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Modulation de fréquence, indice de modulation FM et rapport de déviation

 Modulation de fréquence, indice de modulation FM et rapport de déviation


L'indice de modulation et le taux de déviation sont deux paramètres clés de tout signal modulé en fréquence. Ils sont largement utilisés pour étudier les signaux modulés en fréquence et leurs caractéristiques.

Ces deux paramètres décrivent certaines des caractéristiques de base d'un signal FM donné - l'indice de modulation fournissant une mesure de ce qui est effectivement le niveau de modulation et le rapport de déviation une mesure de l'écart par rapport à la fréquence de modulation.

Ces deux chiffres sont essentiels lors de la planification et de la conception des systèmes de radiocommunications et des émetteurs de diffusion, etc. - ils définissent certains des paramètres de base du signal modulé en fréquence, ayant un impact sur les niveaux de bande latérale et la bande passante requise pour le signal.

Il est important pour tout, des grands émetteurs de diffusion FM aux petites radios bidirectionnelles ou aux talkies-walkies.

Indice de modulation de fréquence

L'indice de modulation de fréquence est l'équivalent de l'indice de modulation pour AM, mais évidemment lié à FM. Compte tenu des différences entre les deux formes de modulation, l'indice de modulation FM est mesuré de manière différente.

L'indice de modulation FM est égal au rapport entre l'écart de fréquence et la fréquence de modulation.

m=FrequencyevjeunetjeonMoulunetjeonFrequency

A partir de la formule et de la définition de l'indice de modulation, on peut voir qu'il n'y a pas de terme qui inclut la fréquence porteuse et cela signifie qu'elle est totalement indépendante de la fréquence porteuse.

Pour donner un exemple de l'indice de modulation FM, prenons l'exemple où un signal a un écart de ± 5 kHz, et la fréquence de modulation est de 1 kHz, alors l'indice de modulation pour ce cas particulier est 5/1 = 5.

De même, si l'écart est de ± 10 kHz et la fréquence de modulation est de s kHz, cela a également un rapport de déviation de 5.

Comme l'audio normal a une variété de fréquences différentes contenues dans le son audio, le rapport d'écart est normalement calculé en utilisant la fréquence audio maximale et l'écart maximal. Ce chiffre sera ensuite utilisé pour déterminer la bande passante et d'autres caractéristiques du signal.

Rapport de déviation FM

L'un des problèmes de l'indice de modulation est qu'il variera en fonction des valeurs instantanées de déviation et de fréquence de modulation.

Sur les transmissions audio typiques, la déviation de fréquence et la fréquence de modulation varieront. L'écart de fréquence varie en fonction du niveau de l'audio à ce moment. De plus, la fréquence de modulation variera car l'audio normal se compose d'une variété de fréquences, qui varient pour donner la parole ou la musique, etc.

Pour de nombreuses applications, il est plus utile d'avoir un chiffre pour les valeurs maximales autorisées.

En conséquence, le rapport de déviation FM peut être défini comme: le rapport de la déviation de fréquence porteuse maximale à la fréquence de modulation audio la plus élevée.

m=MuneX FrequencyevjeunetjeonMuneX moulunetjeonFrequency

Un exemple courant du rapport de déviation FM peut être vu en prenant les chiffres d'une station de diffusion FM typique. Pour ces stations, l'écart de fréquence maximal est de ± 75 kHz, et la fréquence audio maximale pour la modulation est de 15 kHz.

En utilisant la formule ci-dessus, cela signifie que le rapport d'écart est de 75/15 = 5.

Bande passante FM et indice de modulation.

La modulation de fréquence est utilisée dans une variété d'applications. Différents niveaux de déviation sont utilisés dans différentes applications. Pour les transmissions FM diffusées, l'objectif est de pouvoir transmettre un son de haute qualité et d'atteindre ces niveaux élevés de déviation sont utilisés et la bande passante est large. À des fins de communication, la qualité n'est pas le problème, mais la bande passante est plus importante. En conséquence, les niveaux d'écart sont moindres et la bande passante est beaucoup plus petite.

La largeur de bande du signal FM est particulièrement importante car elle doit être suffisamment large pour transporter correctement les informations, tout en n'occupant pas trop de spectre. Si la bande passante est trop large, elle peut se propager en dehors du canal requis et provoquer des interférences avec d'autres utilisateurs sur d'autres canaux.

