ حوالي ± 3 كيلو هرتز.

إنه FM ضيق النطاق الذي يستخدم عادة لتطبيقات الاتصالات الراديوية ثنائية الاتجاه. نظرًا لوجود نطاق أضيق ، فإنه لا يمكنه توفير الجودة العالية لعمليات الإرسال ذات النطاق العريض ، ولكن هذا ليس ضروريًا لتطبيقات مثل الاتصالات الراديوية المتنقلة.

فك التردد

كما هو الحال مع أي شكل من أشكال التعديل ، من الضروري أن تكون قادرًا على إزالة تشكيله بنجاح واستعادة الإشارة الأصلية. يمكن تسمية مزيل تشكيل FM بمجموعة متنوعة من الأسماء بما في ذلك مزيل تشكيل FM أو كاشف FM أو مميِّز FM.

هناك عدد من الأنواع المختلفة لمزيل تشكيل FM ، ولكن جميعها تتيح تحويل تغيرات التردد للإشارة الواردة إلى اختلافات في الاتساع على الخرج. يتم إدخالها عادةً في مضخم صوت ، أو ربما واجهة رقمية إذا تم تمرير البيانات عبر النظام.


مغيرات FM

هناك مجموعة متنوعة من الطرق المختلفة التي يمكن استخدامها لتوليد إشارات بتشكيل التردد.

  • مذبذب الصمام الثنائي المتغير: تتطلب هذه الطريقة ببساطة استخدام الصمام الثنائي المتغير الموجود داخل الدائرة المضبوطة لدائرة مذبذب. حتى أنه من الممكن استخدام الصمام الثنائي المتغير داخل دائرة مذبذب بلوري. عادةً عند إعادة استخدام المذبذبات البلورية ، يجب مضاعفة الإشارة في التردد ، ولا يمكن الوصول إلا إلى النطاق FM الضيق.
  • حلقة مغلقة المرحلة: توفر الحلقات المغلقة الطورية طريقة ممتازة لتوليد تعديل التردد. غالبًا ما يكون من الضروري إدارة القيود داخل الحلقة بعناية ولكن بمجرد القيام بذلك فإنها توفر حلاً ممتازًا.

مزايا وعيوب تعديل التردد

كما هو الحال مع أي شكل من أشكال التعديل ، هناك العديد من المزايا والعيوب لاستخدامه. يجب أخذها في الاعتبار قبل اتخاذ أي قرار أو اختيار بشأن استخدامه:

مزايا تعديل التردد FM:

  • مقاومة الضوضاء: تتمثل إحدى الميزات الخاصة لتشكيل التردد في قدرته على التكيف مع تغيرات مستوى الإشارة. يتم إجراء التشكيل فقط كتغيرات في التردد. هذا يعني أن أي اختلافات في مستوى الإشارة لن تؤثر على خرج الصوت ، بشرط ألا تنخفض الإشارة إلى مستوى لا يستطيع المتلقي التعامل معه. ونتيجة لذلك ، فإن هذا يجعل FM مثاليًا لتطبيقات الاتصالات اللاسلكية المتنقلة بما في ذلك الاتصالات الراديوية ثنائية الاتجاه العامة أو التطبيقات المحمولة حيث من المحتمل أن تختلف مستويات الإشارة بشكل كبير. الميزة الأخرى لـ FM هي قدرتها على مقاومة الضوضاء والتداخل. ولهذا السبب يتم استخدام FM لنقل البث عالي الجودة.
  • تعديل سهل التطبيق في مرحلة الطاقة المنخفضة للمرسل: وهناك ميزة أخرى لتشكيل التردد مرتبطة بأجهزة الإرسال. من الممكن تطبيق التعديل على مرحلة قدرة منخفضة للمرسل ، وليس من الضروري استخدام شكل خطي من التضخيم لزيادة مستوى قدرة الإشارة إلى قيمتها النهائية.
  • من الممكن استخدام مضخمات التردد اللاسلكي الفعالة مع إشارات التردد المعدل: من الممكن استخدام مضخمات التردد الراديوي غير الخطية لتضخيم إشارات FM في جهاز الإرسال وهي أكثر كفاءة من تلك الخطية المطلوبة للإشارات مع أي تغيرات في الاتساع (مثل AM و SSB). هذا يعني أنه بالنسبة لمخرج طاقة معين ، يلزم طاقة بطارية أقل وهذا يجعل استخدام FM أكثر قابلية للتطبيق لتطبيقات الراديو المحمولة ثنائية الاتجاه.

مزايا تعديل التردد FM:

