Fazna modulacija kao metoda prijenosa podataka

2024 Autor: Trinity Chesterton | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-02 00:33

Kao što znate, radiofrekvencijski signal se sastoji od nosača, koji se temelji na radio emisiji u obliku jednostavne harmonijske oscilacije u (t)=U cos (ωt + φ). Iz ovoga proizlazi da u signalu noseće frekvencije postoje tri neovisna parametra, djelovanjem na koje je moguće uhvatiti promjene u kontrolnom signalu.

Ovo implicira mogućnost tri vrste: amplituda (AM), frekvencija (FM) i fazna modulacija (PM).

Fazna modulacija je metoda prijenosa analognih ili digitalnih informacija promjenom početnog kuta (faze) φ_{0 noseće frekvencije odaslanog signala.}

Kod njega faza φ(t) ovisi o amplitudi kontrolnog (modulacijskog) signala, t.j. φ(t)=ω_0t + _Δφ∙sinΩt + φ₀==φ_{0 + ke (t), gdje je k faktor proporcionalnosti.}

Fazno modulirani signal općenito se opisuje izrazom u (t)=U_{n sin [ωt + φ (t)].}

Kada moduliramo jednim tonom [e (t)=E sin Ωt] imamo: φ(t)=φ₀ + kE sin Ωt=φ ₀ +Δφ_{maxsin Ωt.}

Nakon zamjene vrijednosti φ(t) u jednadžbu fazno moduliranog signala, dobivamo u (t)=U_n sin (ω _n t + φ₀ + Δφ_max sin Ωt), gdje je Δφ_max je najveća promjena faze proporcionalna amplitudi upravljačkog napona. Δφ_{maxinače se naziva indeks kutne modulacije i označava s m.}

Kao što možete vidjeti, na FM m=Δφ_max =kE. Trenutačna vrijednost vremenski promjenjivog faznog kuta Θ (t) je Θ (t)=ω_n t + φ₀ + msin Ωt, pa je ω=d Θ (t)/dt=ω_n + mΩ cosΩt, gdje je mΩ=Δφ_maxΩ=Δ ω _n =kEΩ - maksimalno odstupanje frekvencije od ω_{nu PM, izravno proporcionalno amplitudi i frekvenciji modulirajuće oscilacije.}

Dakle, kod PM-a, indeks modulacije, koji karakterizira maksimalnu promjenu faze, proporcionalan je amplitudi kontrolnog signala i ne ovisi o frekvenciji modulacije. Promjena frekvencije u odnosu na prosječnu vrijednost (odstupanje) mijenja se izravno proporcionalno amplitudi i frekvenciji modulirajućeg napona.

Ovisno o uvjetima korištenja, fazna modulacija ima nekoliko varijanti. Jedan od njih je, posebno, relativni fazni pomak.

U ovom obliku, ovisno o modulirajućem signalu, mijenja se samo faza signala, a frekvencija iamplituda ostaje nepromijenjena. Kod OFM-a vrijednost informacije nije apsolutna promjena u fazi, već njena promjena u odnosu na prethodnu vrijednost.

Elektronski sklop koji uzrokuje promjenu faznog kuta moduliranog valnog oblika (u odnosu na nemoduliran nosilac) u skladu s modulirajućim signalom naziva se fazni modulator.

Razvijene su mnoge vrste takvih slika. Jednostavan modulatorski sklop sadrži varikap - diodu sposobnu mijenjati kapacitet spoja pod djelovanjem upravljačkog napona. U ovom krugu modulirajući napon mijenja kapacitivnost varikapa. Fazni pomak ovisi o relativnoj vrijednosti kapacitivnosti ove diode i otporu opterećenja R.

Dakle, ovaj pomak ovisi o modulirajućem naponu. To je ono što uzrokuje faznu modulaciju radio signala. Međutim, takav pomak je nelinearno povezan s modulirajućim naponom, kapacitet varikapa je nelinearno povezan s modulirajućim naponom, što stvara dodatne probleme u dizajnu faznih modulatora.

U svom čistom obliku, fazna modulacija nije bila široko korištena zbog svog inherentnog ozbiljnog nedostatka - niske otpornosti na buku.