(i) Varias máquinas eléctricas y ruidos causan perturbaciones de amplitud en la transmisión de onda modulada en amplitud. Esto hace que la recepción sea ruidosa. Por lo tanto, existe la necesidad de diferentes tipos de modulación, que pueden reducir el factor de ruido. La modulación de frecuencia (FM) se propuso como un medio para mejorar la relación señal / ruido de un sistema de radio. El primer sistema práctico se presentó en 1936 como una alternativa a AM en un esfuerzo por hacer que las transmisiones de radio sean más resistentes al ruido.
(ii) La fidelidad o la calidad de audio de la transmisión modulada en amplitud es deficiente. Este tipo de transmisión tampoco es bueno para los programas musicales. Es necesario eliminar el ruido sensible a la amplitud. Esto es posible si eliminamos las variaciones de amplitud. En otras palabras, es necesario mantener constante la amplitud de la portadora. Esto es precisamente lo que hacemos en la modulación de frecuencia.
¿Por qué necesita modulación de frecuencia?
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En radio, las formas originales de modulación eran de la amplitud de la portadora. Esto fue ON / OFF, como en el envío de código Morse por radio, o el AM tradicional (modulación de amplitud) para voz y música. Pero en la radio, la interferencia en la recepción generalmente toma la forma de algo no deseado que se agrega a la señal recibida, cambiando momentáneamente su amplitud; es decir, momentáneamente más AM’ing la señal de una manera no deseada.
La modulación de frecuencia (FM) se inventó para mejorar la resistencia a estas señales agregadas no deseadas. En FM, se hace que la frecuencia rf de la señal varíe de acuerdo con la forma de onda de audio (voz o música, por ejemplo) que se transmite, y la amplitud de la señal rf es, en principio, constante a lo largo de este proceso. La amplitud prevista es constante, no se produce daño ni distorsión si, en el receptor para la señal de FM, se agregan circuitos que limitan con precisión la amplitud de la forma de onda; es decir, evite que, de cualquier manera, cambie en amplitud. Esta acción limitadora ayuda a rechazar posibles interferencias.
Pero se logra una mejora aún mayor si el sistema se opera de tal manera que la cantidad promedio de desviación de frecuencia (para una señal de audio dada) aumenta, de modo que la señal rf resultante termina ocupando más ancho de banda rf. Dado que un efecto secundario del ruido agregado es perturbar ligeramente la frecuencia aparente de la portadora, aumentar la desviación de frecuencia prevista reduce la cantidad relativa de esta perturbación, mejorando aún más la calidad del audio recibido. Por supuesto, si se aumenta la desviación de frecuencia promedio, entonces, en el caso de señales múltiples, la separación de frecuencia nominal de la frecuencia portadora para cada una de estas señales debe aumentarse, de modo que se puedan acomodar menos señales en un ancho de banda rf global. Entonces, como de costumbre, se trata de una compensación.
Contestaré su pregunta con una circunstancia muy específica.
Los ingenieros que trabajaron en el desarrollo de grabadoras de video en la década de 1950 tuvieron un serio desafío técnico; Las señales de video contienen un espectro de frecuencia que varía de 60 Hz a aproximadamente 4 MHz. No es práctico construir un cabezal de cinta que pueda manejar este rango de frecuencias. Para convertir la señal de video en algo que pudiera ser manejado por un cabezal de cinta, los ingenieros decidieron modularla en una portadora de radiofrecuencia.
AM fue juzgado por primera vez. Esto parecía un enfoque lógico, ya que era similar a la forma en que las estaciones de televisión transmitían video. Desafortunadamente, el prototipo de grabadora de video AM no funcionó tan bien como se esperaba. El maltratamiento de la cinta a los cabezales de video o las imperfecciones en la superficie de la cinta causaron fluctuaciones de amplitud que fueron visibles en la imagen durante la reproducción. Los ingenieros no pudieron encontrar un circuito que pudiera compensar estas fluctuaciones de amplitud.
Los ingenieros decidieron experimentar con FM. Esto terminó siendo una solución mucho más simple porque las fluctuaciones de amplitud podrían ser manejadas por un amplificador limitador (como en una radio FM). El prototipo de circuito modulador fue diseñado por Ray Dolby, de 19 años.
Modulación de frecuencia
Es el proceso en el que la frecuencia de la portadora varía de acuerdo con la señal de modulación.
Necesidad de modulación de frecuencia
- La inmunidad al ruido es mejor que la modulación de amplitud.
- Multiplexación por división de frecuencia (FDM)
- Los requisitos de ancho de banda son menores
- En la transmisión de radio, una ventaja de la modulación de frecuencia es que tiene una mayor relación señal / ruido y, por lo tanto, rechaza la interferencia de radiofrecuencia mejor que una señal de modulación de amplitud de potencia (AM) igual.
- La radio FM que escuchamos es la aplicación de la modulación de frecuencia.
La razón por la que hacemos modulación es para poder transmitir señales de una frecuencia a otra frecuencia.
Por ejemplo, la voz humana es de aproximadamente 80 Hz a 250 Hz. ¿Cómo lo transmitirías en RF?
Hay 2 problemas principales con la transmisión de señales de radio en ese rango.
1. La antena tendría que tener unos 25 km de largo. Eso no va a caber en su bolsillo si está conectado a su teléfono inteligente.
2. En una gran ciudad, cientos de miles de personas desearían poder hablar por teléfono al mismo tiempo. Habría una gran cantidad de interferencia si todos transmitieran a la misma frecuencia.
Es por eso que transformamos la frecuencia a una frecuencia portadora más alta antes de transmitir. De esta forma, podemos usar antenas mucho más pequeñas, y las personas pueden usar diferentes frecuencias portadoras (canales) para minimizar la interferencia.
Hay algunas maneras de lograrlo, FM es una de ellas. Otras respuestas las han cubierto bien, así que no las repetiré aquí.
Sin modulación, necesitaría antenas de gran tamaño y el alcance también sería muy inferior. Si la señal está modulada en amplitud, los dos problemas mencionados anteriormente pueden reducirse, pero la señal en el receptor se agrega con ruido si el rango es grande. La frecuencia que modula una señal supera este problema de introducción de ruido. Por lo tanto, la frecuencia que modula una señal es más preferible. También la modulación de fase de la señal también es útil.
La transmisión de radio FM en contraste con la transmisión AM tiene algunas ventajas.
El ruido AM de los rayos, el ruido de encendido del motor, la iluminación fluorescente, etc. se convierte en ruido en la banda AM y termina como un ruido estático y crepitante, mientras que el mismo tipo de ruido no afecta a un receptor FM diseñado adecuadamente. También es posible obtener una respuesta de frecuencia de banda ancha casi de alta fidelidad de FM debido a la mayor frecuencia de la portadora y al ancho de banda más amplio asignado a cada canal.
FM, por otro lado, no irá tan lejos y tiene problemas de múltiples rutas, por lo que hay algunas compensaciones. Pero el uso general de AM se ha convertido en radio hablada y deportes, y el uso de radio FM se ha convertido en una programación musical más orientada, debido a las ventajas relativas.
Porque da una transmisión silenciosa. La información está contenida en su frecuencia. La transmisión de AM está llena de ruido. El ruido normal como el estático y los transitorios y todos los diversos tipos de ruido que afectan a AM no pueden afectar a FM porque esas señales no deseadas pueden cambiar solo la amplitud y no la frecuencia.
Existen varias ventajas de usarlo sobre la modulación de amplitud y lo más útil no debe ser la variación en el módulo de la señal requerida y las altas frecuencias pueden transportar varias frecuencias en la banda base.