modulacja FM - czyli rozwazania nad parametrami

May 04, 2004 34 Replies

Jak wszystkim wiadomo modulacja FM polega na zmianie czestotliwosci sygnalu nosnego przy pomocy sygnalu modulujacego(np.sygnał audio)



Głosnosc odbieranego sygnalu zalezy od dewiacji czyli o odchylki nosnej od czestotliwosci poczatkowej(srodkowej).



I teraz pasmo zajmowane przez ta modulacje to:



2*dewiacja+2*max.czesto.moulujaca (np. dla dew.=75kHz i fmax=15kHz pasmo=2*75+2*15 = 180kHz )


1.Tu moje pierwsze pytaie : Dlaczego pasmo zalezy od czestotliwosci sygnalu modulujacego , przeciez dewiacja jest stala niezaleznie od tego sygnalu ?


Teraz dalej wzor na czest. rezonansowa obwodu rownoleglego wyglada tak, ze L i C sa w mianowniku pod pierwiastkiem . Zakladam ze L jest stale, a modulacje bede uzyskiwal za pomoca zmiany pojemnosci (warikapa).Jesli zaleznosc pojemnosci od napiecia jest liniowa, a pojemnosc C we wzore jest w mian. pod pierwiastkiem to prz liniowej zmianie napiecia modulujacego nosna ulegnie odchyleniu nieliniowo ?


  1. Czyli co, sygnal zostanie odksztalcony (znieksztalcony) ?

np. dla nosnej 100MHz , aby uzyskac dewiacje 50MHz(troche duzo) dla 50MHz C musi wzrosnac do 4C ,a dla 150MHz C musi zmalej do 0,44C i widac ze dla jednakowej odchylki w gore i w dol , pojemnosc musi zmieniac sie nieliniowo, czyli dla napiecia modulujacego symetrycznego wzgledem osi X i dla liniwej ch-ki C=f(U) nie uzystam symetrycznej dewiacji ?


Jesli sie gdzies pomylilem to poprawcie , i prosze o potraktowanie tych zagadnien powaznie :)


U¿ytkownik "Piotr Chmiel" snipped-for-privacy@topaz.zsel.lublin.pl> napisa³ w wiadomo¶ci news: snipped-for-privacy@topaz.zsel.lublin.pl...

Witaj Bo widmo sygna³u po modulacji nie jest takie proste do wyznaczenia. JE¶li siê zrobi fouriera z sygna³u zmodulowanego. Wychodz± funkcje Bessela. Dlaczego tak jest, nie pytaj:) ale teoria pokrywa siê z praktyk± :)

Zostanie zniekszta³cony. ale pracujesz zwykle ma³osygna³owo i zniekszta³cenia bêda niewielkie.

No przy takich dewiacjach to ju¿ tylko delinearyzacjia napiêcia zasilaj±cego warikapy. Ale to ju¿ nie praca ma³osygna³owa

Pozdrawiam £ukasz

Jak wszystkim wiadomo modulacja FM polega na zmianie czestotliwosci sygnalu nosnego przy pomocy sygnalu modulujacego(np.sygna³ audio)

G³osnosc odbieranego sygnalu zalezy od dewiacji czyli o odchylki nosnej od czestotliwosci poczatkowej(srodkowej).

I teraz pasmo zajmowane przez ta modulacje to:

2*dewiacja+2*max.czesto.moulujaca (np. dla dew.=75kHz i fmax=15kHz pasmo=2*75+2*15 = 180kHz )

1.Tu moje pierwsze pytaie : Dlaczego pasmo zalezy od czestotliwosci sygnalu modulujacego , przeciez dewiacja jest stala niezaleznie od tego sygnalu ?

Teraz dalej wzor na czest. rezonansowa obwodu rownoleglego wyglada tak, ze L i C sa w mianowniku pod pierwiastkiem . Zakladam ze L jest stale, a modulacje bede uzyskiwal za pomoca zmiany pojemnosci (warikapa).Jesli zaleznosc pojemnosci od napiecia jest liniowa, a pojemnosc C we wzore jest w mian. pod pierwiastkiem to prz liniowej zmianie napiecia modulujacego nosna ulegnie odchyleniu nieliniowo ?

