ООО «Центр Грузовой Техники»

8(812)244-68-92

Содержание

FM модуляторы, FM трансмиттер | kaup24.ee

FM модуляторы, FM трансмиттер

Благодаря новейшим технологиям, мы можем наслаждаться любимой музыкой в своем автомобиле гораздо проще – теперь не нужно инвестировать в звуковую систему, достаточно позаботиться о том, чтобы в транспортном средстве были автомобильные FM-модуляторы. Все работает по очень простому принципу, так как назначение модулятора – давать возможность запускать в транспортном средстве аудиозаписи с любого удобного для Вас устройства. Достаточно подключить его к телефону или MP3-плееру и на протяжении всей поездки Вас будет сопровождать любимая музыка, поэтому если такое решение кажется Вам удобным, остается только решить, какой FM-модулятор приобрести.

В настоящее время на рынке есть FM-модуляторы с USB-разъемом, которые можно подключать к звуковой системе автомобиля (в таком случае важно заранее убедиться в том, что такое же соединение есть в Вашем транспортном средстве), и FM-модуляторы с Bluetooth системой Hands-free, которая позволяет отвечать на важные звонки, не нарушая правила дорожного движения. Звуковое качество качественного FM-модулятора будет

безупречным, поэтому если Вы хотите определиться, какие FM-модуляторы лучше, отзывы и мнения других пользователей помогут Вам принять правильное решение.

Тем, кого интересует FM-модулятор с RDS или любой другой FM-модулятор для iPhone или другого смартфона, мы предлагаем ознакомиться с нашим ассортиментом – FM-модуляторы в электронном магазине Kaup24.ee продаются на очень привлекательных условиях. Предлагаемые здесь цены на FM-модуляторы заставляют задуматься водителей о том, что пора привнести в свою жизнь гораздо больше комфорта – тем более, что для того, чтобы приобрести FM-радиомодулятор, не нужно даже выходить из дома. Возможность заказывать FM-модуляторы через интернет позволяет очень быстро и удобно приобрести это изделие – определитесь, какие FM-модуляторы больше всего соответствует Вашим потребностям, и вскоре мы доставим их по указанному адресу.

Если у Вас мало свободного времени, но хочется позаботиться о поездках, наполненных

отличным звуком и хорошей музыкой, то самой удобной альтернативой для многих будет заказ FM-модулятора через интернет. В нашем ассортименте Вы найдете FM-модуляторы MP3-плееры, FM-модулятор Lemona и предлагаемые другими производителями устройства, которые на протяжении долгих лет будут радовать Вас своим качеством и и позволят максимально использовать возможности, предоставляемые современными технологиями.

Как установить и настроить ФМ-модулятор

У вас есть автомобиль, телефон и вы постоянно слушаете музыку? Тогда вам просто необходимо купить FM-модулятор – гаджет, который позволит слушать музыкальные композиции, через смартфон, непосредственно в авто. Как выбрать правильный Фм-модулятор и на что обратить внимание – все в этой статье.

Фм-трансмиттер является автомобильным гаджетом, предназначение которого – воспроизводить аудиофайлы, записанные на съемный накопитель (флешку)при помощи ФМ-радиоприемника. Принцип работы прост: преобразование выбранных файлов в радиоволны определенных частот, которые улавливает магнитола и воспроизводит как и сигналы радиостанций.

ФМ-модулятор можно назвать личной мини-радиостанцией, которая транслирует только избранную вами музыку.

Огромный плюс такого гаджета то, что он может воспроизвести не только музыку, но и любые другие аудиофайлы. Что будет очень полезно тем, кто изучает иностранные языки или любит слушать аудиокниги.

Помимо этого современным моделям по силам не только воспроизвести музыкальные треки со смартфона, планшета или карты памяти, но и зарядить свое устройство, во время этого.

ФМ-модулятор может иметь компактные размеры и современный внешний вид, дисплей, один или больше разъемов (USB, miniSD, microSD, аудиовыход). Питается прибор от прикуривателя автомобиля, а управлять им можно при помощи кнопок, расположенных на корпусе.

На что обратить внимание при покупке:

  • Совместимость устройства с другими гаджетами.
  • Поддерживаемые аудио форматы.
  • Наличие встроенной памяти или поддержка карт памяти. Эта функция делает эксплуатацию прибора более удобной и легкой.
  • Информативность экрана ФМ-модулятора. Дисплей будет информировать вас о частотах радиоволн или номере музыкальной композиции.
  • Входное напряжение (12 или 24 В).
  • Некоторые FM-модуляторы при помощи Bluetooth-канала позволяют безопасно принять телефонный звонок по громкой связи во время движения.

Устанавливаем и настраиваем FM-трансмиттер

Мало определиться и купить ФМ-модулятор, его еще нужно установить и настроить.

В зависимости от модели ФМ-трансмиттера, вы можете сбрасывать аудио файлы на карту памяти или на само устройство. Правильнее будет размещать музыку в корневой папке, так как гаджет может не читать записи разноуровневых дек.

Перед тем, как установить прибор, стоит проверить исправность прикуривателя, целостность проводки и предохранителей. Так как в случаи неисправности может повредиться новое устройство.

Далее проверяем напряжение в электросети авто, его должно хватить для запуска модулятора. Если неисправностей не обнаружено, можно подсоединить гаджет к гнезду прикуривателя и включить его.

Стандартов по форме или модели прикуривателя не существует, они могут быть какими угодно, так же как и дизайн авто. Для комфортного использования устройство часто оснащено поворотной головкой.

Как настроить ФМ-модулятор

Первым делом совмещаем частоту радиоприемника и FM-модулятора. Частота транслятора меняется при помощи нажатия кнопки «СН» («СН+/СН-»). Такая же частота устанавливается и на приемнике магнитолы. Их совпадение является обязательным условием работы.

Выбирая частоту для трансляции сигнала, старайтесь выбрать диапазон, который не занят радиостанциями. Иначе они будут создавать помехи, что испортит качество приема и звучание.

Ассортимент ФМ-модуляторов, которые предлагает Gelius

Компания Gelius, уже не один год занимается реализацией качественных аксессуаров (в том числе и автомобильных) по доступным ценам. Основную ставку компания делает на инновационные технологии в сочетании с современным дизайном.

Преимущества:

  • Надежный прочный корпус;
  • Компактный размер;
  • Возможность подсоединения к телефону посредством Bluetooth;
  • Воспроизведение музыкальных файлов и принятие звонков с телефона по громкой связи;
  • Несколько USB-разъемов позволяют одновременно зарядить планшет или смартфон;
  • Совместимость с напряжением легковых и грузовых автомобилей;
  • Простое интуитивно понятное управление;
  • Возможность работы с флеш-накопителями, TF-картами;

FM-трансмиттер Gelius имеет все необходимые интерфейсы:

  • Bluetooth – для подключения смартфона или планшета;
  • MicroSD слот – для карт памяти;
  • USB – для подключения флеш накопителя;
  • AUX – для подключения MP3 плеера с помощью кабеля 3,5 miniJack.

Популярные модели ФМ-модуляторов:

Трансмиттер Gelius Pro RGB-QC GP-FMT040 питается от автомобильного прикуривателя, и может выполнять функцию зарядного устройства. Фм модулятор имеет USB порт с силой тока 3А, с поддержкой быстрой зарядки, и 1А который чаще используется для воспроизведения треков с флеш накопителя.

Gelius Pro E-Type – fm-трансмиттер для автомобиля с функцией быстрой зарядки и громкой связи. Воспроизводимые форматы: MP3/WMA; LED дисплей

Фм-модулятор Gelius Pro S-Type – устройство с помощью которого можно проигрывать любимые треки с телефона, флешки или карты памяти MicroSD. Сопрягается со смартфоном по bluetooth версии 4.0 либо с помощью кабеля 3,5 AUX. Устройство поддерживает карты памяти MicroSD и Flash накопители объемом до 128Гб.

Фм-модулятор Gelius Pro X-Type – устройство с помощью которого можно проигрывать любимые треки с телефона, флешки или карты памяти MicroSD. FM трансмиттер имеет встроенный микрофон и может использоваться в качестве Hands Free для телефона.

Как видим, FM-модуляторы очень полезные устройства для автомобилистов. Надеемся, эта статья помогла вам разобраться, для чего нужен этот гаджет, c его функциями и возможностями, а также понять какой FM-модулятор будет лучше для вас.

Отзывы о fm-модуляторах — подобрать лучшую модель fm-модулятора на imarket.by

Отзывы о fm-модуляторах — подобрать лучшую модель fm-модулятора на imarket.by Сортировать по рейтингу

Достоинства:

Не поворотный, не мешает. Не дорогой вариант.

Недостатки:

Пульт не всегда срабатывает..

Комментарий:

Работает хорошо! Пультом очень тяжело переключать музыку, удобнее сразу нажать на фм-модулятор! Надеюсь надолго хватит)

A

Достоинства:

Хорошая звукапередача, пульт, эквалайзер.

Недостатки:

1 usb выход, нельзя гнуть

Комментарий:

Отличный модулятор за такую сумму. Качество звука не теряется, есть 5 режимов эквалайзера и громкость самого модулятора, помимо громкости магнитолы. Жаль что идет моноблоком (несгибаемый)

Достоинства:

качество. деньги

Недостатки:

неудобно переключать пультом.

Комментарий:

Не плохой девайс. За такие деньги огонь. Качество тоже хорошее.

Достоинства:

дизайн, usb для зарядки

Недостатки:

не вращается корпус

Комментарий:

Я так и непонял, как модулятор влиет на качество звука из акустики авто. Наверное это как-то связано...Прочитал, что могут быть проблемы с блютуз при использовании - блютуз не использую, с проблемой не сталкивался.Радио ловит, музыку с флешки проигрывает. Из имевшихся в на витрине, только у этого было два usb-порта. Оба заряжают смартфон, конечно, долго, однако поддерживают зарядку и не дают ей упасть, при долгом непосредственном использовании, стабильно. А ещё модулятор очень крепко сидит в прикуривателе. Даже в прикуривателе с разбитыми креплениями - не отваливается. Есть пульт - ребёнок на заднем сидении может помогать папе управлять машиной)

Достоинства:

Небольшой размер и громкая связь.

Недостатки:

Эргономика кнопок на корпусе и пульт так себе.

Комментарий:

Работаю в такси - коллега по цеху отметила отсутствие такого полезного гаджета и подарила к мужскому празднику! Основной плюс - это небольшой размер.Аппарат не теряет связь со смартфоном, связь не пропадает. Громкая связь работает достойно. Периодически ей пользуюсь т.к. рулить необходимо обеими руками! Зарядкой заряжаю планшет и поддерживаю заряд смартфона. Заряжает, конечно, средне по скорости. От сети зарядкой - быстрее. Из минусов – плохо прощупываются кнопки, пульт не особо полезен. В целом, за эти деньги, хорошая модель.

N

Достоинства:

Дизайн, зарядка, AUX, Bluetooth, USB.

Недостатки:

Звук просто отвратительный!

