Фазова модуляція як спосіб передачі даних

Технології 03 липня 2022 Перегляди: 51

Як відомо, радіочастотний сигнал складається з несучої, в основі якої лежить радіовипромінювання у вигляді простого гармонійного коливання u (t) = U cos (^ t +  ). 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 (ЧС) і фазова модуляція (ФМ).

Фазова модуляція — це спосіб передачі аналогової або цифрової інформації методом зміни початкового кута (фази) _{^ 0} несучої частоти переданого сигналу.

При ній фаза   (t) залежить від амплітуди керуючого (модулюючого) сигналу, тобто   (t) = ­ 0t ₊  .

Фазово-модульований сигнал в загальному випадку описується виразом u (t) = Uн sin [^ t +   (t)].

Під час додавання тоном [e (t) = E sin ^ t] маємо: φ(t) = φ₀ + kE sin Ωt = φ₀ + Δφ_maxsin Ωt.

Після підстановки значення   (t) у рівняння фазово-модульованого сигналу отримуємо u (t) = U_н sin (­ _н t + _­ 0 +   _max sin ^ t), де   max — максимальна зміна фази, пропорційна амплітуді керуючої напруги. _{^ max} називають інакше індексом кутової модуляції і позначають через m.

Як видно, при ФМ m =   max = kE. Миттєве значення змінюваного в часі фазового кута. (t) дорівнює. (t) = _{^ н} t + _{^ 0} + msin ^ t. Отже,   = d. (t )/dt = ^ н + m   cos.

Таким чином, при ФМ індекс модуляції, що характеризує максимальну зміну фази, пропорційний амплітуді керуючого сигналу і не залежить від частоти модуляції. Зміна частоти відносно середнього значення (девіація) змінюється прямо пропорційно амплітуді і частоті модулюючої напруги.

Залежно від умов застосування фазової модуляції має кілька різновидів. Однією з них, зокрема, є відносна фазова маніпуляція.

При цьому вигляді залежно від модулюючого сигналу змінюється тільки фаза сигналу, а частота і амплітуда залишаються незмінними. При ОФМ інформаційне значення має не абсолютну зміну фази, а її зміну щодо попереднього значення.

Електронна схема, яка викликає зміну фазового кута модульованого коливання (відносно немодульованої несучої) відповідно до модулюючого сигналу, називається фазовий модулятор.

Розроблено багато типів таких зображень. Схема простого модулятора містить варікап — діод, здатний під дією керування напругою змінювати ємність переходу. У цій схемі модулююча напруга змінює ємність варикапа. Зсув фази залежить від відносної величини ємнісного опору цього діоду і опір навантаження R.

Таким чином, дане зрушення залежить від модулюючої напруги. Це і обумовлює фазову модуляцію радіосигналу. Тим не менш, подібне зрушення нелінійно пов’язане з модулюючою напругою, ємність варикапа нелінійно пов’язана з модулюючою напругою, що створює додаткові проблеми при конструюванні фазових модуляторів.

У чистому вигляді фазова модуляція не знайшла достатньо широкого застосування через притаманний їй серйозний недолік — низьку перешкоду.