Fasemodulasjon som en metode for dataoverføring

2024 Forfatter: Trinity Chesterton | [email protected]. Sist endret: 2024-01-02 00:35

Som du vet, består et radiofrekvenssignal av en bærebølge, som er basert på radioemisjon i form av en enkel harmonisk oscillasjon u (t)=U cos (ωt + φ). Det følger av dette at det er tre uavhengige parametere i bærefrekvenssignalet, ved å virke på hvilke det er mulig å fange opp endringer i styresignalet.

Dette innebærer muligheten for tre typer: amplitude (AM), frekvens (FM) og fasemodulasjon (PM).

Fasemodulasjon er en metode for å overføre analog eller digital informasjon ved å endre startvinkelen (fasen) φ_{0 for bærefrekvensen til det overførte signalet.}

Med den avhenger fasen φ(t) av amplituden til kontrollsignalet (modulerende), dvs. φ(t)=ω_0t + _Δφ∙sinΩt + φ₀==φ_{0 + ke (t), der k er proporsjonalitetsfaktoren.}

Et fasemodulert signal er generelt beskrevet med uttrykket u (t)=U_{n sin [ωt + φ (t)].}

Når vi modulerer med én tone [e (t)=E sin Ωt] har vi: φ(t)=φ₀ + kE sin Ωt=φ ₀ +Δφ_{maxsin Ωt.}

Etter å ha erstattet verdien av φ(t) i ligningen til det fasemodulerte signalet, får vi u (t)=U_n sin (ω _n t + φ₀ + Δφ_max sin Ωt), hvor Δφ_max er den maksimale faseendringen proporsjonal med amplituden til styrespenningen. Δφ_{maxkalles ellers vinkelmodulasjonsindeksen og betegnes med m.}

Som du kan se, på FM m=Δφ_max =kE. Den øyeblikkelige verdien av den tidsvarierende fasevinkelen Θ (t) er Θ (t)=ω_n t + φ₀ + msin Ωt, så ω=d Θ (t)/dt=ω_n + mΩ cosΩt, hvor mΩ=Δφ_maxΩ=Δ ω _n =kEΩ - maksim alt frekvensavvik fra ω_{nved PM, direkte proporsjon alt med amplituden og frekvensen til den modulerende oscillasjonen.}

Med PM er således modulasjonsindeksen, som karakteriserer den maksimale faseendringen, proporsjonal med amplituden til styresignalet og er ikke avhengig av modulasjonsfrekvensen. Endringen i frekvens i forhold til gjennomsnittsverdien (avviket) endres i direkte proporsjon med amplituden og frekvensen til den modulerende spenningen.

Avhengig av bruksforholdene, har fasemodulering flere varianter. Spesielt en av dem er relativ faseskift-tasting.

I denne formen, avhengig av det modulerende signalet, endres bare fasen til signalet, og frekvensen ogamplituden forblir uendret. Med OFM er informasjonsverdien ikke den absolutte endringen i fasen, men dens endring i forhold til forrige verdi.

Den elektroniske kretsen som får fasevinkelen til den modulerte bølgeformen (i forhold til den umodulerte bærebølgen) til å endres i samsvar med det modulerende signalet, kalles en fasemodulator.

Mange typer slike bilder er utviklet. En enkel modulatorkrets inneholder en varicap - en diode som er i stand til å endre krysskapasitansen under påvirkning av en kontrollspenning. I denne kretsen endrer den modulerende spenningen kapasitansen til varicap. Faseforskyvningen avhenger av den relative verdien av kapasitansen til denne dioden og belastningsmotstanden R.

Denne skiftet avhenger altså av den modulerende spenningen. Det er dette som forårsaker fasemodulasjonen av radiosignalet. En slik forskyvning er imidlertid ikke-lineært relatert til den modulerende spenningen, kapasitansen til varicap er ikke-lineært relatert til den modulerende spenningen, noe som skaper ytterligere problemer i utformingen av fasemodulatorer.

I sin rene form har fasemodulering ikke vært mye brukt på grunn av den iboende alvorlige ulempen - lav støyimmunitet.