FMまたは周波数変調は、テレビから電気通信に至るさまざまなアプリケーションに適用され、他のモードよりもいくつかの利点があります。振幅を変更して無線信号を変調することは、私たちが知っている最も一般的な方法です。しかし、周波数変調がこれほど有名である理由はそれだけではありません。周波数変調は、送信周波数を変調するもう 1 つの方法です。一般に、30 MHz を超える周波数で使用されます。 VHF FM 放送は、最もよく知られているアプリケーションの 1 つです。この記事では、周波数変調について詳しく学びます。
物理学における周波数変調とは?
周波数変調は、搬送波の波長が変調信号の瞬時振幅によって変化する変調の形式です。また、位相と振幅を一定に保ちます。搬送波周波数を変更する目的は、短距離でデータまたは情報を送信することです。
通常、周波数変調指数は 1 より大きくなります。そのため、200 kHz の広い帯域幅が必要です。また、88 ～ 108 メガヘルツの非常に高い周波数範囲で動作します。 FM は、高信号を良好な音質で受信する無限の数の側波帯を持つ複雑な回路です。角度変調は、搬送周波数変調の一種です。このタイプの変調は、特に電気通信および伝送システムで使用されます。
直接周波数変調は、直接メッセージを電圧制御変調器または間接周波数変調に供給しようとするシステムで構成されます。また、メッセージ信号を統合して、位相変調出力の生成を開始することも必要です。次に、この位相変調を使用して水晶制御発振器を変更し、出力を周波数逓倍器に転送して FM 信号の生成を開始します。
振幅変調ほど単純ではありませんが、周波数変調にはいくつかの明確な利点があります。また、ほぼ干渉のない受信を提供することもできます。そのため、VHF 音声伝送にこれを使用しています。
周波数変調は、長波、中波、短波帯の古い放送でより頻繁に使用されます。これは、これらの伝送が忠実度の高いオーディオを提供できるためです。
FM は、さまざまな双方向無線通信技術で使用されており、高品質のオーディオ放送にも広く使用されています。 FM システムは、常設または移動無線通信システムで非常に人気があります。
周波数復調とは?
信号を変調するときは、復調する必要があります。そのため、あらゆる形式の変調と同様に、元の信号を効果的に復調して復元することが重要です。 FM 復調器、FM センサー、または FM 分圧器はすべて、FM 復調器を説明するために使用される用語です。
FM 復調器にはさまざまな種類があります。それらは、入力信号の周波数変動が出力の振幅変動に変換されることのみを許可します。データがシステム全体で転送されている場合、これらは通常、オーディオ アンプまたはデジタル インターフェイスに供給されます。
さまざまな種類の FM 変調器
周波数変調信号に使用される変調器には非常に多くの種類があります:
- バラクタ ダイオード発振器 – バラクタ ダイオードは、発振回路の同調回路内に取り付けられています。バラクタ ダイオードは、水晶発振回路の一部としても使用できます。水晶振動子を信号に使用すると、周波数が 2 倍になります。この狭帯域は、周波数変調で可能です。
- フェーズロックアップ:周波数変調は、フェーズロック ループを使用して簡単に作成できます。ループ内の制限を慎重に管理したい場合は、これを使用できます。
周波数変調の長所と短所
他のタイプの変調システムと同様に、周波数変調を使用することにはさまざまな利点と欠点があります。ただし、最終決定を下す前に、次の点に留意する必要があります。周波数変調とは何かを学ぶことができますか?例は、その利点によるものです。
周波数変調を使用する利点:
周波数変調は、その多くの利点により、高品質のオーディオ放送、双方向無線通信、およびその他のさまざまなアプリケーションに広く採用されています。
- ノイズへの耐性:
周波数変調にはいくつかの利点がありますが、その 1 つは信号レベルの変化に対する耐性です。変調は単に周波数変動として運ばれます。これは、信号がレシーバーの受信能力を下回らない限り、信号レベルの変化がオーディオ出力に影響を与えないことを意味します。
これらの利点により、FM は、双方向無線を使用するモバイル無線通信や、信号レベルが大幅に変化することが予想されるポータブル アプリケーションに適しています。 FM は、ネットワーク間のノイズと干渉に耐えることができます。
- 使いやすいモジュレーション:
周波数変調のもう 1 つの利点は、送信機に関連しています。送信機の電力を下げたフェーズで変調を適用するのは簡単です。低電力送信機フェーズに変調を適用することが可能です。信号の電力レベルを上げて最終的な値を達成するために、二次形式の増幅は必要ありません。
- RF 増幅器:
周波数変調信号では、RF 増幅器を使用できます。非線形 RF 増幅器は、線形のものよりもはるかに効率的であるため、送信機で FM 信号を増幅するためにも使用できます。振幅変動のある信号には RF 増幅器が必要です。これを使用することにより、必要な出力を達成するために必要な電力が少なくなります。このシステムは、周波数変調システムをポータブル双方向無線アプリケーションにとってより実用的なものにします。
周波数変調には非常に多くの利点と用途がありますが、いくつかの欠点がこの変調を圧倒しています。
周波数変調を使用することの欠点のいくつかは次のとおりです。
周波数変調には、すべてのスキームやアプローチと同様に、システムに周波数変調を適用する場合に考慮しなければならないいくつかの欠点があります。
- スペクトル効率が低い:
FM の周波数利用効率は、他の変調方式に比べて低くなります。周波数シフト キーイングは、データ伝送のスペクトル効率が低い周波数変調の一種です。他の位相変調や直交位相シフト変調方式に比べて効率が悪い。このため、多くの人が送信に PSK と QAM を使用しています。
- 複雑な復調器:
周波数変調を使用する小さな欠点の 1 つは、その復調器です。このシステムは、高価で理解しにくい複雑な復調器を使用します。しかし、現在では多くの無線集積回路に周波数復調器が組み込まれているため、これは問題ではなくなりました。
結論
周波数変調、または FM は、私たち全員により一般的に知られています。周波数変調は、現在、無線通信や放送で頻繁に使用されています。しかし、FM とは何か、またはその背後にある技術とプロセスについて疑問に思ったことはありませんか?しかし、これで周波数変調に関するすべての情報が得られました。