Комментарий:

Купил, повелся на дизайн и набор хорошего функционала. Дизайн хороший, со читается с салоном машины. Сборка хорошая, достаточно грамотно сделана вилка, с резинкой на кончике, она не дает модулятору болтаться и выскакивать из прикуривателя, можно хоть вертикально повесить, он не выпадет. НО! качество звучания никакое, куча шумов, хрипов, после часового прослушивания, я не выдержал и вернул. Думали что брак, перепробовал 4 других, все тоже тоже самое. Обменял на Defender, небо и земля.

Достоинства:

Хороший звук, обратная связь, громкая связь, цена.

Недостатки:

Не нашел.

Комментарий:

Хороший и недорогой. Со смартфоном коннектится быстро. Воспроизводит достаточно чисто - слух не режет. Есть обратная связь: вперед, назад кнопки приводят к переключению треков на телефоне. Если выключил двигатель, на телефоне включается пауза. При запуске он сам соединяется с телефоном и инициирует продолжение проигрывания - очень удобно. Кроме того есть какая- никакая громкая связь: при поступлении вызова во время воспроизведения можно нажать клавишу на сабже и вести беседу. Я слышу, меня слышно (пусть и как в трубе). В общем, можно брать. Тем более дешево.

T

Достоинства:

Хороший звук, дизайн. Относительно не дорогой

Недостатки:

слабая зарядка

Комментарий:

Хорошая модель, покупала через интернет магазин. Простой в использовании, не люблю пульты - здесь все кнопки большие и легко прощупываются на ощупью. С телефоном соединился сразу, проигрывает без прерываний. Порадовало, что при выключении/включении зажигания сам соединяется с телефоном и проигрывает последнюю композицию. Громкой связью особо не пользуюсь, иногда зарядкой. Но заряжает медленно, скорее просто поддерживает

L

Достоинства:

легко настроить, хороший звук, громкая связь

Недостатки:

пока не обнаружила

Комментарий:

Парень подарил на 14 февраля, а то давно жаловалась ,что хочу музыку с телефона слушать на своем стареньком желтом Жуке) Пользуюсь только первый день) Настраивается все легко, кнопки большие, удобно переключать треки во время езды не отвлекаясь от дороги) Звук отличный, соединение не пропадает, а еще оказалось , что тут даже громкая связь есть! Отличный модулятор, всем советую!

G

Достоинства:

- Мощный сигнал. - Хороший звук.

Недостатки:

- Странно работающий рандом. - Экран показывает только частоту трансляции. - Нерабочий USB порт.

Комментарий:

Не советую покупать этот FM модулятор.1. Изображение с работающим экраном не соответствует действительности.На самом деле модулятор не отображает никакой информации, кроме частоты трансляции и номера трека во время его переключения.Ответ производителя: "В данной версии не предусмотрено".Однако на их же сайте картинка с полноценным экраном.2. Случайное воспроизведение работает очень неприятным способом. Модулятор один раз формирует список файлов и впоследствии проигрывает треки только по нему.Т.е., допустим у вас на флешке 1000 треков.Вы включаете случайное воспроизведение, но все равно слушаете одни и те же треки, после каждого включения модулятора.Причем модулятор запоминает конкретную флешку. Т.е. уже ничего сделать нельзя.Для меня это критично.3. Модулятор тормозит при переключении треков. Модулятор другого производителя работает намного быстрее. Никаких пауз при переключении треков.4. Модулятор иногда "похрипывает". Видимо последствия пункта 3.

Отзывы о других товарах

в сравнении

Очистить список сравнения

Присоединяйся!

ООО «Аймаркет Трейд»
Юр. адрес: 220012, РБ, г. Минск, ул. Сурганова, д.27, оф.33
В торговом реестре РБ с 6 февраля 2017 года №366910
УНП: 192743895
Выдано Минским Городским исполнительным комитетом 06.12.2016 г.

ООО «Аймаркет Трейд», УНП: 192743895

Что такое FM, частотная модуляция »Электроника

Частотная модуляция, FM, используется во многих приложениях от радиовещания до связи и предлагает ряд преимуществ по сравнению с другими режимами.


Учебное пособие по частотной модуляции Включает:
Частотная модуляция, FM Индекс модуляции и коэффициент отклонения Боковые полосы FM, полоса пропускания FM демодуляция Детектор наклона FM Детектор отношения FM Детектор Foster Seeley ЧМ демодулятор с ФАПЧ Квадратурный демодулятор МСК ГМСК

Форматы модуляции: Типы и методы модуляции Амплитудная модуляция Фазовая модуляция Квадратурная амплитудная модуляция


Хотя изменение амплитуды радиосигнала является наиболее очевидным методом его модуляции, это ни в коем случае не единственный способ.Также можно изменить частоту сигнала, чтобы получить частотную модуляцию или FM. Частотная модуляция широко используется на частотах выше 30 МГц, и особенно хорошо известна тем, что она используется для радиовещания в диапазоне УКВ FM.

Хотя это может быть не так просто, как амплитудная модуляция, тем не менее частотная модуляция, FM, дает некоторые явные преимущества. Он способен обеспечивать прием почти без помех, и именно по этой причине он был принят для звукового вещания на УКВ.Эти передачи могут предлагать высококачественный звук, и по этой причине частотная модуляция гораздо более популярна, чем более старые передачи в длинных, средних и коротких диапазонах волн.

Помимо широкого использования для высококачественного аудиовещания, FM также используется для различных систем двусторонней радиосвязи. Будь то для стационарных или мобильных систем радиосвязи или для использования в портативных приложениях, FM широко используется на УКВ и выше.

Недорогое FM-радиовещание

Что такое частотная модуляция, FM?

Для генерации частотно-модулированного сигнала частота несущей радиосигнала изменяется в соответствии с амплитудой входящего аудиосигнала.

Частотная модуляция, FM

Когда аудиосигнал модулируется на несущую радиочастоту, новый радиочастотный сигнал перемещается вверх и вниз по частоте. Величина, на которую сигнал перемещается вверх и вниз, важна. Он известен как отклонение и обычно обозначается как отклонение в килогерцах. Например, сигнал может иметь отклонение плюс и минус 3 кГц, то есть ± 3 кГц. В этом случае несущая перемещается вверх и вниз на 3 кГц.

Радиовещательные станции в УКВ-диапазоне частотного спектра между 88.5 и 108 МГц используют большие значения девиации, обычно ± 75 кГц. Это известно как широкополосный FM (WBFM). Эти сигналы способны поддерживать передачу высокого качества, но занимают большую полосу пропускания. Обычно для каждой широкополосной FM-передачи допускается 200 кГц. Для коммуникационных целей используется меньшая пропускная способность. Узкополосный FM (NBFM) часто использует значения девиации около ± 3 кГц.

Это узкополосный FM, который обычно используется для приложений двусторонней радиосвязи. Имея более узкую полосу, она не может обеспечить высокое качество широкополосной передачи, но это не требуется для таких приложений, как мобильная радиосвязь.

Типичный небольшой портативный FM-приемопередатчик радиосвязи

Демодуляция частоты

Как и в случае с любой другой формой модуляции, необходимо иметь возможность успешно демодулировать ее и восстановить исходный сигнал. FM-демодулятор может называться различными именами, включая FM-демодулятор, FM-детектор или FM-дискриминатор.

Существует несколько различных типов FM-демодуляторов, но все они позволяют преобразовывать изменения частоты входящего сигнала в изменения амплитуды на выходе.Обычно они подаются на аудиоусилитель или, возможно, на цифровой интерфейс, если данные передаются по системе.


Модуляторы FM

Существует множество различных методов, которые можно использовать для генерации частотно-модулированных сигналов.

  • Генератор на варакторном диоде: Этот метод просто требует использования варакторного диода, помещенного в настроенную цепь схемы генератора. Можно даже использовать варакторный диод в схеме кварцевого генератора.Обычно при повторном использовании кварцевых генераторов сигнал необходимо умножить по частоте, и можно достичь только узкополосной ЧМ.
  • Контур фазовой автоподстройки частоты: Контуры фазовой автоподстройки частоты обеспечивают превосходный метод генерации частотной модуляции. Часто необходимо тщательно управлять ограничениями внутри цикла, но после того, как это сделано, это обеспечивает отличное решение.

Преимущества и недостатки частотной модуляции

Как и у любой формы модуляции, у ее использования есть несколько преимуществ и недостатков.Это необходимо учитывать, прежде чем принимать какое-либо решение или выбор относительно его использования:

Преимущества частотной модуляции, FM:

  • Устойчивость к шуму: Одним из особых преимуществ частотной модуляции является ее устойчивость к изменениям уровня сигнала. Модуляция осуществляется только в виде вариаций частоты. Это означает, что любые изменения уровня сигнала не повлияют на аудиовыход при условии, что сигнал не упадет до уровня, с которым приемник не сможет справиться.В результате это делает FM идеальным для приложений мобильной радиосвязи, в том числе более общей двусторонней радиосвязи или портативных приложений, где уровни сигнала могут значительно различаться. Другое преимущество FM - устойчивость к шумам и помехам. По этой причине FM используется для высококачественного вещания.
  • Простота применения модуляции на ступени малой мощности передатчика: Еще одно преимущество частотной модуляции связано с передатчиками.Можно применить модуляцию к каскаду малой мощности передатчика, и нет необходимости использовать линейную форму усиления для увеличения уровня мощности сигнала до его конечного значения.
  • Можно использовать эффективные РЧ-усилители с частотно-модулированными сигналами: Можно использовать нелинейные РЧ-усилители для усиления FM-сигналов в передатчике, и они более эффективны, чем линейные, необходимые для сигналов с любой амплитудой вариации (e.грамм. AM и SSB). Это означает, что для данной выходной мощности требуется меньший заряд батареи, и это делает использование FM более целесообразным для портативных приложений двусторонней радиосвязи.

Преимущества частотной модуляции, FM:

  • FM имеет более низкую спектральную эффективность, чем некоторые другие форматы модуляции: Некоторые форматы фазовой модуляции и квадратурной амплитудной модуляции имеют более высокую спектральную эффективность для передачи данных, чем частотная манипуляция, форма частотной модуляции.В результате большинство систем передачи данных используют PSK и QAM.
  • Требуется более сложный демодулятор: Одним из незначительных недостатков частотной модуляции является то, что демодулятор немного сложнее и, следовательно, немного дороже, чем очень простые диодные детекторы, используемые для AM. Однако в наши дни это гораздо менее серьезная проблема, потому что многие радиоинтегральные схемы включают встроенный частотный демодулятор.
  • Некоторые другие режимы имеют более высокую спектральную эффективность данных: Некоторые форматы фазовой модуляции и квадратурной амплитудной модуляции имеют более высокую спектральную эффективность для передачи данных, чем частотная манипуляция, форма частотной модуляции. В результате большинство систем передачи данных используют PSK и QAM.
  • Боковые полосы простираются до бесконечности в обе стороны: Боковые полосы для FM-передачи теоретически простираются до бесконечности. Обычно они важны для передач с широкополосной частотной модуляцией, хотя и малы для узкополосной ЧМ. Чтобы ограничить полосу пропускания передачи, часто используются фильтры, которые вносят некоторое искажение сигнала. Обычно это не слишком большая проблема, хотя следует позаботиться о том, чтобы включить эти фильтры для широкополосной ЧМ и убедиться, что они правильно спроектированы.

