Фазова модуляція як спосіб передачі даних
Як відомо, радіочастотний сигнал складається з несучої, в основі якої лежить радіовипромінювання у вигляді простого гармонійного коливання u (t) = U cos (&omega-t + &phi-). З цього випливає, що в сигналі несучої частоти є три незалежні параметри, впливаючи на які можна відобразити зміни керуючого сигналу.
Звідси випливає можливість трьох видів: амплітудна (АМ), частотна (ЧМ) і фазову модуляція (ФМ).
Фазова модуляція - це спосіб передачі аналогової або цифрової інформації методом зміни початкового кута (фази) &phi-0 несучої частоти сигналу, що передається.
При ній фаза &phi- (t) залежить від амплітуди керуючого (модулюючого) сигналу, тобто &phi- (t) = &omega-0t + &Delta-&phi- sin&Omega-t + &phi-0 = = &phi-0 + ke (t), де k - коефіцієнт пропорційності.
Фазово-модульований сигнал в загальному випадку описується виразом u (t) = Uн sin [&omega-t + &phi- (t)].
При модуляції одним тоном [e (t) = E sin &Omega-t] маємо: &phi- (t) = &phi-0 + kE sin &Omega-t = &phi-0 + &Delta-&phi-maxsin &Omega-t.
Після підстановки значення &phi- (t) в рівняння фазово-модульованого сигналу отримуємо u (t) = Uн sin (&omega-н t + &phi-0 + &Delta-&phi-max sin &Omega-t), де &Delta-&phi-max - максимальна зміна фази, пропорційне амплітуді керуючого напруги. &Delta-&phi-max називають інакше індексом кутовий модуляції і позначають через m.
Як видно, при ФМ m =&Delta-&phi-max = KE. Миттєве значення змінюється в часі фазового кута &Theta- (t) дорівнює &Theta- (t) = &omega-н t + &phi-0 + msin &Omega-t, так що &omega- = d &Theta- (t) / dt = &omega-н + m&Omega- cos&Omega-t, де m&Omega- = &Delta-&phi-max&Omega- = &Delta- &omega-н = kE&Omega- - максимальне відхилення частоти від &omega-н при ФМ, прямо пропорційне амплітуді і частоті модулюючого коливання.
Відео: Частотна маніпуляція
Таким чином, при ФМ індекс модуляції, що характеризує максимальне зміна фази, пропорційний амплітуді сигналу і не залежить від частоти модуляції. Зміна частоти щодо середнього значення (девіація) змінюється прямо пропорційно амплітуді і частоті модулюючого напруги.
Залежно від умов застосування фазова модуляція має кілька різновидів. Однією з них, зокрема, є відносна фазова маніпуляція.
При цьому виді в залежності від модулюючого сигналу змінюється тільки фаза сигналу, а частота і амплітуда залишаються незмінними. При ОФМ інформаційне значення має не абсолютна зміна фази, а її зміна відносно попереднього значення.
Електронна схема, яка викликає зміна фазового кута модулированного коливання (щодо немодулированной несучої) відповідно до модулюючим сигналом, називається фазовий модулятор.
Розроблено багато типів таких зображень. Схема простого модулятора містить варікап - діод, здатний під дією керуючого напруги змінювати ємність переходу. У цій схемі модулююча напруга змінює ємність варикапа. Зсув фази залежить від відносної величини ємнісного опору цього діода і опір навантаження R.
Відео: ТКИ: Лекції - Тема 2 (Частина 1. Поняття про систему зв`язку. Методи і алгоритми модуляції) -1
Таким чином, даний зрушення залежить від напруги, що модулює. Це і обумовлює фазову модуляцію радіосигналу. Проте, подібний зсув нелінійно пов`язаний з модулюючим напругою, ємність варикапа нелінійно пов`язана з модулюючим напругою, що створює додаткові проблеми при конструюванні фазових модуляторів.
У чистому вигляді фазова модуляція не знайшла достатньо широкого застосування через властивого їй серйозного недоліку - низькою помехозащищенности.
