Угловая модуляция - Angle modulation

Угол модуляция является классом несущей модуляции , который используется в телекоммуникационных системах передачи. Класс включает частотную модуляцию (FM) и фазовую модуляцию (PM) и основан на изменении частоты или фазы , соответственно, несущего сигнала для кодирования сигнала сообщения. Это контрастирует с изменением амплитуды несущей, которое практикуется в передаче с амплитудной модуляцией (AM), самом раннем из основных методов модуляции, широко используемых в раннем радиовещании.

Фонд

В общем виде процесс аналоговой модуляции синусоидальной несущей волны может быть описан следующим уравнением:

${\ Displaystyle м (т) = А (т) \ CDOT \ соз (\ омега т + \ фи (т)) \,}$.

A (t) представляет изменяющуюся во времени амплитуду синусоидальной несущей волны, а косинусоидальный член представляет собой несущую на ее круговой частоте и мгновенное отклонение фазы . В этом описании непосредственно представлены две основные группы модуляции: амплитудная модуляция и угловая модуляция. При амплитудной модуляции член угла сохраняется постоянным, в то время как при угловой модуляции член A (t) постоянен, а второй член уравнения имеет функциональную связь с модулирующим сигналом сообщения. ${\ displaystyle \ omega}$${\ Displaystyle \ phi (т)}$

Функциональная форма косинусного члена, который содержит выражение мгновенной фазы в качестве аргумента, обеспечивает различие двух типов угловой модуляции, частотной модуляции (FM) и фазовой модуляции (PM). В FM сигнал сообщения вызывает функциональное изменение несущей частоты . Эти изменения контролируются как частотой, так и амплитудой модулирующей волны. При фазовой модуляции мгновенное отклонение фазы несущей регулируется модулирующим сигналом, так что основная частота остается постоянной. ${\ Displaystyle \ омега т + \ фи (т)}$${\ Displaystyle \ phi (т)}$

Для частотной модуляции мгновенная частота несущей волны с угловой модуляцией задается первой производной по времени от мгновенной фазы:

${\ displaystyle {\ frac {d} {dt}} [\ omega t + \ phi (t)] = \ omega + \ phi '(t) \, \!}$,

в котором может быть определено как мгновенное отклонение частоты, измеренное в рад / с. ${\ Displaystyle \ phi '(т)}$

В принципе, модулирующий сигнал как с частотной, так и с фазовой модуляцией может быть аналоговым по своей природе или может быть цифровым. В общем, однако, при использовании цифровых сигналов для изменения несущей, этот метод называется манипуляцией , а не модуляцией. Таким образом, в телекоммуникационных модемах используется частотная манипуляция (FSK), фазовая манипуляция (PSK) или амплитудно-фазовая манипуляция (APK), а также различные комбинации. Кроме того, другая цифровая модуляция - это линейное кодирование , при котором используется несущая основной полосы частот , а не волна полосы пропускания .

Методы угловой модуляции могут обеспечить лучшее распознавание помех и шума, чем амплитудная модуляция. Эти улучшения, однако, представляют собой компромисс с повышенными требованиями к пропускной способности.

Модуляция частоты

Частотная модуляция широко используется для FM вещания по радио программ , и в значительной степени вытеснена амплитудной модуляции для этой цели , начиная с 1930 - х годами, с его изобретениями американского инженера Эдвином Армстронгом в 1933 году FM также имеет много других применений, например, в приемо-передающих устройствах коммуникации и FM-синтез для музыкальных синтезаторов .

Фазовая модуляция

Фазовая модуляция важна в основных областях применения, включая сотовую и спутниковую связь, а также в методах передачи данных, таких как некоторые системы цифровых абонентских линий и Wi-Fi .

Комбинация фазовой модуляции с амплитудной модуляцией, практиковавшаяся еще в 1874 году Томасом Эдисоном в квадруплексном телеграфе для передачи четырех сигналов, по два в каждом из направлений передачи, составляет технику полярной модуляции .

Ссылки

дальнейшее чтение

• Bell Telephone Laboratories, Системы передачи для связи , 5-е издание, Холмдел, Нью-Джерси, 1982, Глава 6 - Формирование сигналов , стр.93.