مدولاسیون فرکانسی یا FM (Frequency Modulation) یکی از روشهای مدولاسیون در ارتباطات بیسیم است که در آن،فرکانس سیگنال حامل به صورت مستقیم توسط سیگنال اطلاعاتی (معمولاً صوت) تغییر میکند. به عبارت دیگر، در مدولاسیون FM، اطلاعات به صورت تغییرات در فرکانس سیگنال حامل نمایش داده میشوند. این تغییرات فرکانس به نوعی نمایانگر اندازه و معنای سیگنال اطلاعاتی است.
فرآیند مدولاسیون FM به صورت زیر انجام میشود:
تولید سیگنال حامل:
ابتدا یک سیگنال با فرکانس معین به عنوان سیگنال حامل تولید میشود. این سیگنال حامل معمولاً یک موج sinusoidal با فرکانس بالا است که به عنوان وسیله انتقال اطلاعات استفاده میشود.
مدولاسیون:
سیگنال اطلاعاتی (مثلاً صدا) به صورت موج مدوله شده در فرکانس سیگنال حامل اضافه میشود. این موج مدوله شده باعث تغییرات فرکانس
سیگنال حامل میشود.
انتقال:
سیگنال حاصل به صورت فرکانسی تغییر یافته (مدوله شده)، از طریق محیط انتقال (مثلاً هوا) به مقصد منتقل میشود.
دمدولاسیون:
در مقصد، سیگنال حامل دمدوله شده و سیگنال اطلاعاتی بازیابی میشود. این فرآیند به طور معمول با استفاده از یک دستگاه موج دهنده
FM (FM demodulator) انجام میشود.
مدولاسیون FM به مقدار تغییر فرکانس سیگنال حامل (به اندازه اندک یا زیاد شدن فرکانس از مقدار اصلی) نسبت به مقدار سیگنال اطلاعاتی
وابسته است. اگر سیگنال اطلاعاتی افزایش یابد، فرکانس سیگنال حامل نیز افزایش مییابد و برعکس، اگر سیگنال اطلاعاتی کاهش یابد،
فرکانس سیگنال حامل کاهش مییابد.
در زیر، توضیحی از نوعهای مختلف مدولاسیون FM ارائه میشود:
مدولاسیون واحد (Narrowband FM):
در این نوع مدولاسیون FM، پهنای باند سیگنال مدوله بسیار کمتر از پهنای باند حامل است. این نوع FM معمولاً برای ارتباطات صوتی در فرکانس
های مخصوص (مثلاً فرکانسهای رادیویی FM) استفاده میشود.
مدولاسیون گسترده (Wideband FM):
در این نوع، پهنای باند سیگنال مدوله معمولاً بسیار بیشتر از پهنای باند حامل است. این نوع FM برای انتقال دادههای دیجیتال، انتقال اطلاعات
تصویری، رادیوی ماهوارهای و سیستمهای ارتباطات با سرعت بالا مورد استفاده قرار میگیرد.
مدولاسیون FM زمانی (Tamed FM):
در این نوع مدولاسیون FM، اطلاعات ارسالی به صورت گروههای زمانی (time slots) در فرکانسهای مختلف منتقل میشوند. این نوع مدولاسیون
برای ارتباطات پیچیده چندگانه (multi-access communications) و تقسیمبندی فرکانس (frequency division multiplexing) استفاده میشود.
مدولاسیون FM فرکانسی چندگانه (Multifrequency FM):
در این نوع، سیگنال مدوله به صورت همزمان بر روی چندین فرکانس مختلف ارسال میشود. این نوع مدولاسیون معمولاً برای ارتباطات نظامی و
استفادههایی که نیاز به مقاومت در برابر تداخلات دارند، مورد استفاده قرار میگیرد.
فرآیند مدولاسیون FM به صورت زیر انجام میشود:
تولید سیگنال حامل:
ابتدا یک سیگنال با فرکانس معین به عنوان سیگنال حامل تولید میشود. این سیگنال حامل معمولاً یک موج sinusoidal با فرکانس بالا است که به عنوان وسیله انتقال اطلاعات استفاده میشود.
مدولاسیون:
سیگنال اطلاعاتی (مثلاً صدا) به صورت موج مدوله شده در فرکانس سیگنال حامل اضافه میشود. این موج مدوله شده باعث تغییرات فرکانس
سیگنال حامل میشود.
انتقال:
سیگنال حاصل به صورت فرکانسی تغییر یافته (مدوله شده)، از طریق محیط انتقال (مثلاً هوا) به مقصد منتقل میشود.
دمدولاسیون:
در مقصد، سیگنال حامل دمدوله شده و سیگنال اطلاعاتی بازیابی میشود. این فرآیند به طور معمول با استفاده از یک دستگاه موج دهنده
FM (FM demodulator) انجام میشود.
مدولاسیون FM به مقدار تغییر فرکانس سیگنال حامل (به اندازه اندک یا زیاد شدن فرکانس از مقدار اصلی) نسبت به مقدار سیگنال اطلاعاتی
وابسته است. اگر سیگنال اطلاعاتی افزایش یابد، فرکانس سیگنال حامل نیز افزایش مییابد و برعکس، اگر سیگنال اطلاعاتی کاهش یابد،
فرکانس سیگنال حامل کاهش مییابد.
در زیر، توضیحی از نوعهای مختلف مدولاسیون FM ارائه میشود:
مدولاسیون واحد (Narrowband FM):
در این نوع مدولاسیون FM، پهنای باند سیگنال مدوله بسیار کمتر از پهنای باند حامل است. این نوع FM معمولاً برای ارتباطات صوتی در فرکانس
های مخصوص (مثلاً فرکانسهای رادیویی FM) استفاده میشود.
مدولاسیون گسترده (Wideband FM):
در این نوع، پهنای باند سیگنال مدوله معمولاً بسیار بیشتر از پهنای باند حامل است. این نوع FM برای انتقال دادههای دیجیتال، انتقال اطلاعات
تصویری، رادیوی ماهوارهای و سیستمهای ارتباطات با سرعت بالا مورد استفاده قرار میگیرد.
مدولاسیون FM زمانی (Tamed FM):
در این نوع مدولاسیون FM، اطلاعات ارسالی به صورت گروههای زمانی (time slots) در فرکانسهای مختلف منتقل میشوند. این نوع مدولاسیون
برای ارتباطات پیچیده چندگانه (multi-access communications) و تقسیمبندی فرکانس (frequency division multiplexing) استفاده میشود.
مدولاسیون FM فرکانسی چندگانه (Multifrequency FM):
در این نوع، سیگنال مدوله به صورت همزمان بر روی چندین فرکانس مختلف ارسال میشود. این نوع مدولاسیون معمولاً برای ارتباطات نظامی و
استفادههایی که نیاز به مقاومت در برابر تداخلات دارند، مورد استفاده قرار میگیرد.
