Фазова модулация като метод за предаване на данни

Както е известно, радиочестотният сигнал се състои от носител, базиран на радиоизлъчване под формата на проста хармонично колебание u (t) = U cos (омега-t + phi-). От това следва, че в сигнала на носещата честота съществуват три независими параметъра, които влияят на промените в управляващия сигнал.

Това предполага три типа: амплитуда (AM), честота (FM) и фазова модулация (FM).

Фазовата модулация е метод за предаване на аналогова или цифрова информация чрез промяна на началния ъгъл (фаза) phi-₀ носеща честота на предавания сигнал.

С нейната фаза phi- (t) зависи от амплитудата на контролния (модулиращ) сигнал, т.е. phi- (t) = омега_0т+_делта-phi-sinOmega-t + phi-₀ = = phi-_{0 +} ke (t), където k е коефициентът на пропорционалност.

Фазово-модулираният сигнал в общия случай е описан от израза u (t) = U_пгрях [омега-т + phi- (t)].

При модулиране с един тон [e (t) = E sin Omega-t] имаме: phi- (t) = phi-₀ + kE грях Омега-t = phi-₀ + Delta-phi-_максгрях Омега-тон.

След заместване на стойността phi- (t) в уравнението на фазо-модулирания сигнал, който получаваме u (t) = U_п грях (омега-_п t + phi-₀ + Delta-phi-_макс грях Омега-т), където Delta-phi-_макс - Максималната фазова промяна е пропорционална на амплитудата на управляващото напрежение. Delta-phi-_макс се нарича индекс на ъгловата модулация и се обозначава с m.

Както може да се види, с FM m = Delta-phi-_макс = kE. Моментната стойност на фазовия ъгъл, вариращ във времето Тета- (t) е равна на Тета- (t) = омега_п t + phi-₀ + MSIN Омега-т, така че омега- = d Тета- (t) / dt = омега_п + mOmega-cosOmega-t, където mOmega- = Delta-phi-_максОмега- = делта- омега_п = kEOmega- е максималното отклонение на честотата от омега_п при FM, директно пропорционална на амплитудата и честотата на модулиращото колебание.

По този начин, при FM, модулационният индекс, характеризиращ максималната фазова промяна, е пропорционален на амплитудата на управляващия сигнал и не зависи от честотата на модулация. Промяната в честотата спрямо средната стойност (отклонението) варира директно пропорционално на амплитудата и честотата на модулиращото напрежение.

В зависимост от условията на приложение фазовата модулация има няколко варианта. Едно от тях, по-специално, е относителното фиксиране на фазовото изместване.

В тази форма, в зависимост от модулиращия сигнал, се променя само фазата на сигнала, а честотата и амплитудата остават непроменени. При OMP, информационната стойност не е абсолютната промяна на фазата, а нейната промяна спрямо предишната стойност.

Електронната схема, която причинява промяна във фазовия ъгъл на модулираното трептене (по отношение на немодулирания носител) в съответствие с модулиращия сигнал, се нарича фазов модулатор.

Разработени са много видове такива изображения. Схемата на прост модулатор съдържа varicap-диод, способен да променя съединителния капацитет под влиянието на контролно напрежение. В тази схема модулиращото напрежение променя капацитета на varicap. Фазовото отместване зависи от относителната величина на капацитета на този диод и от товара на съпротивление R.

По този начин тази промяна зависи от модулиращото напрежение. Това определя фазовата модулация на радиосигнала. Независимо от това, такава промяна е нелинейно свързана с модулиращото напрежение, капацитетът на varicap е нелинейно свързан с модулиращото напрежение, което създава допълнителни проблеми при конструирането на фазовите модулатори.

В своята чиста форма, фазовата модулация не се използва широко поради вродения си сериозен недостатък - нисък шум.