تضمين التردد

تقنيات التضمين
التضمين النظيري
AM • SSB • FM • PM • SM
تضمين رقمي
OOK • FSK • ASK • PSK • QAM MSK • CPM • PPM • TCM • OFDM
طيف منثور
FHSS • DSSS
انظر أيضاً: إزالة التضمين

تضمين التردد Frequency modulation طريقة لإرسال إشارات الصوت على موجات الراديو. وتعرف اختصارًا باسم إف. إم. ويُعَدُّ تضمين التردد وتضمين الاتساع الوسيلتين الأساسيتين لإرسال الموسيقى والحديث.

ولموجة الراديو درجة تردد ثابتة، وهي عدد المرات التي تتردد فيها الموجات في الثانية الواحدة. ولها اتساع محدد أيضًا. وفي التردد يتم رفع أو خفض موجة اتساع الراديو المرسلة لتتناسب مع ذبذبات الصوت المرسل، ولكن اتساع التردد لا يتغير، وعلى العكس، فإن تضمين الذروة يحفظ تردد الموجة المرسلة ثابتة الإرسال مستمرة، ولكنها تغير حجم الموجة بما يتفق مع ذبذبات إشارات الصوت المرسلة.

وتختص طريقة تضمين التردد ببعض المميزات عن تضمين الاتساع. فهي خالية نسبيًا من التشويش الناتج عن العواصف الرعدية وأية أنواع أخرى من التداخلات التي تؤثر على إذاعات تضمين الاتساع. ويوفر تضمين التردد نتيجة أكثر صدقًا للموسيقى والكلام.

وتُعد إذاعة الراديو على موجة تضمين التردد أحد الاستخدامات الرئيسية لتضمين التردد. كما يُعد نقل البرامج الإستريوفونية (الصوتية المجسمة) تطورًا مهمًا في هذا المجال. وفي البث الإستريوفوني بتضمين التردد، ترسل الإشارات الصوتية من جهازي تكبير صوت أو من قناتي مسجل إستريوفوني على الموجة الراديوية نفسها. ويُسمى إرسال برنامج بهذه الطريقة الإرسال المضاعف. ويُمكن لمحطة تضمين التردد التجارية أن تبث برامج موسيقية غير منقطعة بالإضافة إلى البث الإستريوفوني المعتاد.

ولتضمين التردد استخدامات أخرى أيضًا، فمثلاً تبثّ محطات التلفاز الجزء السمعي من برامجها بهذه الطريقة. وتستخدم شركات التلفاز أيضًا تضمين التردد في النقل الراديوي بالموجات الدقيقة، وهو نظام صُمم لإرسال مكالمات هاتفية لمسافات طويلة.

وقد اخترع إدوين أرمسترونج، وهو مهندس إلكترونيات أمريكي تضمين التردد عام 1933م. أصبح نظام تضمين التردد يُستخدم على نطاق واسع منذ الأربعينيات من القرن العشرين.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 النظرية

Suppose the baseband data signal (the message) to be transmitted is

$x_{m}(t)\,$

and is restricted in amplitude to be

$\left|x_{m}(t)\right|\leq 1,\,$

and the sinusoidal carrier is

$x_{c}(t)=A_{c}\cos(2\pi f_{c}t)\,$

where f_c is the carrier's base frequency and A_c is the carrier's amplitude. The modulator combines the carrier with the baseband data signal to get the transmitted signal,

$y(t)=A_{c}\cos \left(2\pi \int _{0}^{t}f(\tau )d\tau \right)$

$=A_{c}\cos \left(2\pi \int _{0}^{t}\left[f_{c}+f_{\Delta }x_{m}(\tau )\right]d\tau \right)$

$=A_{c}\cos \left(2\pi f_{c}t+2\pi f_{\Delta }\int _{0}^{t}x_{m}(\tau )d\tau \right).$

In this equation, $f(\tau )\,$ is the instantaneous frequency of the oscillator and $f_{\Delta }\,$ is the frequency deviation, which represents the maximum shift away from f_c in one direction, assuming x_m(t) is limited to the range ±1.

 دوال بسل

The carrier and sideband amplitudes are illustrated for different modulation indices of FM signals. Based on the Bessel functions.

Modulation index	Carrier	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
0.00	1.00
0.25	0.98	0.12
0.5	0.94	0.24	0.03
1.0	0.77	0.44	0.11	0.02
1.5	0.51	0.56	0.23	0.06	0.01
2.0	0.22	0.58	0.35	0.13	0.03
2.41	0	0.52	0.43	0.20	0.06	0.02
2.5	−.05	0.50	0.45	0.22	0.07	0.02	0.01
3.0	−.26	0.34	0.49	0.31	0.13	0.04	0.01
4.0	−.40	−.07	0.36	0.43	0.28	0.13	0.05	0.02
5.0	−.18	−.33	0.05	0.36	0.39	0.26	0.13	0.05	0.02
5.53	0	−.34	−.13	0.25	0.40	0.32	0.19	0.09	0.03	0.01
6.0	0.15	−.28	−.24	0.11	0.36	0.36	0.25	0.13	0.06	0.02
7.0	0.30	0.00	−.30	−.17	0.16	0.35	0.34	0.23	0.13	0.06	0.02
8.0	0.17	0.23	−.11	−.29	−.10	0.19	0.34	0.32	0.22	0.13	0.06	0.03
8.65	0	0.27	0.06	−.24	−.23	0.03	0.26	0.34	0.28	0.18	0.10	0.05	0.02
9.0	−.09	0.25	0.14	−.18	−.27	−.06	0.20	0.33	0.31	0.21	0.12	0.06	0.03	0.01
10.0	−.25	0.04	0.25	0.06	−.22	−.23	−.01	0.22	0.32	0.29	0.21	0.12	0.06	0.03	0.01
12.0	0.05	−.22	−.08	0.20	0.18	−.07	−.24	−.17	0.05	0.23	0.30	0.27	0.20	0.12	0.07	0.03	0.01

 التطبيقات

 الصوت

FM is also used at audio frequencies to synthesize sound. This technique, known as FM synthesis, was popularized by early digital synthesizers and became a standard feature for several generations of personal computer sound cards.

إشارة صوتية (أعلى) يمكن أن تحملها إما موجة راديو AM أو موجة راديو FM.

 الراديو

المقالة الرئيسية: FM broadcasting

An example of frequency modulation. This diagram shows the modulating, or message, signal, x_m(t), superimposed on the carrier wave, x_c(t)

The modulated signal, y(t), produced from frequency-modulating x_c(t) with x_m(t).

Edwin Armstrong presented his paper: "A Method of Reducing Disturbances in Radio Signaling by a System of Frequency Modulation", which first described FM radio, before the نيويورك section of the Institute of Radio Engineers on November 6, 1935. The paper was published in 1936.

 انظر أيضاً

• Amplitude modulation
• Carson bandwidth rule (Estimate of RF bandwidth required for an FM signal)
• Frequency modulation synthesis (FM as an audio synthesis method)
• FM-UWB (FM and Ultra Wideband)
• Modulation, for a list of other modulation techniques
• History of radio
• Phase modulation
• FM broadcasting
• FM broadcast band

 المصادر

• A. Bruce Carlson: "Communication systems, 2nd edition", McGraw-Hill, Inc, 1981, ISBN 0-07-085082-2
• الموسوعة المعرفية الشاملة

 وصلات خارجية

• Frequency Modulation
• Frequency Modulation
• FM receiving antennas
• Ratio Detector with schematics

انظر أيضًا: الراديو