  • يحتوي FM على كفاءة طيفية أقل من بعض تنسيقات التعديل الأخرى: تتمتع بعض تنسيقات تشكيل الاتساع التربيعي وتشكيل الطور بكفاءة طيفية أعلى في إرسال البيانات مقارنةً بإدخال مفتاح إزاحة التردد ، وهو شكل من أشكال تشكيل التردد. نتيجة لذلك ، تستخدم معظم أنظمة نقل البيانات PSK و QAM.
  • يتطلب مزيل تشكيل أكثر تعقيدًا: أحد العيوب البسيطة لتعديل التردد هو أن مزيل التشكيل أكثر تعقيدًا قليلاً ، وبالتالي فهو أغلى قليلاً من كاشفات الصمام الثنائي البسيطة جدًا المستخدمة في AM. ومع ذلك ، فإن هذه مشكلة أقل بكثير هذه الأيام لأن العديد من الدوائر اللاسلكية المتكاملة تتضمن مزيل تشكيل التردد المدمج.
  • تتمتع بعض الأوضاع الأخرى بكفاءة طيفية أعلى للبيانات: تتمتع بعض تنسيقات تشكيل اتساع التربيع وتشكيل الطور بكفاءة طيفية أعلى لنقل البيانات ، وهو مفتاح تحويل التردد ، وهو شكل من أشكال تشكيل التردد. نتيجة لذلك ، تستخدم معظم أنظمة نقل البيانات PSK و QAM.
  • تمتد النطاقات الجانبية إلى ما لا نهاية على كلا الجانبين: تمتد النطاقات الجانبية لإرسال FM نظريًا إلى ما لا نهاية. عادة ما تكون مهمة لعمليات إرسال تشكيل التردد عريض النطاق ، على الرغم من صغرها بالنسبة إلى النطاق FM الضيق. للحد من عرض النطاق الترددي للإرسال ، غالبًا ما يتم استخدام المرشحات ، مما يؤدي إلى حدوث بعض التشويه في الإشارة. عادةً لا يمثل هذا مشكلة كبيرة على الرغم من أنه يجب توخي الحذر لتضمين هذه المرشحات لـ FM عريضة النطاق ولضمان تصميمها بشكل صحيح.

كيف تم تقديم FM

في الأيام الأولى للراديو ، كانت الاستاتيكية مشكلة رئيسية وكانت الطريقة التي حاول بها الجميع تقليل تأثيرات السكون هي تقليل عرض النطاق الترددي - وبهذه الطريقة كان جهاز الاستقبال يلتقط ضوضاء أقل.

كان مهندس أمريكي يُدعى إدوين أرمسترونج يحقق في هذه المشكلة وما إذا كان تعديل التردد ، بدلاً من تعديل السعة ، قد يوفر ميزة.

حوالي عام 1928 ، بدأ أرمسترونج في تطوير مفهوم استخدام FM ، وبدلاً من تقليل عرض النطاق الترددي ، قام بزيادته.

لم يوافق الكثيرون على أفكار آرمسترونغ لعدة أسباب. اقترب من RCA ، وعلى الرغم من إعجابهم ، فقد كانوا يركزون على التلفزيون ولا يريدون تحويل أي مورد إلى شكل جديد من البث.

بعد العديد من الصعوبات على طول الطريق ، أطلق أرمسترونغ محطته الإذاعية الخاصة في عام 1939 لإثبات فعالية FM. لاستيعاب هذا والمحطات الأخرى التالية على لجنة الاتصالات الفيدرالية ، خصصت FCC نطاقًا من الترددات بين 42 و 50 MHz. سرعان ما تبعه آخرون ، ولكن بعد الحرب ، قامت لجنة الاتصالات الفيدرالية في الولايات المتحدة بتغيير نطاق التردد المخصص إلى النطاق الذي نعرفه اليوم بين 88 و 108 ميجاهرتز. على الرغم من وجود بعض الألم الأولي بسبب بيع بضع مئات الآلاف من أجهزة الراديو ، فقد تم قبول النطاق عالميًا وهو النطاق VHF FM الذي نعرفه اليوم.

مع تأسيس FM كوسيلة للبث عالي الجودة ، تطورت بسرعة.

بالإضافة إلى ذلك ، أصبح شكل من أشكال FM ضيقة النطاق شائعًا للاتصالات المتنقلة VHF و UHF. تعني طبيعة FM أن تغيرات قوة الإشارة لا تؤثر على العملية بقدر ما تؤثر على العملية كما لو كانت إشارة AM.

مؤشر التحوير ونسبة الانحراف

عند استخدام إشارة معدلة بالتردد ، من المفيد جدًا الحصول على قياس لما هو فعال في مستوى التشكيل.

يفيد هذا في تحديد معلمات مثل ما إذا كانت الإشارة عبارة عن نطاق ضيق أو إشارة ذات نطاق تردد واسع النطاق. كما أنه مفيد جدًا في ضمان أن جميع أجهزة الإرسال أو أجهزة الاستقبال في النظام مضبوطة لاستيعاب مستوى معياري من التشكيل لأنه يؤثر على معلمات مثل عرض النطاق الترددي للمستقبل وتباعد القنوات وما شابه.

لتحديد مستوى التعديل ، يتم استخدام الأرقام المعروفة باسم مؤشر التعديل ونسبة الانحراف.


عرض النطاق الترددي FM

أحد العناصر الرئيسية لإشارة FM هو عرض النطاق الترددي الخاص بها. مع أي إشارة معدل التردد ، تمتد النطاقات الجانبية إلى الخارج. تمتد هذه في الواقع إلى ما لا نهاية ، لكن شدتها تتلاشى. لحسن الحظ ، من الممكن تقييد عرض النطاق الترددي لإشارة FM دون التأثير على جودتها بلا داع.

يستخدم تعديل التردد على نطاق واسع في العديد من مجالات تكنولوجيا الراديو بما في ذلك البث ومجالات الاتصالات الراديوية ثنائية الاتجاه. في هذه التطبيقات يمكن استخدام مزاياها الخاصة لتحقيق تأثير جيد.

في حين يتم استخدام أشكال أخرى من التعديل في العديد من المجالات ، لا يزال FM يوفر أعلى جودة للبث والعديد من المزايا لأشكال الاتصال الأخرى أيضًا.


شاهد الفيديو: كيفية البث لمدى بعيد ياستعمال جهاز FM (قد 2021).