Fazna modulacija kao metoda prijenosa podataka

2024 Autor: Trinity Chesterton | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-02 00:30

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

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

Fazna modulacija je metoda prenosa analognih ili digitalnih informacija promjenom početnog ugla (faze) φ_{0 noseće frekvencije prenesenog signala.}

Kod njega, faza φ(t) zavisi od amplitude kontrolnog (modulacionog) signala, tj. φ(t)=ω_0t + _Δφ∙sinΩt + φ₀==φ_{0 + ke (t), gdje je k faktor proporcionalnosti.}

Fazno modulirani signal se općenito 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, dobijamo u (t)=U_n sin (ω _n t + φ₀ + Δφ_max sin Ωt), gdje je Δφ_max je maksimalna promjena faze proporcionalna amplitudi kontrolnog napona. Δφ_{maxse inače naziva indeks ugaone modulacije i označava sa m.}

Kao što vidite, na FM m=Δφ_max =kE. Trenutna vrijednost vremenski promjenjivog faznog ugla 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, direktno proporcionalno amplitudi i frekvenciji modulirajuće oscilacije.}

Dakle, kod PM, indeks modulacije, koji karakteriše maksimalnu promenu faze, proporcionalan je amplitudi kontrolnog signala i ne zavisi od frekvencije modulacije. Promjena frekvencije u odnosu na prosječnu vrijednost (devijacija) mijenja se u direktnoj proporciji sa amplitudom i frekvencijom modulirajućeg napona.

U zavisnosti od uslova upotrebe, fazna modulacija ima nekoliko varijanti. Jedan od njih je, posebno, relativni fazni pomak.

U ovom obliku, u zavisnosti od modulirajućeg signala, menja 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.

Elektronsko kolo koje uzrokuje promjenu faznog ugla moduliranog valnog oblika (u odnosu na nemoduliran nosilac) u skladu sa modulirajućim signalom naziva se fazni modulator.

Razvijeno je mnogo tipova takvih slika. Jednostavan modulatorski sklop sadrži varikap - diodu sposobnu mijenjati kapacitet spoja pod djelovanjem upravljačkog napona. U ovom kolu, modulirajući napon mijenja kapacitivnost varikapa. Fazni pomak zavisi od relativne vrijednosti kapacitivnosti ove diode i otpora opterećenja R.

Dakle, ovaj pomak zavisi od modulacionog napona. To je ono što uzrokuje faznu modulaciju radio signala. Međutim, takav pomak je nelinearno povezan sa modulirajućim naponom, kapacitivnost varikapa je nelinearno povezana sa modulirajućim naponom, što stvara dodatne probleme u dizajnu faznih modulatora.

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