Как появился FM

На заре развития радио статические помехи были серьезной проблемой, и все пытались уменьшить влияние статических помех за счет уменьшения полосы пропускания - таким образом, приемник улавливал меньше шума.

Американский инженер Эдвин Армстронг исследовал эту проблему и выяснил, может ли частотная модуляция, а не амплитудная модуляция, дать преимущество.

Примерно в 1928 году Армстронг начал разрабатывать концепцию использования FM, и вместо того, чтобы сокращать полосу пропускания, он ее увеличил.

Многие не соглашались с идеями Армстронга по разным причинам. Он обратился в RCA, и, хотя они были впечатлены, они сосредоточились на телевидении и не хотели отвлекать какие-либо ресурсы на новую форму вещания.

После многих трудностей Армстронг в 1939 году запустил собственную радиостанцию, чтобы продемонстрировать эффективность FM. Для размещения этой и других станций, следующих за FCC, выделена полоса частот от 42 до 50 МГц.Вскоре последовали и другие, но после войны FCC в США изменила выделенную полосу частот на известную сегодня между 88 и 108 МГц. Несмотря на то, что вначале было немного больно, потому что было продано несколько сотен тысяч радиостанций, группа была принята во всем мире, и это диапазон УКВ FM, который мы знаем сегодня.

После того, как FM стал средой для высококачественного вещания, он быстро развился.

В дополнение к этому, вид узкополосного FM стал популярным для мобильной связи в диапазонах УКВ и УВЧ.Природа FM означала, что колебания силы сигнала не влияли на работу почти так сильно, как если бы это был сигнал AM.

Индекс модуляции и коэффициент отклонения

При использовании частотно-модулированного сигнала очень полезно иметь меру того, что фактически является уровнем модуляции.

Это полезно при определении параметров, например, является ли сигнал узкополосным или широкополосным частотно-модулированным сигналом. Это также очень полезно для обеспечения того, чтобы все передатчики или приемники в системе были настроены на соответствие стандартизованному уровню модуляции, поскольку он влияет на такие параметры, как ширина полосы приемника, разнос каналов и тому подобное.

Для определения уровня модуляции используются цифры, известные как индекс модуляции и коэффициент отклонения.


Диапазон FM

Одним из ключевых элементов FM-сигнала является его полоса пропускания. При любом частотно-модулированном сигнале боковые полосы выходят в обе стороны. Они на самом деле простираются до бесконечности, но их интенсивность спадает. К счастью, можно ограничить полосу пропускания FM-сигнала без чрезмерного ухудшения его качества.

Частотная модуляция широко используется во многих областях радиотехники, включая радиовещание и области двусторонней радиосвязи.В этих приложениях можно эффективно использовать его особые преимущества.

В то время как другие формы модуляции используются во многих областях, FM по-прежнему обеспечивает высочайшее качество для радиовещания, а также множество преимуществ для других форм связи.

Другие важные темы по радио:
Радиосигналы Типы и методы модуляции Амплитудная модуляция Модуляция частоты OFDM ВЧ микширование Петли фазовой автоподстройки частоты Синтезаторы частот Пассивная интермодуляция ВЧ аттенюаторы RF фильтры Радиочастотный циркулятор Типы радиоприемников Радио Superhet Избирательность приемника Чувствительность приемника Обработка сильного сигнала приемника Динамический диапазон приемника
Вернуться в меню тем радио. . .

Частотная модуляция (FM) - NI

Основной принцип FM состоит в том, что амплитуда аналогового сигнала основной полосы частот может быть представлена ​​немного другой частотой несущей. Мы представляем эту взаимосвязь на графике ниже.


Рисунок 1. Частотная модуляция

Как показано на этом графике, различные амплитуды сигнала основной полосы частот (показаны белым цветом) относятся к конкретным частотам сигнала несущей (показаны красным).Математически мы представляем это, описывая уравнения, которые характеризуют FM.

Во-первых, мы представляем наше сообщение, или сигнал основной полосы частот, простым обозначением m (t) . Во-вторых, мы представляем синусоидальную несущую уравнением:

x c (t) = A c cos (2πf c t) .

Фактический математический процесс для модуляции сигнала основной полосы частот m (t) на несущую требует двухэтапного процесса.Во-первых, сигнал сообщения должен быть интегрирован по времени, чтобы получить уравнение для фазы относительно времени, θ (t). Эта интеграция обеспечивает процесс модуляции, поскольку фазовая модуляция довольно проста с типичной схемой I / Q-модулятора. Ниже приводится описание блок-схемы FM-передатчика.


Рис. 2. Блок-схема FM-передатчика

Как показано на приведенной выше блок-схеме, интегрирование сигнала сообщения приводит к уравнению для фазы относительно времени.Это уравнение определяется следующим уравнением:

, где k f - частотная чувствительность. Опять же, результирующая модуляция, которая должна произойти, - это фазовая модуляция, которая включает изменение фазы несущей с течением времени. Этот процесс довольно прост и требует квадратурного модулятора, показанного ниже.


Рисунок 3. Квадратурный модулятор

В результате фазовой модуляции результирующий FM-сигнал, s (t) , теперь представляет собой частотно-модулированный сигнал. Это уравнение показано ниже.

, где м (τ) = M cos (2πf м τ) . Проще говоря, мы также можем представить это уравнение как:

Частотная модуляция - обзор

51.4.5 Методы модуляции

До настоящего времени на выбор метода модуляции для использования в спутниковой связи большое влияние оказывала стоимость мощности несущей, достигающей приемной антенны. Эта стоимость имеет тенденцию к снижению, в частности, по мере того, как начинают использоваться спутники с более высоким коэффициентом усиления антенны, но другое ограничение на уровни мощности нисходящего канала, вероятно, останется, пока большая часть спектра, выделенного для космических служб, используется совместно с наземными службами радиосвязи, которые имеют равные статус распределения.Несмотря на низкие уровни шума приемника, достижимые даже с помощью недорогих приемников земных станций, методы модуляции должны подходить для работы при относительно низком отношении несущей к шуму. Амплитудная модуляция никогда не используется для аналоговых сигналов, а для цифровых сигналов редко используются фазовый сдвиг высокого порядка и гибридная модуляция. Однако методы модуляции, которые допускают более низкие отношения несущей предварительного демодулятора к шуму (C / N), как правило, требуют более широкой полосы пропускания для данной информационной емкости. Таким образом, параметры модуляции следует оптимизировать для каждой ситуации, чтобы обеспечить максимальное использование пропускной способности транспондера.

Частотная модуляция чаще всего используется для сигналов, которые излучаются в аналоговой форме, и обычно имеет относительно высокий индекс модуляции. В идеале индекс модуляции и, следовательно, ширина полосы, занимаемая до демодуляции, и уровень мощности несущей выбираются так, чтобы:

1.

Порог демодулятора в условиях ясного неба (то есть при отсутствии поглощение сигнала в тропосфере) будет превышено на несколько децибел (в зависимости от требуемых запасов дождя и реализации), и необходимое отношение сигнал / шум постдемодулятора (S / N) будет достигаться в течение указанной пропорции времени.

2.

Мощность и полоса пропускания, доступные от транспондера для несущей и любых других несущих, которые может ретранслировать транспондер, будут заняты, когда транспондер будет полностью загружен.

Выбор включает рассмотрение многих характеристик спутниковой сети, наиболее важной из которых, вероятно, является добротность (G / T) комбинаций антенн и приемников различных задействованных земных станций.

FM с широким отклонением широко используется для аналоговых телевизионных сигналов и многоканальных телефонных агрегатов с частотным разделением каналов (FDM).При использовании для одиночных речевых каналов ценная экономия энергии может быть получена за счет подавления несущей, когда говорящий молчит. Концентрация спектральной энергии в окрестности несущей частоты FM-сигнала может потребовать применения формы волны рассеяния несущей энергии к основной полосе частот телевизионного излучения или высокопроизводительного телефонного излучения FDM, чтобы удовлетворить упомянутому ранее ограничению PFD, если распределение частот нисходящей линии связи используется совместно с наземными радиослужбами.

Для цифровых сигналов чаще всего используется фазовая манипуляция (PSK), 2-фазная или 4-фазная. Для 2-фазной PSK отношение C / N в чистом небе 8,4 дБ, плюс небольшой дождь и запас реализации, достаточно, а для 4-фазной PSK это отношение должно быть на 3 дБ больше. Однако некоторая форма прямого исправления ошибок (FEQ часто используется, особенно когда G / T приемников земных станций низкое, и это позволяет удовлетворительно работать со значительно более низким отношением C / N. Такие излучения переносят все виды цифровых сигналов, от одиночных речевых каналов до многоканальных телефонных агрегатов с мультиплексированием с временным разделением (TDM) и систем передачи данных с широким диапазоном скоростей передачи информации до сигналов цифрового телевидения, хотя последние обычно подвергаются некоторой форме обработки видеосигнала с уменьшением скорости передачи битов.

Широкополосные цифровые излучения могут иметь сильные спектральные линии в условиях холостого хода цепи, и может потребоваться добавить к модулирующему сигналу на передающей земной станции псевдослучайную последовательность, которая будет вычтена на приемной земной станции, чтобы рассеять их. линий, если частотное распределение нисходящей линии связи используется совместно с наземными радиослужбами. Когда G / T приемных земных станций очень мало, как это может быть в некоторых сетях терминалов с очень малой апертурой (VSAT), может оказаться предпочтительным распределить спектральную энергию несущей с использованием модуляции с расширенным спектром со скачкообразной перестройкой частоты.

Использование Android в качестве FM-передатчика | Small Business

Мобильные устройства Android обеспечивают доступ к Интернету в дороге и даже могут воспроизводить ваши любимые песни на автомобильной стереосистеме. С помощью нескольких простых настроек ваше устройство Android можно превратить в FM-передатчик, что позволит ему воспроизводить сохраненную музыку через аудиосистему вашего автомобиля. Существует несколько методов преобразования для различных марок и моделей автомобильных стереосистем.

Bluetooth

Если в вашей автомобильной стереосистеме есть опция потоковой передачи Bluetooth A2DP, вы можете просто перевести устройство Android в режим обнаружения, ввести соответствующий код сопряжения и установить для радиоприемника Bluetooth.Теперь вы можете воспроизводить музыку, сохраненную на Android, через автомобильное радио, хотя время от времени могут возникать помехи, если вы не найдете самую сильную доступную FM-частоту.

Передатчики

Внешний FM-передатчик, который подключается к вашему устройству Android через разъем для наушников 3,5 мм, будет транслировать через стереосистему через доступные FM-частоты. Внешние передатчики обычно представляют собой недорогое решение, но они вряд ли являются надежными: такие факторы, как погода, окружающая топография, мощность частоты и даже расположение антенны вашего автомобиля, могут создавать помехи для сигнала, что приводит к статическому и нестабильному качеству звука.

Модуляторы

Будучи по своей сути подобным FM-передатчику, FM-модулятор обеспечивает превосходные характеристики, не опасаясь статического электричества. В отличие от внешнего передатчика, который подключается к вашему Android и посылает сигналы на ваш стереоресивер, модулятор подключается непосредственно к антенному порту вашей стереосистемы и антенной антенне вашего автомобиля. Модулятор обеспечивает несколько частот FM специально для передач Android и передает их на автомобильную стереосистему через кабель, что устраняет все опасения по поводу статического электричества.

