FM: frekvenssvep och störkänslighet

Vid amplitudmodulation (AM) och SSB överförs den information som ska överföras genom en ändring av högfrekvensbärvågens amplitud. På instegsnivån lärde vi oss redan att amplituden hos bärvågen vid frekvensmodulation (FM) i stället förblir konstant – informationen överförs här genom en ändring av bärvågens momentana frekvens.

Figur HAREC-12.11.1 visar tidsförloppet för en FM-signal med konstant amplitud. En FM-signal känns alltså igen på att bärvågens amplitud (idealiserat) förblir konstant, medan dess momentana frekvens fortlöpande ändras beroende på den modulerande signalen.

1) Kort beskrivning: Diagram med en vågrät axel ”t” och en lodrät axel ”Amplitude” (amplitud); sinusformad kurva längs nollinjen med konstant amplitud och varierande periodtid.

2) Utförlig beskrivning: Ett koordinatsystem har en vågrät axel märkt ”t” och en lodrät axel märkt ”Amplitude” (amplitud). En sinusformad kurva löper över hela bildbredden längs nollinjen. Den har konstant amplitud men varierande periodtid. Det finns inga andra etiketter eller mått. — Figur HAREC-12.11.1: Tidsförlopp för en FM-signal

Figur HAREC-12.11.2 visar som exempel en LF-sinussignal som orsakar en motsvarande frekvensavvikelse (frekvenssvep) hos en högfrekvensbärvåg i spektrumet. Det betyder att ljudstyrkeinformationen hos en FM-signal överförs genom bärvågsfrekvensens utslag (frekvenssvepet). En starkare LF-signal ger ett större utslag i bärvågsfrekvensen och därmed en större bandbredd hos FM-signalen.

Den här alternativtexten har ännu inte granskats.
1) Kort beskrivning: Ett tvådelat diagram: överst ett koordinatsystem U_HF över f med en ljusblått fylld rektangel kring f_T och Δf-markeringar på båda sidor, nederst ett koordinatsystem U_LF över t med en ljusblå, S‑formad kurva.
2) Detaljerad beskrivning: I det övre koordinatsystemet pekar den vertikala axeln uppåt och är märkt ”U_HF”; den horisontella axeln pekar åt höger och är märkt ”f”. På f‑axeln finns till vänster ett kort streckat avsnitt. En ljusblå, ogenomskinligt fylld rektangel står på f‑axeln; genom rektangelns mitt löper en svart, lodrät linje. Under denna lodräta linje står ”f_T”. Ovanför rektangeln är två dubbelpilsformade måttpilar ritade, till vänster och höger om mittlinjen, vardera märkta ”Δf”. I det nedre området fortsätter den centrala lodräta linjen nedåt och slutar med en pilspets; tillhörande axelmärkning lyder ”t”. En horisontell axel pekar åt höger och är märkt ”U_LF”. Från skärningspunkten mellan de nedre axlarna löper en slät, ljusblå, S‑formad kurva: Den börjar vid axelskärningen, svänger först åt vänster, sjunker och svänger sedan åt höger, varvid den fortsätter nedåt. — Figur HAREC-12.11.2: Bärvågsutslag vid frekvensmodulation

Den upptagna bandbredden hos en FM-utsändning bestäms av svepet och den högsta modulationsfrekvensen. Som första approximation kan Carsons formel användas för litet svep och låg modulationsfrekvens. Den anger inom vilken bandbredd $\qty{99}{\percent}$ av sändareffekten finns.

$$B\approx2 \cdot \left(\Delta f_{\textrm{T}} + f_{\textrm{mod max}} \right)$$

Det här ämnet behandlas närmare på HAREC-nivån.

För att hålla den upptagna bandbredden hos en FM-signal inom föreskrivna gränser begränsas mikrofonsignalen i FM-sändare först i amplitud (av en begränsarförstärkare) och moduleras sedan på bärvågen med FM. Frekvenssvepet hos modulatorn vid maximal ljudstyrka är då antingen fast eller inställbart med en svepreglering.

FM-signaler är, eftersom den pålagda informationen inte finns i amplituden utan bara i frekvensen, relativt okänsliga för amplitudstörningar (t. ex. från blixtar, tändsystem, motorer) jämfört med AM eller SSB. Det ger fördelar vad gäller störkänslighet, särskilt vid drift i fordon och i störda miljöer.

Fortsätt till nästa avsnitt: FM: generering och bandbredd (Carson)