  1. Czyli co, sygnal zostanie odksztalcony (znieksztalcony) ?

np. dla nosnej 100MHz , aby uzyskac dewiacje 50MHz(troche duzo) dla 50MHz C musi wzrosnac do 4C ,a dla 150MHz C musi zmalej do 0,44C i widac ze dla jednakowej odchylki w gore i w dol , pojemnosc musi zmieniac sie nieliniowo, czyli dla napiecia modulujacego symetrycznego wzgledem osi X i dla liniwej ch-ki C=f(U) nie uzystam symetrycznej dewiacji ?

Dlatego niekiedy w modulatorach FM wysokiej klasy uklady warikapow sa obliczane teoretycznie przy zalozonej ch-ce warikapu- np. dodaje sie pojemnosciowy dzielnik aby uzyskac jak najwyzsza liniowosc dewiacji... Buke

Jesli sie gdzies pomylilem to poprawcie , i prosze o potraktowanie tych zagadnien powaznie :)

A co jesli sygnal ma 10kHz, a dewiacja 1kHz. Myslisz ze uda sie tak skompresowac ? Szybkie _zmiany_ nosnej poszerzaja widmo.

A tak apropos - modulacja FM daje pasmo nieskonczenie szerokie. Szczesliwie dla nas wiekszosc energii gromadzi sie w jednym prazku podstawowym o szerokosci jak piszesz ..

Generalnie tak. zrobienie dobrej liniowosci nie jest takie proste.. Ale robisz podsluch czy HI-Fi ? :-)

Warikapy tez sa nieliniowe, wiec mozna probowac kompensowac :-)

A w ogole profesjonalne nadajniki robi sie tak warikapami ? Radmor w radiotelefonie [ale tam pasmo kanalu 12kHz] mial bodajze modulacje fazy [pewnie tez nieliniowa mocno], a potem powielanie czestotliwosci. Jest tez pare innych, smiesznych na oko, pomyslow na modulatory, ale ciekaw jestem czy w praktyce uzywane ..

P.S. A zrobic _stabilny_ nadajnik FM, o czestotliwosci kwarcem stabilizowanej .. to w zasadzie jak sie robi ?

J.

Ok, a czy w nadajnikach profesjonalnych kompensuje sie je jakos ?

I co daje laczenie wrikapow rownolegle oprocz zwiekszenia ich pojemnosci ?

U¿ytkownik "Piotr Chmiel" snipped-for-privacy@topaz.zsel.lublin.pl> napisa³ w wiadomo¶ci news: snipped-for-privacy@topaz.zsel.lublin.pl...

Modulacje profesjonaln± FM robi siê za pomoc± 2 modulatorów AM:) Odpowiednio pod³±czonych i zasilanych sygna³ammi w kwadraturze. Ale to musisz sobie poczytaæ w jakiej¶ ksi±¿ce nap Haykin -Sytemy telekomunikacyjne

Pozdrawiam £ukasz

U... Zeby tylko tak! Metod modulacji kata jest od metra - jedna z prostszych a w miare dokladnych jest chocby modulator PLL z generatorem relaksacyjnym - dobrze skonstruowany (np. Bowesa) ma naprawde godnie liniowa ch-ke f-u. A kwadratura nie zrobisz FM a PM - jeszcze scalkowac sygnal modulujacy trzeba... Zreszta to co w radiofonii okresla sie jako modulacje FM to tak naprawde modulacja ciut mieszana - troche pomiedzy czestotliwoscia a faza. W kazdym razie modulacja kata.

A jak to wychodzi pod wzgledem zakresu kata - z takiej kwadratury to chyba wychodzi zakres jakies 360 stopni, przy FM wychoda pewnie grube tysiace momentami .. jest to do osiagniecia z kwadraturowego modulatora ?

J.

A moze wiecie gdzie moge o tym wiecej poczytac ! O tych sposobach modulacji z nadajnikach profesjonalnych !

ps. mam jeden schemat nadajnika profesjonalnego wloskiej firmy nazywa sie SIRIO25 i tam jest generator Hartleya z dzielona indukcyjnoscia w postaci sciezki oraz syntezer MB1501 (jak cos moge sie podzielic ) I gdzie tam te wodotryski do liniwej chcrakterystyki F=f(U), a moze oni tam jakos sygnal audio "preparuja" ?

