Войти
В 1933 году Эдвин Х. Армстронг запатентовал метод генерации частотной модуляции радио сигналы. Метод Армстронга генерирует двойной боковой сигнал с подавлением несущей, сдвигает фазу этого сигнала, а затем повторно вставляет несущую для получения частотно-модулированного сигнала. сигнал.
Частотная модуляция генерирует высококачественный звук и значительно снижает количество шума в канале по сравнению с амплитудной модуляцией. Ранние вещательные компании использовали амплитудную модуляцию, потому что ее было легче генерировать, чем частотную модуляцию, и потому что приемники были проще в изготовлении. Это означает, что частотно-модулированный сигнал будет иметь бесконечную полосу пропускания ; для сигнала с амплитудной модуляцией ширина полосы примерно вдвое больше максимальной частоты модуляции.
Армстронг понял, что, хотя частотно-модулированный сигнал будет иметь бесконечную полосу пропускания, только первые несколько наборов боковых полос будут иметь значение; остальное можно было игнорировать. Полоса пропускания речевого канала с амплитудной модуляцией будет составлять приблизительно 6 килогерц ; Обычная полоса пропускания голосового канала с частотной модуляцией может составлять 15 килогерц.
Метод Армстронга начинается с генерации несущего сигнала на очень низкой частоте, скажем, 500 килогерц. Эта частота ниже диапазона AM-вещания и намного ниже текущего FM-вещания диапазона от 88 до 108 мегагерц. Этот несущий сигнал подается на два каскада в передатчике : a и смеситель.
Чтобы понять, как работает a, необходимо понять амплитудную модуляцию и как она работает.. Большинство людей описывают амплитудную модуляцию как метод изменения мощности несущей (амплитуды) синхронно с модулирующим звуком. Это правда, действительно меняется с модуляцией, но это меняется, потому что любой модулятор AM генерирует две боковые полосы, одну над и одну под несущей. Когда мощность поступает в эти боковые полосы, выходная мощность увеличивается. Таким образом, сигнал с амплитудной модуляцией состоит из несущей постоянной мощности и двух боковых полос. Боковые полосы несут информацию, а носитель просто уезжает. Несущая может быть удалена в передатчике и снова вставлена в приемник, чтобы позволить передатчику направить всю мощность в боковые полосы.
A частотный модулятор также генерирует боковые полосы, но вместо одной боковой полосы на каждой стороне несущей он генерирует множество боковых полос на каждой стороне несущей. Он шире из-за множества боковых полос. Выходная мощность от FM-передатчика постоянна с модуляцией, поэтому, когда мощность переходит в боковые полосы, мощность несущей уменьшается.
A смешивает аудиосигнал и несущую радиочастоты, но подавляет несущую, оставляя только боковые полосы. Выход сбалансированного модулятора представляет собой сигнал несущей с подавлением двойной боковой полосы, и он содержит всю информацию, которую имеет сигнал AM, но без несущей. Можно сгенерировать AM-сигнал, взяв выходной сигнал из симметричного модулятора и повторно вставив несущую.
В методе Армстронга аудиосигнал и сигнал несущей радиочастоты подаются на сбалансированный модулятор для генерации сигнал несущей с подавлением двойной боковой полосы. Затем фаза этого выходного сигнала сдвигается на 90 градусов относительно исходной несущей. Выход симметричного модулятора может опережать или отставать от фазы несущей. Затем сигнал с двойной боковой полосой и исходный сигнал несущей подаются на смеситель, и исходная несущая, сдвинутая по фазе на 90 градусов, повторно вставляется. Выходной сигнал смесителя представляет собой частотно-модулированный сигнал.
Повторная вставка несущей без фазового сдвига дает сигнал AM. Повторная вставка несущей с фазовым сдвигом 90 градусов дает сигнал PM. Если интеллект интегрирован до того, как будет применен к результирующему фазовому модулятору, это эквивалентно сигналу FM.
Одна из проблем метода Армстронга заключается в том, что девиация частоты - величина модуляции - должна быть небольшой, чтобы минимизировать искажение. Максимальное отклонение составляет долю 1 килогерц, но для FM-вещания требуется отклонение на 75 килогерц, а типичное отклонение голосового канала FM составляет 5 килогерц. Чтобы решить эту проблему, Армстронг многократно умножил сигнал до более высокой частоты, чтобы получить необходимое отклонение. Например, чтобы сгенерировать FM-сигнал с отклонением 5 килогерц на частоте 146,94 мегагерца, передатчик будет генерировать сигнал на частоте 6,1225 мегагерца с отклонением всего 0,2 килогерца, а затем умножить сигнал в 24 раза.
Метод Армстронга больше не используется в коммерческих целях. Частотная модуляция чаще всего генерируется на рабочей частоте с требуемым отклонением. Когда система использовалась в 1930-х и 1940-х годах, она обеспечивала высококачественный аудиосигнал FM.
