Frequenzmodulationsdefinition
Modulation ist der Prozess, bei dem Informationen aus einer Nachrichtenquelle kodiert werden, um sie für die Übertragung zu optimieren. Frequenzmodulation (FM) ist die Codierung von Informationen in einer Trägerwelle durch Ändern der Momentanfrequenz der Welle. FM-Technologie ist in den Bereichen Computer, Telekommunikation und Signalverarbeitung weit verbreitet.
FAQs
Was ist Frequenzmodulation?
Die Frequenzmodulation ist eine Modulation, bei der die Frequenz der Trägerwelle entsprechend der momentanen Amplitude des modulierenden Signals verändert wird, wobei Phase und Amplitude konstant bleiben. Die Modifikation der Trägerwellenfrequenz wird durchgeführt, um Daten oder Informationen über kleine Entfernungen zu senden.
Der Frequenzmodulationsindex liegt konstant über 1, erfordert eine hohe Bandbreite im Bereich von 200 kHz, arbeitet in einem sehr hohen Frequenzbereich von 88 bis 108 Megahertz, verfügt über eine komplexe Schaltung mit unendlich vielen Seitenbändern und empfängt ein qualitativ hochwertiges Signal mit hoher Klangqualität. Frequenz- und Phasenmodulation sind komplementäre Hauptmethoden der Winkelmodulation, einer Klasse von Trägerfrequenzmodulation, die häufig in Telekommunikationsübertragungssystemen verwendet wird. FM-Signale können entweder durch direkte Frequenzmodulation erzeugt werden, die durch Eingabe einer Nachricht direkt in einen spannungsgesteuerten Oszillator erreicht wird, oder durch indirekte Frequenzmodulation, die durch Integration eines Nachrichtensignals zur Erzeugung eines phasenmodulierten Signals erreicht wird, das dann zur Modulation eines quarzgesteuerten Oszillators verwendet wird, dessen Ergebnis über einen Frequenzvervielfacher übertragen wird, um ein FM-Signal zu erzeugen. Zu den Anwendungsfällen der Frequenzmodulation gehören UKW-Rundfunk, Magnetbandaufzeichnungssysteme, Überwachung von Neugeborenen auf Anfälle per EEG, Radar, seismische Prospektion, Klangsynthese, Telemetrie, Zwei-Wege-Funksysteme und Videoübertragungssysteme.
Frequenzmodulationsgleichung: FM: VFM (t) = Vco sin (2 p t + f)
Amplitudenmodulation gegen Frequenzmodulation
Amplitudenmodulation (AM) ist eine Modulation, bei der die Amplitude der Trägerwelle entsprechend der momentanen Amplitude des modulierenden Signals geändert wird, wobei Phase und Frequenz konstant bleiben. Die Modifikation der Trägerwellenamplitude wird durchgeführt, um Daten oder Informationen über große Entfernungen zu senden.
Der Amplitudenmodulationsindex reicht von 0 bis 1, erfordert eine geringe Bandbreite im Bereich von 10 kHz, arbeitet in mittleren und hohen Frequenzbereichen von 535 bis 1705 Kilohertz, hat eine einfache Schaltung mit nur zwei Seitenbändern und empfängt Signale von geringer Qualität mit schlechter Klangqualität. FM und AM funktionieren auf die gleiche Weise, jedoch unterscheidet sich die Art und Weise, in der ihre Trägerwellen moduliert werden. Bei AM variiert die Stärke des Signals, um Toninformationen aufzunehmen. Bei FM wird die Frequenz, mit der der Strom pro Sekunde die Richtung für das Trägersignal ändert, variiert, um Schallinformationen einzubauen.
Frequenzmodulation in Kommunikationssystemen
Es gibt zwei verschiedene Arten von Frequenzmodulation, die in der Telekommunikation verwendet werden: analoge Frequenzmodulation und digitale Frequenzmodulation.
Bei der analogen Modulation moduliert eine kontinuierlich variierende Sinus-Trägerwelle das Datensignal. Die drei definierenden Eigenschaften einer Trägerwelle – Frequenz, Amplitude und Phase – werden verwendet, um AM-, PM- und Phasenmodulation zu erzeugen. Die digitale Modulation, die entweder als Frequenzverschiebungstaste, Amplitudenverschiebungstaste oder Phasenverschiebungstaste kategorisiert wird, funktioniert ähnlich wie die analoge Modulation, wobei jedoch die analoge Modulation typischerweise für AM-, FM- und Kurzwellensendungen verwendet wird, wobei die digitale Modulation die Übertragung von Binärsignalen (0) beinhaltet und 1).
Frequenzmodulation in der Schwingungsanalyse
Die Schwingungsanalyse ist ein Verfahren zur Messung und Analyse der Pegel und Muster von Schwingungssignalen oder Frequenzen von Maschinen, um abnormale Schwingungsereignisse zu erkennen und den allgemeinen Zustand von Maschinen und deren Komponenten zu bewerten. Schwingungsanalyse ist besonders nützlich bei rotierenden Maschinen, in denen Fehlermechanismen existieren, die Amplituden- und Frequenzmodulationsanomalien verursachen können. Das Demodulationsverfahren kann diese Modulationsfrequenzen direkt erfassen und dient dazu, den Informationsgehalt aus der modulierten Trägerwelle zurückzugewinnen.
Wie hilft OmniSci bei der Überwachung der Frequenzmodulation?
In vielen Telekommunikationsnetzen ist es notwendig, eine Modulation zu implementieren, damit informationstragende Signale durch eine Wellenform dargestellt werden können, die effektiv ein Übertragungsmedium passieren kann. Dieses modulierte Signal wird dann durch Demodulation auf das ursprüngliche informationstragende Signal zurückgeführt. Eine Unterbrechung dieser Übertragung kann auftreten, wenn Anomalien in den modulierten Signalen vorliegen.
Das Erkennen von Signalanomalien oder abnormalen Schwingungsmustern innerhalb enormer Datenmengen ist mit herkömmlichen Lösungen nicht möglich. Mit OmniSci können Telekommunikationsanalysten Netzwerksignalanomalien aus Milliarden von Datensatzzeilen einfach erkennen und visualisieren, wobei Point-and-Click-SQL-Abfragen in Millisekunden zurückgegeben werden.