Частотная модуляция

Частотная модуляция (ЧМ), frequency modulation – (FM) – вид аналоговой модуляции, при которой информационный сигнал управляет частотой несущего колебания. По сравнению с амплитудной модуляцией здесь амплитуда остается постоянной. Характеризуется линейной связью модулирующего сигнала с мгновенной частотой колебаний, при которой мгновенная частота колебаний образуется сложением частоты высокочастотного несущего колебания w_o со значением амплитуды модулирующего сигнала с определенным коэффициентом пропорциональности:

w(t) = w_o + k×е(t). (16)

Соответственно, полная фаза колебаний:

y(t) = ω_ot + k× е(t)dt, или y(t) = ω_ot + k е(t)dt+j_o.

Уравнение ЧМ-сигнала:

u(t) = U_н cos(ω_ot+k е(t)dt +j_o). (17)

Аналогично ФМ, для характеристики глубины частотной модуляции используются понятия девиации частоты вверх Dw_в = k×е_max(t), и вниз Dw_н = k×е_min(t).

Частотная и фазовая модуляция взаимосвязаны. Если изменяется начальная фаза колебания, изменяется и мгновенная частота, и наоборот. По этой причине их и объединяют под общим названием угловой модуляции (УМ). По форме колебаний с угловой модуляцией невозможно определить, к какому виду модуляции относится данное колебание, к ФМ или ЧМ, а при достаточно гладких функциях е(t) формы сигналов ФМ и ЧМ вообще практически не отличаются (рис. 13).

Рис. 13. Примеры угловой модуляции

Частотная модуляция применяется для высококачественной передачи аудио сигнала в радиовещании (в диапазоне УКВ), для звукового сопровождения телевизионных программ, передачи сигналов цветности в телевизионном стандарте SECAM, видеозаписи на магнитную ленту, музыкальных синтезаторах.

Высокое качество кодирования аудиосигнала обусловлено тем, что при ЧМ применяется большая (по сравнению с шириной спектра сигнала АМ) девиация несущего сигнала, а в приёмной аппаратуре используют ограничитель амплитуды радиосигнала для ликвидации импульсных помех.