Рекомендации

Большинство внешних передатчиков и модуляторов требуют загрузки и установки указанного приложения на Android. Хотя такие приложения обычно бесплатны, вам нужно будет приобрести оборудование FM-передатчика разработчика, такое как сам внешний передатчик, чтобы приложение могло пригодиться. И хотя преобразование вашего Android-устройства в FM-передатчик может передать сохраненную музыку в автомобильную стереосистему, это должно оставаться последним средством просто из-за иногда плохого качества звука.Если ваша автомобильная стереосистема оснащена портом Aux-In, подключение 3,5-мм стереокабеля Aux к разъему для наушников Android обеспечит наилучшее качество звука. Производители также делают адаптеры для кассет, которые подключаются к Android через провод. Адаптер, который выглядит как стандартная аудиокассета, вставляется в кассетный проигрыватель автомобильной стереосистемы, чтобы вы могли слышать музыку вашего Android через динамики стереосистемы.

Ссылки

Биография писателя

Уильям Линч в течение последних пятнадцати лет работал писателем-фрилансером, работая для различных веб-сайтов и публикаций.В настоящее время он обучается по программе магистра искусств по написанию популярной художественной литературы в Университете Сетон-Хилл. Он надеется однажды стать писателем-детективом.

Новый высокопроизводительный цифровой FM-модулятор и демодулятор для программно-определяемого радио и его реализация на ПЛИС

В этой статье рассматривается реализация высокопроизводительного FM-модулятора и демодулятора на ПЛИС для программно-определяемой радиосистемы (SDR). Отдельные компоненты предлагаемого FM-модулятора и демодулятора были оптимизированы таким образом, что общая конструкция состоит из высокоскоростных, оптимизированных по площади и маломощных функций.Модулятор и демодулятор содержат оптимизированный прямой цифровой синтезатор частоты (DDFS), основанный на методе четвертьволновой симметрии для генерации несущей частоты с динамическим диапазоном без паразитных составляющих (SFDR) более 64 дБ. Модулятор FM использует конвейерную версию DDFS для поддержки повышающего преобразования в цифровой области. Предлагаемые FM-модулятор и демодулятор были реализованы и протестированы с использованием ПЛИС XC2VP30-7ff896 в качестве целевого устройства и могут работать на максимальной частоте 334.5 МГц и 131 МГц, включая примерно 1,93 К и 6,4 К эквивалентных вентилей для FM-модулятора и FM-демодулятора соответственно. После применения входного сигнала треугольной формы 10 кГц и установки системной тактовой частоты на 100 МГц с помощью Xpower была рассчитана мощность. Модулятор FM потребляет мощность 107,67 мВт, в то время как демодулятор FM потребляет мощность 108,67 мВт для того же входа, работающего с той же скоростью передачи данных.

1. Введение

В распространенных приложениях аудиовещания, таких как стандарты частного мобильного радио (PMR) и цифрового наземного аудиовещания (DAB-T), для передачи голоса требуется превосходная четкость и стабильность источника.Схема частотной модуляции (FM) используется в большинстве этих стандартов. Традиционно для генерации FM-сигнала использовались некоторые аналоговые компоненты для поддержки стандартов аудиовещания. Но возникли трудности с аналоговой схемой модуляции ЧМ из-за использования генератора, управляемого напряжением (ГУН). Используя ГУН, очень трудно получить хорошую четкость, а также стабильность источника в FM-модулированном или демодулированном сигнале, поскольку ГУН страдает отсутствием линейности в желаемом диапазоне частот.Таким образом, цифровая реализация схемы модуляции FM эволюционировала, чтобы заменить традиционный аналоговый аналог. В настоящее время для получения превосходных характеристик и хорошей четкости голоса в любой системе аудиовещания широко используется метод цифровой FM-модуляции и демодуляции. Чтобы обеспечить линейность во всем частотном диапазоне, разработчики решили заменить ГУН на DDFS, иногда называемый генератором с числовым управлением (NCO). Значительные исследования были выполнены по различным архитектурам цифровых FM модулятор.В некоторых из них делается упор на уменьшение эффекта искажения шума квантования, который возникает из-за битового разрешения на входе и выходе DDFS [1]. Некоторые из них рассматривали оптимизацию площади и низкое энергопотребление [2–4] в качестве основной цели. В данной работе один высокоскоростной цифровой FM-модулятор с низким энергопотреблением и уменьшенной площадью был реализован в устройстве FPGA для поддержки системы аудиовещания в системе программно-определяемого радио (SDR).

Существуют различные архитектуры [5–14] для реализации цифрового FM-демодулятора в одном кристалле, хотя их производительность в основном ограничена точностью обработки аналогового сигнала.Основные принципы FM-демодуляции заключаются в том, как точно отличить небольшое отклонение частоты модулированного FM-сигнала от его центральной частоты. Метод ФАПЧ - один из популярных методов демодуляции ЧМ. Его можно легко реализовать в интегрированных формах, но внезапное отклонение от его свойства линейности ГУН в некоторых частях частотного диапазона ухудшает общую производительность системы. Цифровые ФАПЧ представляют собой лучшее возможное решение для преодоления некоторых узких мест аналоговых ФАПЧ [15].Из-за этого в существующих FM-демодуляторах цифровая фазовая автоподстройка частоты (DPLL) в основном используется для выполнения частотной дискриминации. DPLL отслеживает изменения фазы и частоты принимаемого сигнала. Существуют также некоторые другие методы, с помощью которых частота может быть вычислена из отношения синфазной (I) и квадратурной (Q) составляющих. Современная связь вращается вокруг высокоскоростной передачи и приема данных с высокой скоростью. Реализация FM-демодуляторов в DSP на основе DPLL часто не отвечает таким строгим требованиям системы беспроводной связи.Альтернативное решение - реализовать его в FPGA из-за его гибкости и модульности. Маломощный и высокоскоростной линейный цифровой ЧМ-демодулятор с уменьшенной площадью, использующий технологию DPLL [5, 6], был реализован для разработки системы SDR. В этой работе были выполнены покомпонентные улучшения, чтобы получить компактную архитектуру, более быстрые системные часы и добиться меньшего энергопотребления по сравнению с существующими реализациями цифрового FM-демодулятора. В приложениях SDR ключевая проблема - меньшая площадь и низкое энергопотребление с поддержкой высокой скорости передачи данных.Ориентируясь на приемопередатчик беспроводной связи на основе SDR следующего поколения, в этой работе все основные компоненты FM-демодулятора на основе DPLL полностью оптимизированы без потери выходных характеристик системы по сравнению с предыдущими реализациями FM-демодулятора на основе DPLL.

Настоящая статья выглядит следующим образом. В разделе 2 описываются принцип и архитектура FM-модулятора и FM-демодулятора на основе DPLL, а также архитектура отдельных компонентов FM-модулятора и FM-демодулятора на основе DPLL, а в разделе 3 представлены результаты реализации FPGA с точки зрения результатов синтеза, результатов моделирования, Приведены результаты проверки на кристалле и результаты сравнения.Выводы приведены в разделе 4.

2. Архитектура цифрового FM-модулятора и FM-демодулятора на основе DPLL
2.1. Модулятор FM

В методе модуляции FM, который представляет собой разновидность методов угловой модуляции, мгновенная частота несущего сигнала изменяется линейно с модулированным сигналом сообщения основной полосой частот следующим образом: где - амплитуда несущей, - несущая частота, - константа девиации частоты.Архитектура модулятора FM показана на рисунке 1.


Модулятор FM состоит из (1) генератора данных FM, (2) интерполятора с коэффициентом интерполяции 32, (3) аккумулятора и (4). ) блок DDFS. Сигнал FCW использовался для генерации различных несущих частот. Блок накопителя складывает мгновенную частоту входного аудиосигнала с выбранной несущей частотой. И, наконец, блок DDFS принимает эту частоту как вход и генерирует FM-модулированный сигнал.Архитектура блока DDFS обсуждалась в следующем разделе.

(1) Генератор данных FM
Обычно схема модуляции FM используется для поддержки обработки звука в системе аудиовещания. Обычно аудиосигнал обрабатывается в диапазоне от 44 кбит / с до 320 кбит / с. Входные данные FM дискретизируются на каждой тактовой частоте символа FM и сохраняются в регистре для дальнейшей обработки. Оцифрованные входные данные проходят через последовательно-параллельный преобразователь для генерации 8-битных входных данных FM.Архитектура генератора данных FM показана на рисунке 2.


(2) Интерполятор
Блок интерполятора используется в модуляторах FM для получения лучшего уровня мощности для передачи FM. В этой работе коэффициент интерполяции 32 был использован между двумя последовательными выборками звука. Схемы сначала вычисляют разность, а затем делят остаток на 32. Чтобы выполнить деление на 32, новые входные данные FM сдвигаются на один бит до и на четыре бита после вычитания.Затем к выходным данным добавляются предыдущие входные данные для каждого тактового сигнала символа. Для аппаратного выполнения операции интерполяции требуются один вычитатель, один сумматор и несколько регистров. Архитектура интерполятора показана на рисунке 3.


Спектральная плотность мощности разработанного FM модулятора показана на рисунке 4.


2.2. ЧМ-демодулятор на основе DPLL

Работа цифровой схемы фазовой автоподстройки частоты как важного компонента ЧМ-демодулятора была задумана в начале 1970-х годов [16, 17]. Входной частотно-модулированный сигнал можно выразить следующим образом: Механизм обратной связи ФАПЧ заставляет DDFS генерировать синусоидальный сигнал с той же частотой, что и у, где Выходной сигнал фазового детектора, который является продуктом этих двух сигналов, определяется с использованием знакомой тригонометрической идентичности: где - коэффициент усиления фазового детектора. Первое слагаемое в (4) соответствует высокочастотной составляющей.Второй член соответствует разности фаз между и. Разность фаз, то есть между модулированным сигналом и несущей, дает желаемый исходный сигнал с частотой.

Единственный наиболее важный момент, который необходимо учитывать при проектировании ФАПЧ, заключается в том, что это система с обратной связью и, следовательно, она характеризуется математически теми же уравнениями, которые применяются к другим более традиционным системам управления с обратной связью. Математическая модель цифровой системы ФАПЧ может быть получена для анализа переходных и установившихся характеристик.Блок-схема типичной цифровой системы ФАПЧ в области [18] (дискретная область) и ее преобразование в области [19] (непрерывное время) показаны на рисунке 5.


Передаточная функция системы равна Система DPLL второго порядка улучшает характеристики контура с точки зрения скорости и диапазона захвата по сравнению с системой DPLL первого порядка. Поэтому используемая здесь система DPLL относится к системе второго порядка. Кривая отклика на единичный скачок получается с использованием MATLAB для системы, показанной на рисунке 6.Из рисунка видно, что система устойчива с выбросами в переходном состоянии.


Полный FM-приемник состоит из основных строительных блоков, как показано на рисунке 7. FM-приемник состоит из четырех основных частей: (1) фазовый детектор (PD), (2) контурный фильтр (LF), (3) Прямой цифровой синтезатор частоты (DDFS) и (4) КИХ-фильтр.


