6.2.1. Metody frekvenční modulace

V tomto odstavci si popíšeme jen nejjednodušší principy, jak získat kmitočtově modulovaný signál. Prvním z těchto principů je využití kapacitní diody, varikapu, v rezonančním obvodu generátoru nosného kmitočtu. Generátory s rezonančním obvodem LC, tzv. LC generátory, obsahují zpravidla jeden rezonanční obvod LC, který určuje kmitočet generátoru (generátor je vlastně speciální zesilovač s tzv. kladnou zpětnou vazbou, který se stará o to, aby kmity na oscilačním rezonančním obvodu měly stále stejnou amplitudu; nahrazuje tedy vhodným způsobem ze zdroje stejnosměrného napětí ztráty v oscilačním rezonančním obvodu, způsobené ohmickým odporem cívky a svodem kondenzátoru). Kmitočet generátoru f₀ je pak určen Thomsonovým vztahem

.

Použijeme-li v rezonančním obvodu namísto kondenzátoru s pevnou hodnotou kapacity varikap, můžeme pomocí vnějšího napětí měnit kapacitu varikapu a tím i frekvenci, kterou generátor generuje. Závislost frekvence generátoru na tomto vnějším (modulačním) napětí sice není lineární, ale pokud jsou změny frekvence takto vyvolané malé ve srovnání s rezonančním kmitočtem oscilačního obvodu (to je většinou splněno, neboť kmitočet nosné je v řádu desítek MHz a maximální frekvenční zdvih je 100 kHz), můžeme závislost kmitočtu rezonančního obvodu na modulačním napětí aproximovat s dostatečnou přesností lineární závislostí.

Další možností, jak provést frekvenční modulaci, je využít generátoru, který je přímo konstruován tak, aby se mu generovaná frekvence dala měnit pomocí napětí přivedeného zvnějšku. Takovým generátorům říkáme VCO, napětím řízené generátory (voltage controlled oscillator). Frekvence (nemodulovaná) takových generátorů nemusí přímo ležet v oblasti, kde je třeba (tedy např. pro rozhlasové vysílání FM v řádu desítek MHz), důležité je, aby frekvence generátoru byla vyšší, než je požadovaná frekvenční odchylka a aby závislost kmitočtu generátoru na vnějším napětí byla lineární i pro relativně velké změny kmitočtu vzhledem k frekvenci generátoru bez modulace. Takto modulovaný kmitočet pak můžeme ”posunout” do frekvenčního pásma, které požadujeme pomocí tzv. heterodynní techniky. Při této technice násobíme signál z VCO se signálem z generátoru konstantního kmitočtu, čímž dostáváme součtový a rozdílový kmitočet, z čehož si v tomto případě vybíráme součtový. Předpokládejme, že kmitočet VCO je ω_VCO a je modulován s kmitočtovou odchylkou Δω, tj. kmitočet VCO se pohybuje při modulaci v rozmezí ω_VCO ± Δω. Násobíme-li tento signál se signálem o kmitočtu ω_vf, dostaneme kmitočty

ω_vf - (ω_VCO ±Δω) a ω_vf + (ω_VCO ± Δω),

metoda opět vychází z trigonometrické identity

cos(x) · cos(y) = (1/2) [ cos(x+y)+cos(x-y) ].

Kmitočet v rozmezí ω_vf - (ω_VCO ± Δω) odstraníme filtrem. Když volíme ω_vf + ω_VCO = ω_N, dostáváme pak kmitočtově modulovanou nosnou o základním kmitočtu ω_N, jejíž kmitočet se mění v rozmezí ω_N±Δω.

Metody demodulace