Почему движение автомобиля не влияет на частоту радиостанций?

Когда мы едем в машине и настраиваемся на FM-радиостанцию, почему наше движение не влияет на частоту? Нравится эффект Доплера?

Джон Ренни

Оно делает! Однако это не меняет частоту достаточно, чтобы иметь значение.

FM-передача не является точной частотой. Вместо этого он охватывает диапазон около 100 или 200 кГц в зависимости от того, в какой стране вы находитесь . Таким образом, ваше FM-радио фактически принимает диапазон частот по обе стороны от центральной частоты.

Предположим, вы путешествуете с максимальной разрешенной скоростью в Великобритании, которая составляет 70 миль в час или чуть более 30 м / с. Это позволит доплеровскому смещению частоты FM-станции примерно в 1,0000001 раза. В Великобритании частота FM составляет около 100 МГц, поэтому сдвиг частоты составляет около 10 Гц. Это всего лишь 0,01% диапазона частот, который использует передача, поэтому сдвиг частоты не влияет на прием.

Чтобы серьезно повлиять на прием, вам нужно путешествовать со скоростью около 100 000 миль в час.

Для полноты я должен добавить, что современные радиостанции автоматически настраиваются и автоматически компенсируют изменение частоты из-за доплеровского сдвига.

WetSavannaAnimal aka Rod Vance

Чтобы еще больше добавить ответ Джона Ренни : вам даже не нужна автонастройка для частотного отклонения величины, которую рассчитывает Джон (10 Гц): все FM-приемники, с которыми я когда-либо имел дело (я получил квалификацию инженера-электрика в 1985 году и работал несколько короткие годы общения, прежде чем вернуться к учебе) демодулируется с помощью детектора петли с фазовой автоподстройкой частоты , работа которого заключается в том, чтобы следить за смещениями несущей частоты, как это.

В любом случае, в любой FM-демодуляции постоянное смещение 10 Гц декодируется в очень маленький сигнал постоянного тока (* то есть постоянное смещение нулевого герца ): скажем, полный динамический диапазон соответствует 10 5 ЧАС Z 10 5 ЧАС Z как и в ответе Джона, это смещение на 80 дБ ниже полного динамического диапазона демодулятора. Полностью демодулированный сигнал, вероятно, в любом случае не воспроизводит сигналы до постоянного тока. Скорость вашего автомобиля не может меняться быстро, поэтому колебания его скорости будут соответствовать изменению этого смещения с частотой примерно герц: если он вообще пройдет через полный демодуляционный фильтр, это окажет незначительное влияние на сигнал ,

Floris

Джон и Род уже указали, что ожидаемый сдвиг частоты от вождения автомобиля "мал"; Я хотел бы немного подробнее рассказать о том, как работает FM.

FM = частотная модуляция. Несущая (номинальная центральная частота) модулируется, то есть для передачи аудиосодержимого частота фактически перемещается намеренно, чтобы передать музыку в ваш автомобиль. И это движется довольно много.

В случае FM, вам нужно беспокоиться о двух вещах в модуляции:

1. Какова связь между амплитудным диапазоном, который вы хотите передать, и сдвигом частоты?
2. Какую самую высокую частоту вы хотите передать?

Некоторые из следующих фактов были взяты из этой презентации .

Частотная характеристика обычно составляет от 50 Гц до 15 кГц; 100% модуляция определяется как 75 кГц с обеих сторон (максимальная амплитуда). Для стерео FM самая высокая частота модуляции составляет 53 кГц. Согласно правилу Карсона , минимальная ширина канала должна быть С B R = 2 ( Δf + ф м ) С В р знак равно 2 ( Δ е + е м ) где С B R С В р является требованием к пропускной способности, Δf Δ е размах частот, соответствующий полной амплитуде, и е м е м максимальная частота модуляции (53 кГц). Это означает, что FM-передатчику требуется 256 кГц в соответствии с этим правилом - причина, по которой географически близкие передатчики никогда не находятся рядом друг с другом на циферблате (каналы распределены на 200 кГц, но вы не можете передавать на 90,1 и 90,3 в одном и том же город и сойдет с рук).

Движение с постоянной скоростью не повлияет на ваш прием - у PLL в приемнике нет проблем с фиксацией сигнала, который значительно отклоняется от целевой частоты (намного больше, чем сдвиг, который вы можете получить от движения автомобиля - учитывая все другие источники дрейф в передатчике и приемнике, а также для факта, что модулированный сигнал изменяется на 256 кГц).

Вы можете задаться вопросом: если бы вы прикрепили антенну к колесу, которое вращается очень быстро, сможете ли вы услышать низкочастотный гул, добавив небольшую модуляцию несущей? Ваше колесо должно вращаться со скоростью около 3000 об / мин (чтобы подать сигнал 50 Гц); и если полная амплитуда 75 кГц (соответствует, например, 80 дБ на ваших динамиках) и ваш порог слуха составляет 40 дБ (на самом деле он ниже, но с вращающимся колесом рядом вы будете в затруднении . ), вы можете слышать амплитуду, которая в 100 раз меньше - что потребует сдвига пика 750 Гц и, следовательно, скорости 3 ⋅ 10 6 м / с 3 ⋅ 10 6 м / s , При частоте 50 Гц (300 рад / с для сохранения круглых чисел) вам понадобится колесо с радиусом 10 км.

Итак, вы видите - на самом деле не о чем беспокоиться. Ваше радио может справиться с вашими привычками вождения.