"J.F." news: snipped-for-privacy@4ax.com

Generator LC z syntez± PLL

"Piotr Chmiel" news: snipped-for-privacy@topaz.zsel.lublin.pl

Jest zniekszta³cony ale zniekszta³cenia w radiofonii s± do pominiêcia zwa¿ywszy na to, ¿e sam demodulator to kolejne ¼ród³o zniekszta³ceñ. Zw³aszcza gdzie jest du¿y stosunek czêstotliwo¶ci modulowanej do dewiacji. W zupe³no¶ci wystarczy dobrze zrobiony modulator na warikapie z odpowiednio dobran± polaryzacj± wsteczn± sta³opor±dow± aby nieliniowo¶æ ch-ki modulacji jak najlepiej siê kompensowa³a z nieliniowo¶ci± ch-ki warikapu. Zreszt± ja siê pos³ucha dzisiejszych stacji UKF to zniekszta³cenie jakie serwuj± stacje w wyniku g³upoty osób ustawi±cych poziomy modulacji i ró¿nych cudowañ mikserowo-kompresorowo-barwowych s± kilka rzêdów wy¿sze ni¿ zniekszta³cenia samego modulatora.

A w jaki sposob PLL nie tlumi modulacji ?

Tzn moglby, gdyby synteza dzialala gdzies na 1Hz .. ale czy ja nie za duzo wymagam ?

J.

Bardzo prosto. Wzorzec, detektor fazy, filtr, do sygnalu za filtrem dodajesz sygnal modulujacy i podajesz to na VCO. Jesli stala czasowa filtru jest dostatecznie duza to petla bedzie trzymala srednia faze (i srednia czestotliwosc) zgodnie z sygnalem odniesienia zas czestotliwosc chwilowa bedzie sie zmieniala zgodnie z sygnalem modulujacym. Elementarz modulacji/demodulacji z wykorzystaniem petli fazoczulej.

Tylko ze ta stala czasowa bedzie musiala byc bardzo duza - rzedu 1 s. Co powoduje dalej pare problemow:

1) zakres trzymania wyjdzie minimalny, 2) odchylka fazy wyskoczy poza zakres detektora - trzeba mocno dzielic czestotliwosci - co przy okazji powiekszy zakres trzymania 3) ale stabilnosc generatora swietna musi byc, 4) i filtr tez nietrywialny, zeby stukow nie bylo slychac..

Chetnie bym sie dowiedzial jakie parametry daja profesjonalisci.

J.

"J.F." news: snipped-for-privacy@4ax.com

Elegancko siê sprawuje synteza zrobiona na SAA1057. Tam s± dwa komparatory cyfrowy-szybki i analogowy-wolny Cyfrowy dzia³a jak odchy³ jest du¿a czyli np. w momencie rozruchu generatora. Potem gdy ju¿ generator z³apie synchronizacjê prze³±cza siê pêtla na komparator analogowy (cyfrowy siê wy³±cza wtedy automatycznie), który produkuje mniej ¶mieci i bardziej "lu¼no" trzyma czêstotliwo¶æ co pozwala bez problemu modulowaæ ten generator. Przez programowy dobór wzmocnienia pêtli tej ko¶ci i tryb pracy komparatorów jako auto (cyfra przy du¿ej odchy³ce, analog przy ma³ej), tylko cyfrowy, tylko analogowy. Bez problemu przez dobór odpowiedniego wzmocnienia pêtli generator da siê wymodulowaæ do standardowego poziomu +/- 75kHz bez "pierdzenia" syntezy.

U¿ytkownik "J.F." <jfox snipped-for-privacy@poczta.onet.pl> napisa³ w wiadomo¶ci news: snipped-for-privacy@4ax.com...

[...]
[...] Tylko warikapy ;-). I to niezaleznie, czy s± to jakie¶ w³oskie "wynalazki" rodzaju CTE lub Technosystem, cyz R&S lub Plisch. [...]
[...] Pêtla PLL, obejmuj±ca swoim dzia³aniem generator VCO (VFO) strojony warkapami. Aby uzyskaæ ¿±dany zakres dynamiki i zn.nieliniowych, diody pojemno¶ciowe musz± pracowac w ¶ci¶le wyznaczonym punkcie pracy. Przyk³ad znajduje siê w ksi±¿ce T.Masewicza "Radioelektronika dla praktyków" - str. 466. Do tego pêtla PLL, nawet wykonana w technice TTL, a napêdzana termostatowanym generatorem kwarcowym. W efekcie - bez problemu uzyskasz stabilno¶c czêstotliwo¶ci +/- 40 Hz, S/N rzêdu -70 dB, nieliniowe pozni¿ej 0,1 %. I tak siê to wykonuje w praktyce.

