Modulation ist der Prozess, durch den Informationen aus einer Nachrichtenquelle codiert werden, um sie für die Übertragung zu optimieren. Frequenzmodulation (FM) ist die Codierung von Informationen in einer Trägerwelle durch Ändern der Momentanfrequenz der Welle. Die FM-Technologie ist in den Bereichen Computer, Telekommunikation und Signalverarbeitung weit verbreitet.Das Diagramm zeigt den Unterschied zwischen den Wellen eines Modulations- und Trägersignals und der Frequenzmodulation.

Was ist Frequenzmodulation?
Frequenzmodulation ist eine Modulation, bei der die Frequenz der Trägerwelle entsprechend der momentanen Amplitude des Modulationssignals geändert wird, wobei Phase und Amplitude konstant gehalten werden. Die Änderung der Trägerwellenfrequenz wird durchgeführt, um Daten oder Informationen über kleine Entfernungen zu senden.

Der Frequenzmodulationsindex liegt konstant über 1, erfordert eine hohe Bandbreite im Bereich von 200 kHz, arbeitet in einem sehr hohen Frequenzbereich von 88 bis 108 Megahertz, hat eine komplexe Schaltung mit einer unendlichen Anzahl von Seitenbändern und empfängt ein Signal hoher Qualität mit hohe Klangqualität. Frequenz- und Phasenmodulation sind komplementäre Hauptverfahren der Winkelmodulation, bei denen es sich um eine Klasse von Trägerfrequenzmodulationen handelt, die häufig in Telekommunikationsübertragungssystemen verwendet werden.

FM-Signale können entweder durch direkte Frequenzmodulation erzeugt werden, die durch Eingabe einer Nachricht direkt in einen spannungsgesteuerten Oszillator erreicht wird, oder durch indirekte Frequenzmodulation, die durch Integrieren eines Nachrichtensignals zur Erzeugung eines phasenmodulierten Signals erreicht wird. Dieser wird dann verwendet, um einen kristallgesteuerten Oszillator zu modulieren, dessen Ergebnis über einen Frequenzvervielfacher übertragen wird, um ein FM-Signal zu erzeugen.

Zu den Anwendungsfällen der Frequenzmodulation gehören UKW-Rundfunk, Magnetbandaufzeichnungssysteme, Überwachung von Neugeborenen auf Anfälle über EEG, Radar, seismische Prospektion, Klangsynthese, Telemetrie, Zweiwege-Funksysteme und Videoübertragungssysteme.

Frequenzmodulationsgleichung: FM: VFM (t) = Vco sin (2 p [fc + (Df / Vmo) Vm (t)] t + f)
Amplitudenmodulation gegen Frequenzmodulation
Die Amplitudenmodulation (AM) ist eine Modulation, bei der die Amplitude der Trägerwelle entsprechend der momentanen Amplitude des Modulationssignals geändert wird, wobei Phase und Frequenz konstant gehalten werden. Die Modifikation der Trägerwellenamplitude wird durchgeführt, um Daten oder Informationen über große Entfernungen zu senden.

Der Amplitudenmodulationsindex reicht von 0 bis 1, erfordert eine geringe Bandbreite im Bereich von 10 kHz, arbeitet in mittleren und hohen Frequenzbereichen von 535 bis 1705 Kilohertz, hat eine einfache Schaltung mit nur zwei Seitenbändern und empfängt Signale von geringer Qualität mit schlechtem Klang Qualität.

FM und AM funktionieren auf die gleiche Weise, jedoch unterscheidet sich die Art und Weise, in der ihre Trägerwellen moduliert werden. Bei AM variiert die Stärke des Signals, um Toninformationen aufzunehmen. Bei FM wird die Frequenz, bei der der Strom die Richtung pro Sekunde für das Trägersignal ändert, variiert, um Toninformationen aufzunehmen.

Frequenzmodulation in Kommunikationssystemen
In der Telekommunikation werden zwei verschiedene Arten der Frequenzmodulation verwendet: die analoge Frequenzmodulation und die digitale Frequenzmodulation.Bei der analogen Modulation moduliert eine sich kontinuierlich ändernde Sinus-Trägerwelle das Datensignal. Die drei definierenden Eigenschaften einer Trägerwelle - Frequenz, Amplitude und Phase - werden verwendet, um AM-, PM- und Phasenmodulation zu erzeugen. Die digitale Modulation, die entweder als Frequenzumschalttaste, Amplitudenumschalttaste oder Phasenverschiebungstaste kategorisiert ist, funktioniert ähnlich wie die analoge. Wenn jedoch die analoge Modulation typischerweise für AM-, FM- und Kurzwellenrundfunk verwendet wird, umfasst die digitale Modulation die Übertragung von Binärsignalen ( 0 und 1).

Frequenzmodulation in der Schwingungsanalyse
Die Schwingungsanalyse ist ein Prozess zum Messen und Analysieren der Pegel und Muster von Schwingungssignalen oder -frequenzen von Maschinen, um abnormale Schwingungsereignisse zu erkennen und den Gesamtzustand von Maschinen und ihren Komponenten zu bewerten. Die Schwingungsanalyse ist besonders nützlich bei rotierenden Maschinen, bei denen Fehlermechanismen existieren, die zu Amplituden- und Frequenzmodulationsstörungen führen können. Der Demodulationsprozess kann diese Modulationsfrequenzen direkt erfassen und wird verwendet, um den Informationsgehalt von der modulierten Trägerwelle wiederherzustellen.

Wie hilft OmniSci bei der Überwachung der Frequenzmodulation?
In vielen Telekommunikationsnetzen ist es notwendig, eine Modulation zu implementieren, damit informationstragende Signale durch eine Wellenform dargestellt werden, die effektiv ein Übertragungsmedium passieren kann. Dieses modulierte Signal wird dann durch Demodulation auf das ursprüngliche informationstragende Signal zurückgesetzt. Eine Unterbrechung dieser Übertragung kann auftreten, wenn die modulierten Signale Anomalien aufweisen.

Das Erkennen von Signalanomalien oder abnormalen Vibrationsmustern innerhalb enormer Volumina von Datensignalen ist mit herkömmlichen Lösungen nicht möglich. Mit OmniSci können Telekommunikationsanalysten Netzwerksignalanomalien aus Milliarden von Datensatzzeilen auf einfache Weise erkennen und visualisieren, wobei SQL-Abfragen per Mausklick in Millisekunden zurückgegeben werden.

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