À mesure que l'utilisation du spectre augmente à mesure que de plus en plus d'applications radio sans fil et générales augmentent (des communications sans fil à courte portée aux communications radio bidirectionnelles vocales traditionnelles, aux liaisons de données et bien d'autres), il est nécessaire de gérer le spectre de fréquences et de garantir que les transmissions respectent leurs bandes passantes allouées devient plus important.

Il existe deux classifications principales pour les signaux modulés en fréquence et celles-ci peuvent être liées à l'indice de modulation et au taux de déviation.

  • FM large bande: La FM large bande est généralement utilisée pour les signaux où l'indice de modulation FM est supérieur à environ 0,5. Pour ces signaux, les bandes latérales au-delà des deux premiers termes ne sont pas insignifiantes. Les stations FM de diffusion utilisent la FM large bande qui leur permet de transmettre un son de haute qualité, ainsi que d'autres installations telles que la stéréo et d'autres installations telles que RDS, etc.

    La large bande passante de la FM large bande permet d'effectuer des transmissions de diffusion de haute qualité, combinant une large réponse en fréquence avec de faibles niveaux de bruit. Une fois que le signal est suffisamment fort, le rapport signal audio sur bruit est très bon.

    Parfois, les tuners FM haute fidélité peuvent utiliser un filtre à large bande pour des signaux puissants afin d'assurer une fidélité et des performances optimales. Ici, l'effet apaisant du signal fort permettra une réception large bande et toute la bande passante audio. Pour les signaux de faible intensité, ils peuvent passer à un filtre plus étroit pour réduire le niveau de bruit, bien que cela se traduise par une réduction de la bande passante audio. Cependant, dans l'ensemble, la bande passante plus étroite donnera un son plus agréable lorsque le signal reçu est faible.

  • FM à bande étroite: La bande étroite FM, NBFM, est utilisée pour les signaux où l'écart est suffisamment petit pour que les termes de la fonction de Bessel soient petits et que les bandes latérales principales soient celles apparaissant à ± fréquence de modulation. Les bandes latérales plus éloignées sont négligeables.

    Pour NBFM, l'indice de modulation FM doit être inférieur à 0,5, bien qu'un chiffre de 0,2 soit souvent utilisé. Pour NBFM, la bande passante audio ou de données est petite, mais cela est acceptable pour ce type de communication.

    La FM à bande étroite est largement utilisée pour les communications radio bidirectionnelles. Bien que les technologies numériques prennent le dessus, la NBFM est encore largement utilisée et très efficace. De nombreuses radios bidirectionnelles ou talkies-walkies utilisent NBFM, en particulier ceux qui sont conformes aux normes sans licence comme les systèmes de radiocommunication PMR446 et FRS.

    NBFM est idéal pour les systèmes de communication radio à faible coût, en particulier ceux qui utilisent de petits talkies-walkies car il peut être implémenté avec un minimum de circuits, dont la plupart sont à faible coût. Bien que la technologie numérique devienne beaucoup moins chère, la FM à bande étroite est toujours très rentable.

    Ces petits talkies-walkies ou autres récepteurs émetteurs assurant des communications radio, ont normalement une bande passante audio limitée. Ceci est normal pour les systèmes de radiocommunication car une haute fidélité n'est pas nécessaire - une intelligibilité maximale est nécessaire avec une bande passante RF limitée. La bande passante audio limitée permet de réduire l'indice de modulation, et donc la bande passante occupée par la transmission.

Souvent, la distinction entre FM à bande étroite et FM à large bande en termes d'indice de modulation est quelque peu arbitraire. Cependant, la plupart des signaux FM sont soit à large bande pour la haute fidélité, soit à bande étroite pour les communications radio où les restrictions de bande passante sont importantes. Il y a normalement peu entre les deux.

L'indice de modulation et le taux de déviation occupent tous deux une place importante dans la conception des systèmes de diffusion et de radiocommunication. Les figures définissent le niveau de modulation et donc de nombreuses propriétés du signal modulé en fréquence. En conséquence, ils sont importants lors de l'utilisation de la FM.

Voir la vidéo: Modulation index and sidebands (Octobre 2020).