FM ( Frequency Modulation )

คือการกล้ำทางความถี่ การผสมคลื่นแล้วทำให้คลื่นพาหะมีการเปลี่ยนแปลงทางความถี่ โดยให้ความถี่ของคลื่นพาหะเปลี่ยนแปลงตามสัญญาณเสียงโดยที่แอมพลิจูดไม่เปลี่ยนแปลง

สัญญาณ FM จะมีค่าความถี่สูงกว่าสัญญาณ AM โดยจะมีช่วงความถี่ที่ 88–108 เมกะเฮิร์ต และสามารถมีสถานีส่งเมื่อความถี่ต่างกันทุก 200 กิโลเฮิร์ต ซึ่งหมายถึงว่าสามารถมีช่องต่างกันถึง 200 สถานี

ถ้าข้อมูลที่จะส่งเป็นสัญญาณ baseband คือ Xm(t) และตัวนำสัญญาณ คือ Xc(t) = Ac cos (2fct) ขณะที่ Fc คือ carrier base frequency และ Ac คือ carrier amplitude modulator จะรวม carrier กับสัญญาณข้อมูล baseband เพื่อรับสัญญาณอ้างอิงตามต้องการ

ในสัญญาณ FM ความถี่ของสัญญาณจะเปลี่ยนจากสัญญาณ modulation (baseband) ในขณะที่ amplitude ยังคงเหมือนเดิม ในสัญญาณ AM ตอนนี้เรารู้ว่ามันคือแอมพลิจูด (หรือซอง) ของสัญญาณที่ถูกเปลี่ยนโดยสัญญาณมอดูเลต สัญญาณ FM สามารถสรุปได้ดังนี้

1. ความกว้างของสัญญาณ modulation กำหนดจำนวนความถี่ ที่เปลี่ยนจากความถี่กลาง
2. ความถี่ของสัญญาณ modulation กำหนดออัตราการเปลี่ยนความถี่จากความถี่กลาง

3. ความกว้างของสัญญาณ FM เป็นค่าคงที่ตลอดเวลาและเป็นอิสระจากสัญญาณมอดูเลต

Bandwidth ของ FM มีค่าเป็น 10 เท่า ของสัญญาณข้อมูลที่นำมา Modulate

ขบวนการทำงาน

FM Transmitter

The Varactor Modulator circuit

ผลที่ได้จาก FM Modulation

ข้อเสีย ของการมอดูเลตแบบสัญญาณ FM คือ

1. ต้องการแบนด์วิดท์ที่มีขนาดกว้าง เนื่องจากสัญญาณข้อมูลมีหลายความถี่

2. คุณถาพดีกว่าการมอดูเลตแบบ AM แต่การทำงานซับซ้อนกว่า

Demodulation

หมายถึง ขบวนการเปลี่ยนสารสนเทศจากการ Modulate กลับมาสู่ลักษณะเดิม

ในการติดต่อสื่อสารผ่านคอมพิวเตอร์โดยอาศัยสายโทรศัพท์ข้อมูลที่จะส่งจากคอมพิวเตอร์เครื่องหนึ่ง ไปยัง

คอมพิวเตอร์อีกเครื่องหนึ่งนั้น จำเป็นต้องเปลี่ยนแปลงลักษณะของข้อมูลนั้น

จาก analog ไปสู่ digital เสียก่อน เพื่อให้ข้อมูลถูกส่งผ่าน หรือถ่ายทอดไปตามสายโทรศัพท์ เมื่อถึงเครื่องรับ

ปลายสาย เพื่อให้คนอ่านข้อมูลนั้นได้ จำเป็นต้องเปลี่ยนลักษณะของข้อมูลจาก digital มาสู่ลักษณะ analog นี้เรียกว่า demodulation

FM Demodulation

ระบบเอฟเอ็มมีความซับซ้อนในการมอดูเลต ดังนั้นการดีมอดูเลตก็ยากเช่นกัน

การดีมอดูเลตของระบบเอฟเอ็มก็มีหลายวิธีเช่น
1. Quadrater Detector: จะสร้างสัญญาณที่ทำการเลื่อนเฟสของสัญญาณที่รับมาไป 90 องศา รวมทั้งขยาย ขนาดจากนั้นนำไปรวมกับสัญญาณเดิมที่ยังไม่ได้เลื่อนเฟสหนึ่งในรูปแบบที่ได้จากการรวมนี้เป็นสัญญาณข้อมูลดั้งเดิมเมื่อเราเลือกออกมาก็จะได้สัญญาณข้อมูล
2. การแบ่งแยกของ Forester: และ Seeley วิธีนี้ประกอบไปด้วยอิเล็กโทรนิกส์ฟิลเตอร์ ซึ่งทำหน้าที่ลดแอม พลิจูดของบางความถี่ให้สัมพันธ์กันวิธีนี้คล้ายกับเอเอ็มดีมอดูเลตเตอร์โดยเราใช้ฟิลเตอร์ในการแยกสัญญาณ หากฟิลเตอร์มีความเปลี่ยนแปลงโดยตอบสนองโดยตรงกับความถี่ สัญญาณเอาท์พุทจะเป็นสัดส่วนกับความถี่ ของอินพุท