3. Фазовый детектор

Фазовый детектор используется для обнаружения фазовой ошибки между входящим частотно-модулированным сигналом от АЦП и выходной частотой, генерируемой DDFS. Для этой операции нужен один регистр и один модуль умножения. Вместо знакового арифметического умножителя используется модифицированная архитектура умножителя дерева Уоллеса, закодированного в кабине Radix-4 [20–22]. Эта архитектура была выбрана потому, что она уменьшает количество частичных произведений для процесса умножения битов. Обычно в умножителе Бута с основанием 4, необходимо выполнить три основных шага: (1) сгенерировать сокращенное частичное произведение в соответствии с алгоритмом Бута, (2) уменьшить количество добавлений частичного произведения и, наконец, (3) используйте высокоскоростной сумматор, например сумматор с упреждающим переносом (CLA), для последних двух строк частичного дерева продукта.Для операции знакового умножения схема расширения знака была объединена с алгоритмом Бута, который известен как модифицированный алгоритм Бута. Для умножения с использованием алгоритма Бута, модифицированного по основанию 4, три бита части умножителя будут сгруппированы и закодированы в один из согласно таблице 1.

Модифицированный кодировщик Бута, показанный на рисунке 8 (а), реализован с использованием некоторых логических вентилей. Частичные продукты генерируются с использованием декодера Booth, как показано на рисунке 8 (b). Блок-схема закодированного Бутом множителя дерева Уоллеса [21] показана на рисунке 9.



При генерации частичных произведений из модифицированного декодера кабины мы следовали принципу предотвращения расширения знаков Фадави-Ардекани [23]. Структура Wallace Tree Carry Save Adder [24] использовалась для добавления с параллельным способом, пока не остались последние две строки. Последние две строки были добавлены с помощью очень высокоскоростного сумматора с упреждающим переносом (CLA) для получения окончательного результата умножения.Архитектура в виде блок-схемы спроектированного умножителя 8 × 8 бит с использованием модифицированного алгоритма Бута показана на рисунке 9. Здесь множимое и множитель на входе кодируются кодером Бута для генерации кодированного сигнала, который используется декодером Бута для сгенерируйте частичный термин продукта, взяв в качестве входных данных. После создания всех частичных произведений дерево Уоллеса выполняет операцию сложения параллельно. Наконец, CLA используется для завершения процедуры умножения двух 8-битных чисел.

4. Петлевой фильтр

Петлевой фильтр, который является фильтром нижних частот первого порядка, используется для удаления высокочастотных составляющих выходного сигнала фазового детектора, заданного формулой (4). На рисунке 10 показана блок-схема петлевого фильтра первого порядка, используемого в системе FM-демодулятора на основе DPLL. Передаточная функция контурного фильтра определяется выражением


Уравнение (6) может быть реализовано аппаратно путем сложения выходного сигнала фазового детектора (PD_OUT) и выходного сигнала регистра, умноженного на коэффициент, который выбирается для обеспечения стабильности системы.Умножение на коэффициент 1/16 было реализовано 4-битным сдвигом вправо вместо умножителя.

5. Прямой цифровой синтезатор частоты

DDFS находит широкое применение в качестве компонента в современных системах связи, радиодетекторах, радиоэлектронной борьбе, высокоточных системах измерения и высокоточных биомедицинских приложениях. DDFS принимает произвольную частоту в качестве его опорной частоты в зависимости от управления частотой слова и генерирует одну или несколько частот. Архитектура DDFS впервые была приведена в [25].Арифметические операции, необходимые для построения DDFS, представляют собой сумматор фазы, который генерирует фазу для генерации косинусоидального сигнала, и преобразователь фазы в амплитуду. Различные исследования были выполнены для разработки высокопроизводительной схемы для преобразования фазы в амплитуду, как описано в [26–28]. Метод ПЗУ с четвертьволновой симметрией очень полезен там, где используется очень низкое фазовое разрешение [29]. Было предложено много методов сжатия ПЗУ, но для бита с низким разрешением эти методы не подходят, поскольку они максимизируют ошибку.Этот DDFS был разработан для синтеза сигналов в FM-демодуляторе на основе DPLL. DDFS на основе ПЗУ была разработана для использования в демодуляторе FM на основе DPLL. В демодуляторе FM на основе DPLL квадратурный вывод DDFS не требуется. В связи с этим считается, что архитектура на основе ПЗУ (LUT) превосходит архитектуру на основе CORDIC [30] для преобразования фазы в амплитуду. Чтобы преодолеть недостатки DDFS на основе ПЗУ, а именно, высокое энергопотребление и низкую скорость, в настоящей работе был рассмотрен конвейерный подход DDFS на основе ПЗУ.Трубопроводная техника поможет снизить энергопотребление, а также максимизировать рабочую частоту. В настоящей работе используется спроектированная архитектура DDFS на основе конвейерной таблицы поиска, как показано на рисунке 11.


DDFS состоит из фазового аккумулятора, справочной таблицы ROM, двух завершающих единиц единиц, конвейерного регистра. , и вентиль XOR. Разработанный DDFS имеет свободную частоту 1 МГц и требует 1024 значений выборки для определения одного цикла косинусоидального сигнала. DDFS генерирует форму волны косинусоидального сигнала путем адресации косинусной таблицы LUT ROM с частотой, установленной 18-битным управляющим словом. Если эталонная системная частота (Fclk) установлена ​​на 100 МГц, то разрешение по частоте будет 381,468 Гц. В соответствии со скоростью накопления в сумматоре фазы, установленной FCW, ПЗУ формирует косинусоидальную форму волны на этой запрограммированной частоте. В этой реализации слово управления частотой (FCW) и выходные биты были выбраны равными 18 битам и 8 битам, что обеспечивает динамический диапазон без паразитных составляющих (SFDR) 64,3 дБ. Поскольку конструкция является конвейерной, переключение частоты будет иметь задержку в 2 такта.

Версия MATLAB 7.4.0 используется для анализа производительности спроектированных двух блоков DDFS. Волна косинуса с плавающей запятой, сгенерированная с использованием встроенной функции MATLAB, и волна косинуса, сгенерированная предложенным конвейерным DDFS на основе ROM, были проанализированы. Результаты показаны на рисунке 12. Следовательно, FLTPNT_COSINE - это косинусоидальная волна, сгенерированная MATLAB, а FXDPOINT_COSINE - косинусоидальная волна, сгенерированная предлагаемой нами DDFS на основе ROM. Ошибка между этими двумя сигналами в первом квадранте показана на рисунке 13 (поскольку было принято свойство четвертьволновой симметрии).Минимальная ошибка составляет -0,0088, а максимальная ошибка составляет 0,0089, что является не чем иным, как ошибкой квантования (поскольку в предлагаемой схеме было рассмотрено 8 бит амплитуды).



6. Кихловый фильтр

На последней ступени приемника для формирования сигнала используется фильтр нижних частот с конечной импульсной характеристикой (КИХ). Здесь используется архитектура транспонированного КИХ-фильтра с 16 отводами [31], как показано на рисунке 14. Этот фильтр по сути является усредняющим фильтром, поскольку его выходной сигнал равен среднему значению его входных значений по последним выборкам, где n количество использованных кранов.Поскольку в прямом цифровом КИХ-фильтре общая задержка распространения схемы увеличивается еще больше из-за добавления 16 выборок данных, в настоящей реализации выбрана транспонированная архитектура КИХ-фильтра [32–34]. Здесь коэффициенты равны 1/16, а в действительности 1/16 может быть реализовано всего за 4-битную операцию сдвига вправо. Следовательно, множитель не требуется.


7. Подробности реализации FPGA
7.1. Результаты синтеза

Предлагаемый FM-демодулятор был описан с использованием языка описания оборудования Verilog и Xilinx ISE 9.2i используется для синтеза и реализации ПЛИС. Устройство Xilinx XCV2vp30-7FF896 использовалось в качестве целевого устройства для реализации FPGA, XST использовалось как инструмент синтеза, а XPower использовался для расчета мощности. Мощность рассчитывается путем моделирования переключений всех сигналов. Результаты синтеза для FM-модулятора и демодулятора перечислены в таблице 2. В таблице 3 перечислены подробные результаты динамического анализа мощности с применением скорости передачи данных 100 Мбит / с для FM-модулятора и демодулятора.В таблице 4 показаны отчеты о реализации по компонентам.


Значение _ _ Отрицательное

0 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1
0 1 0 1 0 0 1 1 2 1 0 0 0
1 0 0 −2 1 0 1 0
1 0 1 −1 0 1 1 0
1 1 0 −1 0 1 1 1
1 1 1 0 1 0 1 1 1 1
9034 9034 9034 9034 9034 9034 9034 9034 FM

Зона Синхронизация (МГц) Мощность (мВт)
Кол-во срезов Кол. счетчик

FM-модулятор 96 90 148 1,931 334,5 107,67
FM 131 108.67

9034 9034 9034 9034 9034 9034 9034 9034 9034 9034 9034 9034 9034 9034 9034 9034 9034 9034 9034 9034 9034 9034 9034 9034 9337 9034 9034 9034 9034 Результаты моделирования

Для моделирования места размещения и маршрута в FPGA в качестве логического симулятора используется версия Modelsim-Xe 6. 3c Starter от Mentor Graphics. Модулированный отклик треугольной волны 10 кГц показан на рисунке 15.Демодулированный отклик FM-модулированного сигнала показан на рисунке 16. Несущая частота была принята равной 1,5 МГц путем установки слова управления частотой равным 512, а входной синхросигнал - 100 МГц с индексом модуляции, равным 10. На рисунке 13 сигналы сверху представляют входную треугольную волну (TRIANG_INPUT), слово управления частотой (FCW) для установки несущей частоты и модулированные входные данные (FM_MOD). Для треугольной волны модулированные сигналы сверху - это демодулированные выходные данные (FM_DEMOD), модулированные входные данные (FM_MOD), выходные данные КИХ-фильтра (TRI_FIR), выходные данные контурного фильтра (TRI_LOOP), выходные данные DDS (TRI_DDS). ), и, наконец, для выхода фазового детектора (TRI_PD), показанного на рисунке 16.На начальном этапе моделирования демодулированный выходной сигнал перескакивает, поскольку фазовая синхронизация находится в фазе сходимости, и после этого система становится стабильной.



7.3. Результаты, подтвержденные на микросхеме

Разработанная система была реализована с использованием ударного инструмента Xilinx для Совета университета Virtex-2 Pro. Xilinx Chipscope-Pro 9.2i использовался для сбора данных демодуляции (FM_DEMOD) для проверки результата реализации FPGA разработанной схемы.Здесь 2048 образцов выходных данных были захвачены после реализации проекта в ПЛИС. Полученные выходные результаты показаны на рисунке 17 для треугольного входа. Из рассмотрения этих рисунков можно сделать вывод, что разработанная схема может эффективно демодулировать входной FM-сигнал до его первоначальной формы.


7.4. Результаты сравнения

За счет оптимизации основных компонентов FM-демодулятора удалось сократить использование аппаратного обеспечения и повысить производительность.В таблице 5 обобщены результаты сравнения с другими методами сжатия ПЗУ при реализации прямого цифрового синтеза. В этом контексте в таблице 6 показан результат сравнения с другими существующими реализациями FM демодулятора на ПЛИС [7, 11].


