
【計】 frequency modulation
【計】 FM
make; manufacture; restrict; system; work out
【計】 SYM
【醫】 system
調頻制(Frequency Modulation,簡稱FM)是一種通過改變載波信號的頻率來傳輸信息的調制技術。在調頻系統中,信息信號的幅度變化被轉換為載波頻率的瞬時偏移,而載波的幅度保持不變。這種調制方式具有抗噪聲能力強、信號質量穩定等優勢,廣泛應用于廣播通信、無線數據傳輸等領域。
載波頻率調制
信息信號(如音頻)控制載波頻率的瞬時變化。例如,高頻信息信號會使載波頻率升高,低頻信號則使其降低。數學表達為:
$$ s(t) = A_c cosleft(2pi f_c t + 2pi k_f int_0^t m(tau) , dtauright) $$
其中 (A_c) 為載波振幅,(f_c) 為中心頻率,(k_f) 為頻偏常數,(m(t)) 為調制信號。
抗噪聲性能
與調幅(AM)相比,FM通過限幅器可消除幅度噪聲幹擾,且頻率變化對信道衰減不敏感,顯著提升信號信噪比。
帶寬與頻偏關系
根據卡森公式,FM信號帶寬 (B approx 2(Delta f + f_m)),其中 (Delta f) 為最大頻偏,(f_m) 為調制信號最高頻率。例如,調頻廣播的 (Delta f = 75,text{kHz}),帶寬約 (180,text{kHz})。
中文術語 | 英文術語 | 定義說明 |
---|---|---|
頻偏 | Frequency Deviation | 載波頻率相對于中心頻率的最大偏移量 |
調制指數 | Modulation Index | 頻偏與調制信號頻率的比值((beta = Delta f / f_m)) |
預加重 | Pre-emphasis | 發送端提升高頻分量以優化信噪比 |
捕獲效應 | Capture Effect | 強信號抑制弱信號的接收機特性 |
權威參考來源:
- IEEE通信學會. 無線通信原理 [線上課程]. https://www.comsoc.org/education-training
- 麻省理工學院開放課程. 信號與系統 (MIT OpenCourseWare). https://ocw.mit.edu/courses/6-003-signals-and-systems-fall-2011/
- 《電子工程手冊》第12版, McGraw-Hill出版, 第8章調制技術. ISBN 978-0071829419
- 藍牙技術聯盟. 核心規範v5.2 (Bluetooth SIG). https://www.bluetooth.com/specifications/specs/core-specification-5-2/
調頻制(Frequency Modulation,簡稱FM)是一種通過改變載波信號的頻率來傳遞信息的調制方式。以下是其核心要點:
調頻制全稱頻率調制,其特點是保持載波振幅不變,而讓瞬時頻率隨調制信號(如音頻、數據)線性變化。例如,在調頻廣播中,音頻信號通過改變載波頻率實現傳輸。
直接調頻
直接将調制信號輸入壓控振蕩器(VCO),通過改變振蕩回路中的電抗元件(如變容二極管)參數來實現頻率變化。例如,變容二極管結電容公式為:
$$
C_j = frac{C_0}{(1 + frac{u_r(t)}{U_0})^gamma}
$$
其中$u_r(t)$為反向電壓,$U_0$為偏置電壓,$gamma$為材料系數。
間接調頻
先對調制信號積分,再通過調相電路間接生成調頻信號。這種方法利用調頻與調相的數學關系,降低了對高頻信號源穩定性的要求。
如需更深入的數學推導或電路設計細節,可參考來源中的調頻波方程及變容二極管調頻電路分析。
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