Pozdrawiam - Krzysztof Kucharski

oki , a ja mam pytanie jak dobrac LPF i jak sie go realizuje z syntezie ? Np. czy budowac go z elementow RC czy wzm. op. co lepiej zastosowac ? (a moze i to i tamto)

Mam VCO sterowane synt. TSA5511 i zastosowalem sie do aplikacji jednak nie dziala mi to jak nalezy :( Nie moge uzystac modulacji porownywalnej z innymi stacjami (komercyjnymi) poniewaz synteza tak jakby nie pozwala (niedobra):P

U¿ytkownik "Piotr Chmiel" snipped-for-privacy@topaz.zsel.lublin.pl> napisa³ w wiadomo¶ci news: snipped-for-privacy@topaz.zsel.lublin.pl...

[...] oki , a ja mam pytanie jak dobrac LPF i jak sie go realizuje z syntezie ? Np. czy budowac go z elementow RC czy wzm. op. co lepiej zastosowac ? (a moze i to i tamto) [...] W nadajnikach stosowanych powszechnie wystarcza filtr RC. Czêstotliwo¶æ robocza detektora fazy to, o ile dobrze pamiêtam 1525 Hz. Sta³a czasowa jest tak dobrana, ¿e uk³ad reaguje z zauwa¿alnym opó¿nieniem. Dlatego tez nie ma sensu stosowaæ uk³adów scalonych sysntez, wystarczy petla, z³o¿ona z powszechnie dostêpnych ko¶ci. Odno¶cie zasad projektowania filtra pêtli polecam pozycjê, wydan± przez MiniCircuits: "VCO Designer's Handbook". I jescze jedno - powszechnie stosuje siê powielanie (X2) sygna³u VCO. Ten prosty zabieg pozwala dwukrotnie zwiêkszyæ dewiacjê sygna³u bez k³opotów z uk³adem stabilizacji czêstotliwo¶ci. Na koniec - jeszcze jedna uwaga: stacje komercyjne stosuj± od dawna wstepn± obróbkê sygna³u modulacyjnego, za¶ przy samym nadajniku instaluje siê ograniczniki modulacji, czêsto z proceroem DSP (np. Orban). Wynikowy efekt (czêsto dyskusyjny) stanowi o brzmieniu charakterystycznym dla danej stacji.

Pozdrawiam - Krzysztof Kucharski

Czyli co proponujesz garsc scalakow zamiast jednego ? Dlaczego nie ma sensu , to po co produkuja takie kostki jak TSA5511, SAA1057 , MB1501 itd. ?

Pytajac o LPF chodzilo mi o polaczenie scalonego syntezera z VCO ! W celu poprawy jakosci "trzymania" i zwiekszenia dewiacji(poszerzenia pasma).

U¿ytkownik "Piotr Chmiel" snipped-for-privacy@topaz.zsel.lublin.pl> napisa³ w wiadomo¶ci news: snipped-for-privacy@topaz.zsel.lublin.pl...

[...] Czyli co proponujesz garsc scalakow zamiast jednego ? [...] Takie rozwi±zanie stosuje siê w sprzêcie fabrycznym. [...] Dlaczego nie ma sensu , to po co produkuja takie kostki jak TSA5511, SAA1057 , MB1501 itd. ? [...] Pytanie nie do mnie ;-), nie jestem producentem uk³adów scalonych. [...] Pytajac o LPF chodzilo mi o polaczenie scalonego syntezera z VCO ! W celu poprawy jakosci "trzymania" i zwiekszenia dewiacji(poszerzenia pasma). [...] Czytaj uwa¿nie - pisa³em juz, ¿e w celu zwiêkszenia warto¶ci dewiacji powszechnie stosuje siê podwajanie czêstotliwo¶ci VCO. Poda³em te¿ informacje o u¿ytecznej literaturze dotycz±cej projektowania LPF do pêtli / syntezy.

Krzysztof Kucharski

Join the Discussion

Have something to add? Share your thoughts — no account required.

Didn't find your answer?

Ask the community — no account required