FM модулятор
Входная мощность 0,73 мВт 0,33 мВт
Логическая мощность 0,03 мВт 1,83 мВт
Выходная мощность 2. 81 мВт 11 мВт
Мощность сигнала 0,04 мВт 3,23 мВт
Суммарная мощность 107,67 мВт 108,67 мВт

Имя модуля Максимальная частота (МГц) Используемые ресурсы FPGA Число вентилей
Срезы Slice FF No.из LUT

Генератор данных FM 1045,8 7 14 0 139
9034 9034 9034 9034 9034 9034 9034 9034 9034 9034 9034 9034 11 9034 9034
Конвейерный DDFS 334,5 75 55 120 1,325
Аккумулятор 335,2 9 18 46 0 71 1,106
Петлевой фильтр 221 12 12 23 372
DDFS 90 .3436 87 25 159 1,371
КИХ-фильтр 366,7 97 180 194 3,750
* где длина аккумулятора, длина слова усеченной фазы и длина слова вывода DDFS.

Артикул Наши (конвейерные) Сердечник Xilinx [35] CORDIC [36] Николас [37] [38]

Выходной SFDR −64.3 дБн Н / Д −90,3 дБн −90,3 дБн Н / Д −95,2 дБн
18, 10, 8 30, 10, 14 32, , 14 32, 15, 14 16, НЕТ, НЕТ 32, 15, 14
Площадь 75 Срезов 212 Срезов 440 Срезов 101 90 Срезов 248 CLB 101 фрагмент
Частота 334.5 МГц 72 МГц 113 МГц 121 МГц 62,1 МГц 121 МГц
BRAM 0 0 0 2 0 2 2 0 XC2VP 30-7 НЕТ XCV 300-4 XCV 300-4 XC 4020xl XCV 300-4

Delta 90 Arch6.[11]

Архитектура с использованием Xilinx Spartan3 3S200FT256-4 Время Зона
Частота (нс8)
Частота (нс8) LUT

PLL (оптимизировано) [7] 9,725 102,828 491 548 721
2427 из 3071 фрагментов в устройстве Xilinx Virtex2 XC2V500

Предлагаемая реализация 12,948 77,3 237 77,3 237 244 9034 9033 9034 9344 9034 9033 в устройстве Xilinx Virtex2 XC2V500

Предлагаемая схема была синтезирована с использованием Leonardo Spectrum 2005b.24 Level 3 от Mentor Graphics с использованием TSMC 350 нм (типовая) в качестве целевой технологической библиотеки.Во время синтеза скорость рассматривалась как основное ограничение для спроектированной схемы. Другая схема FM-приемника также была разработана и синтезирована с использованием Leonardo Spectrum 2004a.63 от Mentor Graphics и TSMC 350 нм (Fast) в качестве целевой технологической библиотеки. Из таблиц 7 и 8 видно, что FM-демодулятор, разработанный в этой главе, имеет лучшие характеристики по сравнению с доступным FM-демодулятором на основе DPLL [5, 6].

8 Всего FM Всего FM: 6052

Без оптимизации / нет. ворот С оптимизацией / нет. ворот
Предлагаемый дизайн Существующая архитектура Предлагаемый дизайн Существующая архитектура

Фазовый детектор: 389 Фазовый детектор: 422 фазовый детектор 616
Петлевой фильтр: 202 Петлевой фильтр: 200 Петлевой фильтр: 277 Петлевой фильтр: 297
КИХ-фильтр: 3213 КИХ-фильтр: 2367 КИХ-фильтр фильтр: 3511
DDS / NCO: 608 DDS / NCO: 1534 DDS / NCO: 828 DDS / NCO: 1833
Всего FM: 4844 Всего FM: 14314


Без оптимизации С оптимизацией
Предлагаемый дизайн Существующая архитектура Предлагаемый дизайн Существующая архитектура

Рабочая частота 149.4 МГц Рабочая частота 143,7 МГц Рабочая частота 158,1 МГц Рабочая частота 155,8 МГц

8. Выводы

Новый высокопроизводительный цифровой FM-модулятор и цифровой фазовый модулятор В этой статье был предложен ЧМ-демодулятор на основе замкнутого контура. Модулятор и демодулятор FM разработаны с учетом ограничений для применения в персональной беспроводной связи и цифровом аудиовещании.Индивидуальная покомпонентная оптимизация сделала общий дизайн лучше, чем другие реализации. Реализация предложенной конструкции на ПЛИС была проведена для быстрого прототипирования микросхемы цифрового ЧМ модулятора и демодулятора. Результат моделирования и синтеза FM-модулятора показывает, что цифровое преобразование с повышением частоты вполне возможно, поскольку оно может достичь максимальной тактовой частоты 334,5 МГц. Из результатов проверки на кристалле ясно видно, что предлагаемый FM-демодулятор может демодулировать сигнал обратно в его исходную форму, потребляя только 6 сигналов.Эквивалентное количество вентилей 4K. Результаты сравнения реализаций FPGA и ASIC показали, что предложенная конструкция превосходит существующие цифровые чипы FM. Отсюда делается вывод, что разработанные высокопроизводительные FM-модулятор и демодулятор могут быть легко встроены в программно-определяемый радиотелефон следующего поколения, где желательными характеристиками являются низкое энергопотребление и минимальное использование аппаратного обеспечения с максимальной тактовой частотой.

FM-системы - Слуховой канал

FM Systems - это беспроводные вспомогательные слуховые аппараты, которые расширяют возможности использования слуховых аппаратов, кохлеарных имплантатов, а также помогают людям с нарушениями слуха, но не носят слуховые аппараты, особенно на расстоянии и в шумной обстановке.

Они позволяют улавливать звук ближе к динамику, источнику звука или подключать его напрямую к источнику звука и передавать его человеку, обеспечивая большую четкость речи / звука и снижение фонового шума.

  • FM-система - это общее название или термин, присвоенный Radio Aids.
  • FM - это сокращение от частотной модуляции.
  • Частотная модуляция - это метод беспроводной передачи звука.
  • Основным преимуществом для пользователей слуховых аппаратов является то, что FM-передача устойчива к шумам и помехам, помогая сохранить качество и четкость передаваемого звука.
  • Некоторые компании также используют цифровую передачу, но продукты по-прежнему «маркируются» как FM Systems.
  • Аббревиатура МГц означает мегагерцы (мегагерцы = миллион, герц - это единица измерения частоты).

В чем преимущество FM-системы?

A FM-система дает владельцу слухового аппарата собственное легкое, портативное, гибкое и дискретное оборудование, которое он может использовать в самых разнообразных повседневных ситуациях, когда требуется дополнительный слуховой аппарат, как только слуховые аппараты, в основном из-за фонового шума и расстояние, не достаточно.

Термин «разумные изменения» в законодательстве означает, что есть предприятия и организации, которые до сих пор не установили индукционные петли в стратегических или ориентированных на клиентов областях, а также есть ситуации и места, где индукционных петель, вероятно, никогда не будет. например обедать вне дома или сидеть за столиком в ресторане.

В то время как они должны устанавливать индукционные петли, человек с FM-системой может почти куда угодно (они не являются водонепроницаемыми) со своим оборудованием и, следовательно, менее зависим от других.

Как работает FM-система?

Традиционная FM-система состоит из двух основных частей - радиопередатчика и радиоприемника. Передатчик улавливает звук через микрофон или прямое соединение с источником звука и передает его на приемник.

Передатчики и приемники различаются в зависимости от производителя. Некоторые из них имеют только ручное управление, в то время как другие имеют ручное управление с небольшим экраном для выбора меню, чтобы установить частоту передачи между передатчиком и приемником и выбрать использование аудиовхода.На экране также может отображаться уровень заряда батареи, частотный канал и направление микрофона.

Ресиверы

Ресиверы

имеют разные физические очертания, функции и способы работы со слуховыми аппаратами или кохлеарными имплантатами. Одно функциональное отличие состоит в том, что некоторые приемники имеют встроенный микрофон, который в зависимости от ситуации можно использовать без передатчика.

Различные методы работы приемников со слуховыми аппаратами или кохлеарными имплантатами:

Шейная петля

Самым распространенным является приемник с шейной петлей, который надевается на шею.Приемник передает сигнал на шейную петлю, которая представляет собой вашу личную индукционную петлю, а слуховой аппарат (-а) или процессор кохлеарного имплантата устанавливается в положение «Т».

Телефонная катушка в слуховом аппарате или процессоре имплантата улавливает магнитное поле, создаваемое петлей, а электроника слухового аппарата преобразует магнитное поле обратно в звук. Уровень принимаемого звука можно контролировать с помощью регуляторов громкости как ресивера, так и процессора слухового аппарата / имплантата.

FM-приемник с прямым аудиовходом

Если слуховой аппарат (а) или процессор кохлеарного имплантата также имеют прямой аудиовход, миниатюрный ресивер можно подключить напрямую через аудиобашку (адаптер).Миниатюрный приемник питается от батареи слухового аппарата, а уровень звука регулируется регулятором громкости слухового аппарата. Положение «Т» не используется.

Провод прямого аудиовхода

Если слуховой аппарат (а) или процессор кохлеарного имплантата имеют прямой аудиовход, то приемник можно подключить с помощью соединительного провода непосредственно к слуховому аппарату через аудиобашку (адаптер), а не через шейную петлю. Кабель обычно поставляется производителем слухового аппарата. Уровень принимаемого звука можно контролировать с помощью регуляторов громкости как ресивера, так и слухового аппарата.

Индуктивные заушники

Заушники могут заменить шейную петлю, хотя и не так часто, особенно при ношении очков. Комбинация слуховых аппаратов, очков и наушников может быть неудобной для людей. Уровень принимаемого звука можно контролировать с помощью регуляторов громкости как ресивера, так и слухового аппарата.

Люди, которые не носят слуховые аппараты, могут использовать шейные приемники с наушниками или наушниками. У некоторых производителей теперь есть ресивер с регулятором громкости, который крепится к уху.Миниатюрный динамик располагается снаружи слухового прохода или внутри слухового прохода.

Датчики

Передатчики

на большинстве оборудования имеют встроенный микрофон, аудиовход и выбор частоты. По мере развития систем, в частности, использующих цифровую передачу, пользователь может выбирать из множества передатчиков, чтобы обеспечить решение для своего индивидуального образа жизни. Есть микрофоны, которые улавливают с больших расстояний с функциями, которые дают пользователю больший контроль над качеством и четкостью звука, которые они получают, и другие с функциями, включая Bluetooth и приемник-передатчик.

Bluetooth® соединяет FM-систему с мобильным телефоном, который также имеет Bluetooth®.

Речь вызывающего абонента передается с мобильного телефона на FM-передатчик и с FM-передатчика на FM-приемник. Речь получателя улавливается микрофоном FM-системы и передается на мобильный телефон.

Микрофоны обычно имеют два или три положения

Всенаправленный - при захвате звука (речи) 360 °

Направленный

Направленный с зумом

Аудиовход - линейный вход

Позволяет подключать передатчик к источникам звука (ТВ, радио, ПК, MP3, усилители и т. Д.))

