Armstrong fasmodulator - Armstrong phase modulator
År 1933 patenterade Edwin H. Armstrong en metod för att generera frekvensmodulering av radiosignaler . Den Armstrong metoden genererar en dubbel sidband undertryckt bärvågssignal , fasförskjutningar denna signal, och sedan återinför bäraren för att alstra en frekvensmodulerad signal.
Frekvensmodulering genererar högkvalitativt ljud och minskar kraftigt mängden brus på kanalen jämfört med amplitudmodulering . Tidiga programföretag använde amplitudmodulering eftersom det var lättare att generera än frekvensmodulering och eftersom mottagarna var enklare att göra. Den elektronik teori indikerade att en frekvensmodulerad signal skulle ha oändlig bandbredd ; för en amplitudmodulerad signal är bandbredden ungefär två gånger den högsta moduleringsfrekvensen.
Armstrong insåg att även om en frekvensmodulerad signal skulle ha en oändlig bandbredd, skulle bara de första par uppsättningarna av sidoband vara betydelsefulla; resten kunde ignoreras. En amplitudmodulerad talkanal bandbredd skulle vara ungefär 6 kilohertz ; en vanlig frekvensmodulerad röstkanalbandbredd kan vara 15 kilohertz.
Hur det fungerar
Armstrong-metoden börjar med att generera en bärarsignal med en mycket låg frekvens , säg 500 kilohertz. Denna frekvens ligger under AM-sändningsbandet och mycket under det nuvarande FM-sändningsbandet på 88 till 108 megahertz . Denna bärarsignal appliceras på två steg i sändaren : en balanserad modulator och en mixer .
För att förstå hur en balanserad modulator fungerar är det nödvändigt att förstå amplitudmodulation och hur den fungerar. De flesta beskriver amplitudmodulering som en metod för att ändra bärarens (amplitud) styrka synkroniserat med det modulerande ljudet. Detta är sant, effektutbytet ändras med modulering , men det ändras eftersom vilken AM-modulator som helst genererar två sidoband, en ovan och en under bäraren. När kraften går in i dessa sidoband ökar effekten. Den amplitudmodulerade signalen består då av en bärare med konstant styrka och två sidoband. Sidobanden bär informationen och bäraren går bara med på resan. Bäraren kan avlägsnas vid sändaren och sättas tillbaka på mottagaren så att sändaren kan sätta all kraft i sidobanden.
En frekvensmodulator genererar också sidoband, men istället för ett sidoband på vardera sidan av bäraren genererar den många sidoband på vardera sidan av bäraren. Den FM bandbredd är bredare på grund av de många sidobanden. Effekten från en FM-sändare är konstant med modulering, så när strömmen går in i sidobanden minskar bärareffekten.
En balanserad modulator blandar ljudsignalen och radiofrekvensbäraren, men undertrycker bäraren och lämnar bara sidobanden. Utgången från den balanserade modulatorn är en dubbelbandsundertryckt bärvågssignal och den innehåller all information som AM-signalen har, men utan bäraren. Det är möjligt att generera en AM-signal genom att ta utmatningen från den balanserade modulatorn och sätta in bäraren igen.
I Armstrong-metoden appliceras ljudsignalen och radiofrekvensbärsignalen på den balanserade modulatorn för att generera en dubbel sidobandsundertryckt bärvågssignal. Fasen hos denna utsignal skiftas sedan 90 grader i förhållande till den ursprungliga bäraren. Den balanserade modulatorutgången kan antingen leda eller fördröja bärarens fas. Den dubbla sidbandssignalen och den ursprungliga bärvågssignalen appliceras sedan på mixern och den ursprungliga bäraren - 90 grader ur fas - sätts in igen. Utgången från mixern är en frekvensmodulerad signal.
Återinsättning av bäraren utan fasförskjutning ger en AM-signal. Återinsättning av bäraren med 90 graders fasförskjutning ger en PM- signal. Om intelligensen är integrerad innan den appliceras på den resulterande fasmodulatorn motsvarar detta en FM- signal.
Ett av problemen med Armstrong-metoden är att frekvensavvikelsen - mängden modulering - måste hållas liten för att minimera distorsion . Den maximala avvikelsen är en bråkdel av 1 kilohertz, men FM-sändning kräver 75 kilohertz-avvikelse och en typisk FM-röstkanalavvikelse är 5 kilohertz. För att lösa detta problem multiplicerade Armstrong signalen många gånger till en högre frekvens för att uppnå den nödvändiga avvikelsen. Till exempel, för att generera en FM-signal med 5 kilohertz-avvikelse vid 146,94 megahertz, skulle sändaren generera en signal vid 6,1225 megahertz med endast 0,2 kilohertz-avvikelse och sedan multiplicera signalen 24 gånger.
Arv
Armstrong-metoden används inte längre kommersiellt. Frekvensmodulering genereras oftast vid driftsfrekvensen med erforderlig avvikelse. Medan systemet användes på 1930- och 1940-talet gav det en FM-ljudsignal av hög kvalitet