Is de EH81 speciaal ontwikkeld voor fazedemodulatie ? (Techniek Radio/TV)

door PieterH , Waalre, 21.07.2017, 08:20 (2687 dagen geleden) @ Ron Kremer

Hi allemaal,

ik proef in deze discussie over FM toch de nodige misverstanden. Zo wordt gesuggereerd dat er bij FM zijbanden zijn als bij AM, en dat er bij omroep FM met een m=5 dus 5 zijbanden zijn. Er is zelfs gesuggereerd dat je dan dus een kleinere bandbreedte zou kunnen nemen om alleen de lagere banden te detecteren en je dan een betere kwaliteit krijgt. Al deze aannames zijn fout!

FM is een fundamenteel andere modulatievorm dan AM. Bij FM wordt zoals de naam zegt de instantane frequentie van de draaggolf gemoduleerd met het totale modulerende signaal. De frequentiezwaai geeft aan hoeveel dat gebeurt. Als je een modulerend signaal hebt van zeg 1 kHz en een maximale modulatiezwaai Delta-f van 75kHz kunnen dus tot de 75e harmonische van de 1KHz in het spectrum verschijnen. In de praktijk rollen de hogere componenten snel af, maar ze zijn er theoretisch wel! De modulatieindex is de verhouding tussen het hoogste modulerende signaal (bij FM omroep 15kHz) en de Delta-f, dus 75/15=5. Maar dit betekent dus niet dat er 5 zijbanden zijn!
Alle modulerende frquenties verschijnen als reeksen harmonischen in het spectrum, waarbij de instantane amplitude wordt bepaald door Bessel-functies. Die kunnen positief, negatief of nul zijn voor iedere harmonische, en die varieëren weer continue doordat het modulerende signaal varieert. Oneerbiedig gezegd is het FM spectrum dus een grote soep van eindeloos veel harmonischen van de modulerende signalen, die allemaal continu in amplitude en fase varieëren.

Waarom doen we dit? Voor een veel betere signaal-ruis-verhouding (SNR)! Bij FM met een m=5 en dus een bandbreedte van 2x75kHz gebruik je inderdaad meer spectrum, dat is een consequentie. Die frequentieband bevat natuurlijk ook 5 keer meer witte ruis dan de equivalente bandbreedte van een AM signaal. Maar de truc is de FM detectie. Die is niet-lineair, en heeft als effect dat de vlakke ruis in de RF of IF band er als spectraal driehoekige ruis uit komt, met het minimum rond 0Hz. Dit betekent ten slotte, en daar gaat het om, dat in de basisband de SNR factoren hoger is dan voor AM. De ruis is in feite verschoven naar de hoge frequenties en met wat bescheiden LPF krijg je dus een ontvangen signaal met hele goede SNR en goede bandbreedte. En je kunt dit verder verbeteren door de frequentiezwaai (en m) verder te vergroten. Een verdubbeling van m geeft 8x hogere SNR!

Als nadeel wordt door jullie genoemd dat een grotere zwaai problemen geeft met de FM demodulator. Daar ben ik het niet mee eens, dat is gewoon een kwestie van een voldoende hoge IF kiezen, zodat de relatieve zwaai goed te hanteren is. Dat zie je trouwens ook als trend in de TV ontvangers, de sound-IF schoof gestaag omhoog van 8 tot 34MHz.

Maar het is nu hopelijk ook duidelijk dat een deel van het signaal afknippen om te demoduleren niet werkt en ernstige vervorming geeft; er zullen basisbandsignalen zijn waar net op dat moment al het vermogen in de hogere frequenties zit en dat signaal valt dan dus helemaal weg. Je zult dus altijd het hele FM signaal moeten demoduleren.

Tenslotte een laatste woord over narrowband FM. Dat heeft natuurlijk niet de SNR-verbetingsvoordelen van wideband FM, en heeft dus ruwweg een SNR net als AM. Het grote voordeel blijft de veel betere robuustheid tegen storingen en spiky noise, wat weer samenhangt met de demodulatie principes.

Groeten, Pieter