Стереоразъем 3,5 мм

Аудиовход - микрофонный вход

Позволяет подключить внешний микрофон через стереоразъем 3,5 мм.

Выбор частоты

В зависимости от производителя некоторые системы имеют только одну частоту передачи

Более чем одна частота может быть очень полезной, поскольку она дает вам возможность переключиться на другую частоту, если вы находитесь в ситуации, когда звук, который вы принимаете, является шумным, возможно, из-за того, что другой человек или организация используют ту же частоту или тот, который близок.

Передатчик Приемник позволяет использовать два микрофона для одновременной передачи на приемники.

Один микрофон передает сигнал другому микрофону, который содержит приемник, и этот микрофон передает звук от обоих микрофонов приемникам.

Часто задаваемые вопросы

Как питаются FM-системы?

Большинство систем FM имеют аккумуляторные батареи и стандартно поставляются с зарядными устройствами.Время работы составляет примерно от 12 часов до 20 часов.

Насколько тяжелы системы FM?

Нет. Показанные выше передатчик и приемник весят 62 г (2,19 унции) и 64 г (2,26 унции) соответственно.

Можно ли использовать более одного приемника с передатчиком?

Да, есть системы, которые работают как один к одному и один ко многим.

Могут ли люди слушать передачу между передатчиком и приемником (ами)?

Это зависит от системы. Одна из показанных выше систем является безопасной, а другая полностью зашифрованной.

На какое расстояние они передают?

Системы варьируются от 15 до 50 метров.

Предоставляет ли NHS системы FM?

Не для взрослых.

Где я могу его получить?

От поставщиков вспомогательных слуховых аппаратов и производителей слуховых аппаратов.

Если вы работаете или работаете не по найму и чувствуете, что вам нужна помощь на рабочем месте, то системы можно получить, подав заявку в Access to Work at Jobcentre Plus. Для получения информации, пожалуйста, свяжитесь с Hearing Link или посетите прямую.gov веб-сайт. Системы, полученные через Access to Work, принадлежат работодателю.

В сфере образования обратитесь в Hearing Link или посетите сайт direct.gov.

Сколько это будет стоить?

Установленные системы от примерно 250 до 750 фунтов стерлингов. Более новые системы от 800 до 4000 фунтов стерлингов.

Можно попробовать перед покупкой?

Некоторые компании разрешают «попробовать, прежде чем покупать»; с другими вам придется заплатить, а затем вернуть свои деньги, если система будет возвращена неповрежденной в течение определенного периода времени. Время оговаривает продавец.

Некоторое оборудование дает взаймы благотворительным организациям, как и некоторые социальные службы, но вам придется проверить.

Легко ли ими управлять?

Да.

Работают ли они с кохлеарным имплантатом?

FM Systems работают с кохлеарными имплантатами. Поговорите с поставщиком, так как вам, возможно, также придется привлечь ваш центр имплантологии.


Спасибо ihear за содержание этой страницы.

Изображения предоставлены Comfort Audio AB.

Фотографии благодаря Phonak.

Введение в частотную модуляцию

Как объяснялось в прошлом месяце, частотно-звуковая модуляция амплитуды сигнала может быть мощным инструментом синтеза. Возможности расширяются еще больше, если мы рассмотрим, что происходит, когда вы используете один звуковой сигнал для модуляции частоты другого ...

Джон Чоунинг (на фестивале Vox 2015). Фото любезно предоставлено Histeria. Сколько людей могут утверждать, что открыли совершенно новую форму синтеза звука? Джон Чоунинг может.Он сделал это случайно, экспериментируя с различными типами вибрато в Стэнфордском университете в середине 60-х. Чоунинг обнаружил, что, когда частота модулирующего сигнала увеличивается сверх определенной точки, эффект вибрато исчезает из модулированного тона, и новый сложный тон заменяет исходный. Оглядываясь назад, мы можем увидеть, что он наткнулся на то, что сейчас является наиболее распространенной техникой кодирования, используемой для публичных радиопередач (отсюда и «FM-радио»). Но что сделало его открытие таким случайным, так это то, что в отличие от радиоинженеров, которые работают на очень высоких частотах, намного превышающих пределы человеческого слуха, Чоунинг мог слышать модулированную форму волны.Он быстро обнаружил, что FM - это очень мощный метод синтеза, и в 1966 году стал первым человеком, сочинившим и записавшим музыкальное произведение, используя FM как исключительное средство генерации звука.

Чоунинг и его сотрудники потратили следующие несколько лет на совершенствование FM и заложили прочную математическую и практическую основу для результатов, которых они достигли. Затем Чоунинг попросил Управление лицензирования Стэнфордского университета обратиться к ряду американских производителей, чтобы узнать, будут ли они заинтересованы в реализации этого метода в качестве коммерческого метода синтеза.В то время, когда правили Minimoog и ARP Odyssey, полисинты были лишь огоньком в глазах инженеров-электронщиков, а 4-битные микропроцессоры были современными устройствами, ни один из американских производителей не видел потенциала FM. Стэнфорд почти в отчаянии обратился к Yamaha. Инженер по имени г-н Ичимура был должным образом отправлен к Чоунингу, а остальное, как говорится, уже история.

Как прямое следствие поразительного успеха Yamaha в 80-е годы - компания продала миллионы FM-синтезаторов, органов и домашних клавиатур - мы теперь думаем о FM как о исключительно цифровом процессе.Но это не тот случай. Более практично реализовать его в цифровом виде, но теория FM так же применима к аналоговым генераторам, как мы увидим ...

В прошлом месяце я объяснил амплитудную модуляцию и описал некоторые способы, которыми она позволяет создавать новые звуки. Подведем итоги немного. Уравнения 1 и 2 показывают два примера простейшей формы волны: синусоидальной волны. Мгновенные амплитуды сигналов (их уровни в любой момент времени, называемые 'A') связаны с их коэффициентами усиления (максимальная амплитуда, достигаемая в их циклах, называемых 'a'), их частотами ('w') и временем. ('т').И, как и раньше, нижние индексы « 1 » и « 2 » обозначают форму волны 1 и 2 соответственно.

Уравнение 1: Простая косинусная волна.

Уравнение 2: Вторая волна «косинуса».

Если вы вернетесь назад, вы также вспомните, что мы определили максимальную амплитуду первой формы волны как усиление VCA, и мы модулировали ее, используя вторую форму волны, как показано на Рисунке 1 ниже. Уравнение 3 показывает, как я написал математику, описывающую эту схему.

Уравнение 3: Уравнение, определяющее форму выходного сигнала от VCA на рисунке 1.

Но сейчас мы немного запутаемся. Вместо того, чтобы модулировать амплитуду первого сигнала, мы будем модулировать его частоту. Блок-схема, описывающая это, обманчиво проста, как я показал на рисунке 2. Точно так же уравнение, описывающее частотную модуляцию (уравнение 4), выглядит не более устрашающе, чем уравнение, описывающее амплитудную модуляцию. Действительно, если вы присмотритесь, то увидите, что в обоих присутствуют одни и те же термины, просто один из них (A 2 ) изменил положение.

Уравнение 4: Уравнение, определяющее форму выходного сигнала осциллятора 1 на рисунке 2.

Если мы теперь повторим статью прошлого месяца и подставим полное выражение для A 2 в уравнение 4, мы получим уравнение 5.

Уравнение 5: Другой способ записи уравнения 4.

Рисунок 1: [вверху] Амплитудная модуляция. Рисунок 2: [внизу] Частотная модуляция. На этом этапе вы были бы полностью оправданы в беге с криком в гору.В отличие от уравнений прошлого месяца (которые мы могли интерпретировать, используя математику не более, чем на уровне «O» или, возможно, на уровне «A»), это - монстр. В самом деле, даже со степенью математика вам будет трудно что-то с этим поделать. Поэтому вы будете рады узнать, что я даже не буду пытаться решать это уравнение. К сожалению, это означает, что вам придется доверять многим из следующих фактов. Но эй ... поверьте, я когда-то жил с доктором!

Теперь давайте вернемся на два месяца назад и вернемся к 10-й части Synth Secrets и простому вибрато, которое я описал в той статье.На рисунке 3 показано, что происходит с формой волны («Несущая»), частота которой повышается и понижается источником модуляции («Модулятор»). В этом примере частота этого Модулятора значительно ниже, чем у Несущей.

Рисунок 3: [вверху] Эффект вибрато на треугольной волне. Рисунок 4: [внизу] Короткий сегмент сигнала несущей. Теперь давайте спросим себя, что происходит, когда мы увеличиваем частоту модулятора до тех пор, пока она не приблизится, не станет равной или даже превзойдет частоту несущей.В какой-то момент, вместо того, чтобы выглядеть как циклическое «сжатие» и «растяжение» сигнала несущей, модуляция станет формой искажения в отдельных циклах сигнала несущей. Чтобы продемонстрировать это, я нарисовал пример с использованием очень короткого сегмента сигнала несущей - может быть, одна восьмая цикла или около того (рисунок 4).

Теперь применим к этому модулятор. В этом примере она будет иметь низкую амплитуду, но будет во много раз превышать частоту несущей (см. Рисунок 5) - поскольку на рисунке 5 более семи циклов модуляции, который показывает одну восьмую цикла несущей, это означает, что частота модулятора примерно в 60 раз больше частоты несущей.Как вы понимаете, это совсем не похоже на вибрато. Но как это звучит?

Рисунок 5: [вверху] Модуляция несущей на рисунке 4 с помощью высокочастотного модулятора с низкой амплитудой. Рисунок 6: [внизу] Несущая и модулятор. Если вы вернетесь к уравнению 5, вы увидите, что уравнение для A 1 содержит в себе два «чужих» члена: a 2 и w 2 . Это, конечно, усиление (максимальная амплитуда) и частота модулятора. Поэтому справедливо предположить, что каждый из них будет влиять на природу модулированного сигнала.Давайте сначала посмотрим на w 2 и посмотрим, на какой атрибут выхода влияет частота модулятора.

Джон Чоунинг обнаружил, что FM, как и AM, генерирует боковые полосы - дополнительные компоненты, не обязательно гармонично связанные с частотой несущей или модулятора - в частотном спектре выходного сигнала. (Для объяснения того, что такое боковые полосы, обратитесь к прошлому месяцу.) Чтобы увидеть, как частотная модуляция создает боковые полосы, давайте возьмем пример синусоидальной несущей с частотой w c и синусоидального модулятора частоты w м . Я показал их на Рисунке 6 (справа).

Пока все хорошо ... Однако, в то время как AM генерирует только две боковые полосы (w c + w m ) и (w c - w m ), FM производит целую серию, которую мы можем выразить следующим образом:

Уравнение 6: Частоты боковой полосы, где w sb = ряд частот боковой полосы, w c = Несущая частота, w m = частота модулятора, и n = любое целое число (0, 1 , 2, 3, 4 и т. Д.).