ชนิดการส่งสัญญาณแบบอนาลอกและดิจิตอล

ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับ demodulator FM

รูปแบบพื้นฐานของเครื่องตรวจสอบพิกัดสี่เหลี่ยมผืนผ้าแสดงด้านล่างจะเห็นได้ว่าสัญญาณถูกแบ่งออกเป็นสองส่วน หนึ่งในเหล่านี้จะผ่านเครือข่ายที่มีการเปลี่ยนเฟส 90 °ขั้นพื้นฐานรวมถึงองค์ประกอบของการเปลี่ยนเฟสขึ้นอยู่กับค่าเบี่ยงเบน
สัญญาณต้นฉบับและสัญญาณเฟสเฟสจะถูกส่งผ่านไปยังตัวคูณหรือมิกเซอร์

เอาท์พุทมิกเซอร์ขึ้นอยู่กับความแตกต่างของเฟสระหว่างสัญญาณสองตัวนั่นคือทำหน้าที่เป็นเครื่องตรวจจับเฟสและ สร้างแรงดันไฟฟ้าเอาต์พุตที่เป็นสัดส่วนกับความต่างของเฟสและจากนี้ไปจะมีระดับเบี่ยงเบนสัญญาณ

ข้อดีและข้อเสีย ของเครื่องตรวจจับสี่เหลี่ยมผืนผ้า เครื่องตรวจจับการสี่เหลี่ยมผืนผ้ามีข้อได้เปรียบที่สำคัญสำหรับวงจรจำนวนมาก แต่ด้วยการตัดสินใจใด ๆ

ข้อดีและข้อเสียที่แตกต่างกันจะต้องพิจารณาเมื่อเลือกวงจรสำหรับ

demodulation FM

ข้อดีข้อเสีย

1. มีประสิทธิภาพดีและมีความเป็นเส้นตรง

2. สามารถรวมเข้ากับวงจรรวมได้

3. ต้องการใช้ขดลวด

4. บางแบบอาจต้องมีการตั้งค่าระหว่างการผลิต

ขบวนการทำงาน

Demodulation of FM Signals

การทำงานแบบ Detuned resonant Circuit Detector

สัญญาณเอาท์พุทจะเพิ่มขึ้นและลดลงเมื่อความถี่ของการป้อนข้อมูเปลี่ยนแปลง ตัวอย่างเช่นถ้าความถี่ของสัญญาณขาเข้าเพิ่มขึ้นจุดปฏิบัติการจะเลื่อนไปทางขวาบนแผนภาพ นี้จะทำให้เกิดการเพิ่มขึ้นของ ความกว้างของสัญญาณเอาท์พุท

นี่คือรูปแบบ FM demodulation ที่ง่ายที่สุด ทำงานได้ดี แต่ก็มีข้อเสียเปรียบเล็กน้อย วงจรปรับสัญญาณแบบคู่ขนานโดยเจตนาเพื่อให้ detuned ผู้ให้บริการเกิดขึ้นประมาณครึ่งทางขึ้นของความลาดชันทางซ้ายมือของการตอบสนอง เราจะเห็นว่าความกว้างของสัญญาณขาออกจะเพิ่มขึ้น ลดลงเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงความถี่อินพุต ตัวอย่างเช่นถ้าความถี่ขอสัญญาณขาเข้าเพิ่มขึ้นจุดปฏิบัติการจะขยับไปด้านขวาบนแผนภาพ นี้จะทำให้เกิดการเพิ่มขึ้นในความกว้างของผลผลิตสัญญาณ.

PHASE LOCK LOOP DETECTOR

คือเครื่อง demodulator อื่นที่ใช้วงจร phase comparator มันคือdemodulator ดีมากและมีข้อได้เปรียบที่มีอยู่เป็นตัวเอง มีวงจรรวมดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องตั้งค่าใด ๆ คุณเสียบเข้าและทำงานให้ ด้วยเหตุนี้
จึงมักใช้เป็นโฆษณาในวงกว้าง ผู้รับ มีการบิดเบือนระดับต่ำมาก

ผลการทดลอง

สัญญาณข้อมูล

สัญญาณข้อมูลมอตดูเลชั่นกับคลื่นพาห์และนำไป Amplified โดยสัญญาณ FM ที่ได้นั้น จะมีความถี่ที่แปรผันตรงกับ Amplitude ของสัญญาณข้อมูล

นำสัญญาณที่ได้ไปใส่ในวงจร Amplitude Limitter

นำสัญญาณ FM ที่ได้ไป Demodulation

จากนั้นนำไปผ่าน Low pass filter เพื่อกรองสัญญาณที่มีความถี่น้อยออกมา จะได้สัญญาณข้อมูลที่ส่งมาใน รูปของสัญญาณ FM

สรุปผลการทดลอง

จากการทดลองจะเห็นได้ว่าสัญญาณข้อมูลนั้นมีความถี่ต่ำทำให้ไม่สามารถส่งผ่านไปในแถบความถี่ผ่านได้ จึงต้องมีการ Modulation กับคลื่นพาห์ที่มีความถี่สูง สัญญาณ FM ที่ได้จะมีสัญญาณรบกวนเล็กน้อย

สัญญาณ FM ที่ Demodulation แล้วต้องนำไปผ่านวงจร Lowpass filter เพื่อกรองเอาสัญญาณข้อมูลที่มีความถี่ต่ำออกมา ซึ่งเมื่อกรองสัญญาณออกมาแล้วจะได้แรงดันและความถี่เท่ากับสัญญาณข้อมูลที่ส่งมาก่อนที่จะทำการ Modulation