Фазовая модуляция

Технологии модуляции
Аналоговая модуляция
Цифровая модуляция
Импульсная модуляция
Расширение спектра
См. также: Демодуляция
Модулирующий сигнал,
несущая
и фазоманипулированный сигнал системы спутниковой навигации NAVSTAR GPS
Модулирующая гармонический сигнал (синий) модулирует несущую (красный). Результат модуляции — сигнал ФМ (зеленый). Отношение частот несущей и модулирующего сигнала 1:1,5.
  g(t)=π/2×sin[2×2π t + π/2×sin( 3×2π t )] 
Осциллограммы сигналов при двоичной фазовой демодуляции

Фа́зовая модуля́ция — вид модуляции, при которой фаза несущего колебания изменяется прямо пропорционально информационному сигналу. Фазомодулированный сигнал имеет следующий вид[1]:

где  — амплитуда сигнала;
 — модулирующий информационный сигнал;
 — некоторая константа;
 — частота несущего гармонического сигнала;
 — время.

В случае, когда информационный сигнал является дискретным, то говорят о фазовой манипуляции. Возможна относительная фазовая манипуляция (ОФМ), если информация передается не в самой фазе, а в разности фаз соседних сигналов в последовательности. Хотя для сокращения занимаемой полосы частот манипуляция может производится не прямоугольным, а сглаженным импульсом, например, колоколообразным, приподнятым косинусом и др., но и в этом случае обычно говорят о манипуляции.

По характеристикам фазовая модуляция близка к частотной модуляции. В случае синусоидального модулирующего (информационного) сигнала, результаты частотной и фазовой модуляции совпадают с точностью до начальной фазы.

Способы фазовой модуляции (манипуляции)

  • Изменение фазы несущего сигнала путём изменения параметров колебательного контура задающего генератора несущей, например, изменением ёмкости контурного конденсатора.
  • Изменение фазы несущего сигнала путём переключения генераторов несущего сигнала.
  • Изменение фазы несущего сигнала путём переключения каналов несущего сигнала. При этом в каждом канале сигнал берётся от одного и того же генератора, но с заданным сдвигом по фазе.
  • Квадратурно-фазовая модуляция несущего сигнала.
  • Фазовая модуляция, получаемая изменением частоты несущего сигнала.
  • Цифровой синтез фазоманипулированного сигнала без использования фазосдвигающих цепей и изменения реактивных параметров колебательного контура.

Индекс модуляции

Индекс фазовой модуляции  — величина показывающая насколько фаза модулируемого сигнала изменяется относительно своего немодулированного уровня:

где  — максимальное изменение фазы модулированного сигнала относительно немодулированного, измеряется в угловых единицах, например, в радианах.

Спектр сигнала при фазовой модуляции

Если индекс модуляции очень мал, то спектр фазово-модулированного сигнала совпадает со спектром амплитудно-модулированного сигнала, отличие от него — в фазе боковых полос спектра, такая модуляция неэффективна с энергетической точки зрения.

При большом индексе модуляции спектр модулированного сигнала при фазовой модуляции похож на спектр сигнала с частотной модуляцией и его ширина полосы примерно равна (правило Карсона[англ.][2]):

где
— частота гармонического модулирующего сигнала.

См. также

Примечания

  1. Кузнецов А. П., Курулев А. П., Батура М. П.. Теория электрических цепей. — Минск, 2015. — С. 413. Дата обращения: 26 февраля 2018. Архивировано 27 февраля 2018 года.
  2. Carson J. R. Notes on the theory of modulation, Proc. IRE, vol. 10, no. 1 (Feb. 1922), pp. 57—64.

Ссылки