Чтобы выразить это по-английски: каждая боковая полоса находится на частоте, равной несущей частоте плюс или минус целое кратное частоты модулятора. Конечно, поскольку 'n' может принимать любое целое значение, теоретически применение частотной модуляции к сигналу создает бесконечную серию боковых полос. Однако в реальном мире ни одна система не имеет бесконечной полосы пропускания, а аналоговые системы ограничены созданием боковых полос в пределах своей конечной полосы пропускания (подробнее о полосе пропускания см. Ниже).Точно так же производители цифровых FM-систем ограничивают математику теми значениями, которые они считают важными.

Рисунок 7: Расположение боковых полос. К счастью, несмотря на это возможное осложнение, простая формула в уравнении 6 позволяет легко увидеть, где расположены боковые полосы. Учитывая несущую и модулятор, показанные на рисунке 6 (выше), мы можем показать боковые полосы, как показано на рисунке 7.

А что насчет амплитуд этих боковых полос? Хорошо, теперь мы знаем, что частотная модуляция генерирует боковые полосы, и что частота модулятора определяет, где они лежат.Но какова «форма» результирующего спектра? Чтобы ответить на этот вопрос, мы должны обратиться ко второму атрибуту Модулятора - его коэффициенту усиления, 2 - и ввести новую концепцию, называемую «индексом модуляции», или просто «ß» («бета»).

Рисунок 8: [вверху] Простой аналоговый патч FM (вибрато). Рисунок 9: [внизу] Боковые FM-полосы с низким индексом модуляции. Чтобы объяснить ß, я должен снова направить вас к нашему примеру простого вибрато. Представьте себе простой патч синтезатора, в котором амплитуда модуляции изменяется VCA, который сам управляется источником управляющего напряжения (см. Рисунок 8).Не забывайте, что в этом случае частота Модулятора w m намного ниже, чем Несущая частота w c .

Рассмотрим случай, когда усиление VCA равно нулю. Ясно, что модуляции не будет, и несущая будет воспроизводить простой немодифицированный тон. Теперь давайте немного увеличим усиление VCA. Как и следовало ожидать, получается нежное вибрато, очень похожее на звучание вышеупомянутого гитариста или скрипача. Но давайте не будем останавливаться на достигнутом и продолжаем увеличивать усиление до тех пор, пока Модулятор не переместит несущую в широком диапазоне частот.В этот момент раздается вой банши или звук сирены. Из этого мы узнаем, что звук, который мы слышим, определяется не только частотой Модулятора, но также его усилением или максимальной амплитудой.

Применяя эти идеи к звуковой частоте FM, мы должны сначала определить ß как отношение развертки частоты несущей (величина, на которую несущая отклоняется от своей немодулированной частоты), деленное на частоту модулятора. Запишем это так:

Уравнение 7: Индекс модуляции, где ß = индекс модуляции, (произносится как «дельта») означает «изменение в... ", w c = Несущая частота и w m = Частота модулятора.

Поскольку числитель этого выражения (бит «над линией») является изменением несущей частоты, это означает, что ß напрямую связано с амплитудой модулятора. Это момент, когда все становится немного странным, потому что для любой заданной частоты модулятора именно индекс модуляции (и, следовательно, амплитуда модулятора) определяет амплитуду каждого из компонентов в спектре модулятора. выходной сигнал.Нет, я не могу продемонстрировать, почему это так, не прибегая к пугающей математике, о которой я упоминал ранее, но я могу показать вам пару примеров.

Давайте возьмем тот случай, когда индекс модуляции низкий - скажем, в районе 0,1 или меньше. Единственными значимыми боковыми полосами будут те, которые ближе всего к несущей частоте, и результат будет похож на тот, который мы получили в прошлом месяце с использованием амплитудной модуляции (см. Рисунок 9 выше). Напротив, если ß значительно выше - скажем, в районе 5 - мы получаем гораздо более широкий ряд боковых полос и гораздо более сложный спектр результатов (см. Рисунок 10).

Я показал первые шесть боковых полос, созданных ß = 5, но в реальном сигнале их гораздо больше. Более того, вы должны отметить интересное следствие этого значения ß: амплитуда исходной несущей частоты значительно уменьшилась. В самом деле, существует значение ß, которое заставит его полностью исчезнуть!

Рисунок 10: [вверху] FM тех же сигналов при увеличении индекса модуляции. Рисунок 11: [внизу] Сохранение ß постоянным. Теперь снова посмотрите на уравнение 7, и вы увидите, что знаменатель (бит «под линией») - это частота Модулятора.Последствия этого очень далеко идущие. Предположим, вы решили, что спектр на рисунке 10 - это тот тон, который вам нужен, и что вы хотите иметь возможность воспроизводить звук вверх и вниз по клавиатуре обычным способом. Это потребует, чтобы и несущая, и модулятор одинаково отслеживали клавиатуру, чтобы гармоническое соотношение между спектральными компонентами (боковыми полосами) оставалось постоянным. Но уравнение 7 показывает, что с увеличением частоты модулятора ß уменьшается.Например, если вы играете на октаву выше, w m удваивается, и поэтому ß уменьшается вдвое. Чтобы избежать этого изменения в спектре, амплитуда модулятора должна увеличиваться пропорционально - она ​​должна удваиваться - чтобы поддерживать ß постоянным. Это не такая большая проблема, как кажется, и на рисунке 11 показан простейший способ ее решения.

Имейте в виду, что эту конфигурацию практически невозможно идеально откалибровать, а капризы аналоговых компонентов гарантируют, что она в лучшем случае будет несовместимой. По этой причине FM почти всегда реализуется с использованием цифровых технологий.

Чтобы двигаться дальше, нам нужно немного поговорить о пропускной способности. Я впервые упомянул эту концепцию в отношении уравнения 6, когда сказал, что реальные системы не могут обрабатывать сигнал с бесконечной полосой пропускания. Итак, давайте обсудим, какова может быть реальная ширина полосы частот FM-сигнала.

Для целей этого обсуждения вы можете определить полосу пропускания как диапазон частот, занимаемых любым заданным сигналом.Так, например, точная синусоида, скажем, 100 Гц будет иметь незначительную полосу пропускания (она существует только на определенной частоте), тогда как форма волны с той же основной частотой плюс одна гармоника на 200 Гц будет занимать 100 Гц полосы пропускания. Аналогично, сигнал, занимающий диапазон от 100 Гц до 1500 Гц, будет иметь полосу пропускания 1400 Гц и так далее. Теперь давайте применим эту концепцию к выходу FM-системы.

Предположим, что Несущая - это синусоидальная волна с частотой 500 Гц, а Модулятор - это синусоидальная волна с частотой 300 Гц.Ясно, что если вы смешаете их вместе с помощью простого аудиомикшера, то, используя простое определение выше, результирующий сигнал будет занимать полосу пропускания 200 Гц.

Теперь давайте настроим сигналы так, чтобы произошла амплитудная модуляция. Из прошлого месяца мы знаем, что результирующие три компонента имеют частоты w c , w c + w m и w c - w m . Эти частоты составляют 500 Гц, 200 Гц и 800 Гц соответственно, поэтому ширина полосы результирующего сигнала - «разброс» между самой низкой и самой высокой боковыми полосами - составляет 600 Гц.

Теперь давайте рассмотрим полосу частот FM-сигнала. Хотя теоретически он бесконечен (помните, что серия боковых полос бесконечна), индекс модуляции гарантирует, что боковые полосы с более высоким «n» будут иметь незначительную амплитуду. Это означает, что полоса пропускания практически конечна. Более того, существует «эмпирическое уравнение», которое дает нам приблизительное представление о значимой полосе пропускания выходного сигнала. Я показал это в уравнении 8.

Уравнение 8: Ширина полосы модулированного сигнала, где B = ширина полосы, w m = частота модулятора и ß = индекс модуляции.

Допустим, ß очень мала. Тогда в нашем примере несущей 500 Гц и модулятора 300 Гц полоса пропускания выхода будет равна 2 x 300 Гц x (1 + 0) = 600 Гц. Таким образом, как я говорил ранее, для низких значений β результат очень похож на результат, полученный с использованием амплитудной модуляции.

А теперь предположим, что ß = 5. Тогда в нашем примере полоса пропускания выхода будет 2 x 300 Гц x (1 + 5) = 3600 Гц. Очевидно, что высокие значения ß позволяют FM создавать гораздо более сложные сигналы с гораздо более широкой полосой пропускания, чем другие методы взаимодействия двух сигналов (см. Рисунок 12 ниже).Обратите внимание, что этот расчет также говорит вам, что в этом примере на выходе имеется 24 дискретных спектральных компонента. К сожалению, в следующем месяце вам придется прочитать Synth Secrets, чтобы узнать почему.

Рисунок 12: [вверху] Полоса пропускания смешанных и модулированных сигналов. Рисунок 13: [внизу] Простой аналоговый FM-синтезатор. А теперь напомним, что при простом субтрактивном синтезе изменения громкости звука чаще всего определяются контурным генератором, воздействующим на усилитель.Точно так же любые изменения тона звука обычно определяются контурным генератором, воздействующим на частоту среза фильтра.

В конфигурации FM громкость звука по-прежнему определяется огибающей громкости аудиосигнала (который, конечно, является модулированной несущей), но вам больше не нужен фильтр для изменения тона. Это связано с тем, что для любой заданной частоты модулятора амплитуда модулятора определяет полосу пропускания выхода. Вы можете создать интересную демонстрацию этого, используя всего семь модулей синтезатора, соединенных вместе, как показано на рисунке 13.

Как видите, амплитуда выходного сигнала будет уменьшаться по мере того, как EG2 уменьшает усиление VCA2, поэтому со временем выходной сигнал становится тише и тише. В то же время максимальная амплитуда сигнала модулятора, полученного от VCO1, будет увеличиваться, поскольку EG1 увеличивает усиление VCA1. Это означает, что с течением времени индекс модуляции увеличивается, полоса пропускания увеличивается, а выходной сигнал становится все ярче и ярче. Это резко контрастирует с естественными звуками, где повышенная громкость почти всегда идет рука об руку с повышенной яркостью.

Вы можете подумать, что ничто не мешает вам дублировать этот эффект с помощью фильтра, и это правда, что вы можете использовать контурный генератор и низкочастотный VCF, чтобы сделать сигнал ярче с течением времени. Но эта конфигурация была бы совершенно неспособна воссоздать сложные тональные изменения, которые также происходят в тоне FM'd - изменения, которые вы не можете воспроизвести с помощью обычных субтрактивных методов.

Итак, подведем итоги. Не решая математики FM, мы можем сказать следующие две вещи о взаимосвязи между модулятором и выходным сигналом:

  • Количество значимых спектральных компонентов и их амплитуд определяется индексом модуляции, который пропорционален амплитуде модулятора; но обратно пропорциональна частоте Модулятора...

... и ...

  • Для любой заданной несущей частоты положение спектральных компонентов определяется только частотой модулятора.

Хотя доказательство этих утверждений и вычисление амплитудного спектра боковых полос - это кошмар, основы легко понять. И независимо от того, исполняем ли мы FM с помощью аналогового синтезатора или цифрового синтезатора, эти принципы остаются неизменными. Итак, вот вам Synth Secret этого месяца (который, как обычно, не является секретом):

Частотная модуляция - это мощный метод синтеза, который так же важен для аналоговых синтезаторов, как и для цифровых, и который способен генерировать звуки, недоступные никаким другим методом.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *