Frekvenční (kmitočtová) modulace – FM

Při frekvenční modulaci nedochází k ovlivňování amplitudy nosné vlny, nýbrž ke změnám frekvence. Znamená to, že frekvence nosné vlny není stabilní jako AM, nýbrž v menších nebo i ve větších mezích se mění. V praxi to znamená, že modulační signál frekvenci nosné částečně mění - zvyšuje ji a snižuje. Tomu odpovídá změna hustoty kmitů nosné vlny. Kladná půlvlna nf signálu způsobuje zvyšování frekvence, při záporné půlvlně se frekvence snižuje.

vznik frekvenční modulaceRychlost změn závisí na modulačním kmitočtu. Bude-li mít modulační signál sinusového průběhu frekvenci 1 kHz, pak frekvence nosné se bude zcela pravidelně zvyšovat a snižovat tisíckrát za sekundu. Při vyšším modulačním kmitočtu bude změna frekvence nosné rychlejší, při nižším kmitočtu pomalejší. Je tedy zřejmé, že kmitočtu modulačního tónu odpovídá počet frekvenčních změn nosné vlny za sekundu.Dále platí, že čím je modulační signál hlasitější, tj. čím má větší amplitudu, tím jsou větší změny frekvence nosné vlny. Hlasitost je tedy vyjádřena velikostí změny nosného kmitočtu, tzv. frekvenčním zdvihem D f. Čím hlasitější signál, tím naměříme větší frekvenční zdvih. Frekvenční zdvih nosné vlny odpovídá hloubce modulace a teoreticky může být libovolně velký. V praxi to ovšem není možné, protože i v tomto případě existuje omezení šířky vysílaného pásma.

Výhody FM oproti AM:
-
téměř dokonalý hudební přenos, spočívající ve velkém rozsahu nízkofrekvenčních kmitočtů
- poměrně velká dynamika hudebního přenosu, daná možností velikého frekvenčního zdvihu -
dynamika reprodukce (tj. poměr mezi nejslabší a nejhlasitější pasáží reprodukovaného signálu) může být 40 až 45 dB.
- podstatně menší rušení příjmu, signál před demodulací prochází omezovačem a ten tyto poruchy eliminuje (většina poruch je rázu impulzového-amplitudového). Také vzájemné rušení sousedních stanic je menší než u amplitudové modulace. Platí, že pracují-li dvě AM stanice na kmitočtech velmi blízkých, dochází k rušení, pokud rušící stanice není v místě příjmu přibližně 10 krát slabší. U FM modulací se při příjmu dvou signálů se stejným nebo blízkým kmitočtem automaticky zdůrazňuje silnější užitečný signál a naopak výrazně potlačuje slabší rušivý signál (efekt zachycení - capture effect). K tomuto dochází i při malém rozdílu napěťových úrovní obou signálů.
-modulace FM je modulace s konstantní obálkou a konstantním výkonem modulované nosné vlny a proto lze výkonové stupně vysílačů FM nastavit do režimu nelineárních prac. tříd (C, D). Tyto třídy se vyznačují vysokou účinností.
- koncový stupeň vysílače je jednodušší a účinnější

Problémy vysílání FM:
- komplikovanější technické řešení na přijímací straně a především požadavek na mnohem větší šíři pásma vysílané vlny (do stanovené šíře vysílacího pásma se vejde podstatně méně stanic FM).

Preemfáze a deemfáze (tzv. ekvalizace) u kmitočtové modulace

deemfáze a preemfázeZdůraznění vysokých tónů na vysílací straně označujeme jako preemfázi, kdežto potlačení vysokých tónů na přijímací straně označujeme jako deemfázi.
Hluk a šum mají obecně charakter vyšších a vysokých tónů. Ty se do přijímače dostávají hlavně cestou mezi vysílací a přijímací anténou. V praxi se to projevuje tím, že při poslechu vzdálených a slabých vysílačů je reprodukce podmalována výraznějším šumem. Vzhledem k tomu, že vysílání vysokých tónů nečiní při FM modulaci na rozdíl od AM modulaci žádné potíže, vysílá se nadbytek vysokých tónů. Ty se pak na straně přijímače potlačí o stejnou hodnotu, o kterou byly na vysílací straně zdůrazněny. S potlačením vysokých tónů se totiž účinně potlačí šum a hluk, takže výsledný přenos je relativně nerušený. Velikost a průběh preemfáze a deemfáze je přesně vymezen.

ZPĚT NA RÁDIA