Úhlová modulace - Angle modulation

Úhlová modulace je třída modulace nosné, která se používá v telekomunikačních přenosových systémech. Třída, zahrnuje frekvenční modulace (FM) a fázovou modulaci (PM), a je založena na změnu frekvence nebo fáze , v uvedeném pořadí, z nosného signálu pro kódování signálu zprávy. To je v rozporu s měnící se amplitudou nosné, která se praktikuje při přenosu s amplitudovou modulací (AM), což je nejdříve z hlavních metod modulace široce používaných v časném rozhlasovém vysílání.

Nadace

Obecně lze analogický proces modulace sinusové nosné vlny popsat následující rovnicí:

${\ Displaystyle m (t) = A (t) \ cdot \ cos (\ omega t + \ phi (t)) \,}$.

A (t) představuje časově proměnnou amplitudu sinusové nosné vlny a kosinus je nosnou při její kruhové frekvenci a okamžité fázové odchylce . Tento popis přímo poskytuje dvě hlavní skupiny modulace, amplitudovou modulaci a úhlovou modulaci. V amplitudové modulaci je úhlový člen udržován konstantní, zatímco v úhlové modulaci je člen A (t) konstantní a druhý člen rovnice má funkční vztah k signálu modulační zprávy. ${\ displaystyle \ omega}$${\ displaystyle \ phi (t)}$

Funkční forma kosinového výrazu, která obsahuje argument okamžité fáze , poskytuje rozlišení dvou typů úhlové modulace, frekvenční modulace (FM) a fázové modulace (PM). U FM způsobí signál zprávy funkční variaci nosné frekvence . Tyto variace jsou řízeny jak frekvencí, tak amplitudou modulační vlny. Ve fázové modulaci je okamžitá fázová odchylka nosné řízena modulačním tvarem vlny, takže základní frekvence zůstává konstantní. ${\ displaystyle \ omega t + \ phi (t)}$${\ displaystyle \ phi (t)}$

Pro frekvenční modulaci je okamžitá frekvence úhlově modulované nosné vlny dána první derivací s ohledem na čas okamžité fáze:

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

ve kterém lze definovat okamžitou odchylku frekvence měřenou v rad / s. ${\ displaystyle \ phi '(t)}$

V principu může být modulační signál ve frekvenční i fázové modulaci buď analogové povahy, nebo může být digitální. Obecně se však při použití digitálních signálů k úpravě nosné vlny metoda nazývá spíše klíčováním než modulací. Telekomunikační modemy tedy používají klíčování s frekvenčním posunem (FSK), klíčování s fázovým posunem (PSK) nebo klíčování s amplitudovou fází (APK) nebo různé kombinace. Další digitální modulací je dále kódování linky , které používá spíše nosnou v základním pásmu než vlnu propustného pásma .

Metody úhlové modulace mohou poskytnout lepší diskriminaci proti rušení a šumu než amplitudová modulace. Tato vylepšení jsou však kompromisem proti zvýšeným požadavkům na šířku pásma.

Frekvenční modulace

Frekvenční modulace je široce používán pro FM vysílání na rozhlasové programování a velmi nahradil amplitudové modulace pro tento účel začíná v roce 1930, s jeho vynálezem americký inženýr Edwin Armstrong v roce 1933. FM má také mnoho dalších aplikací, například v obousměrnou rádiovou komunikace a v syntéze FM pro hudební syntetizátory .

Fázová modulace

Fázová modulace je důležitá v hlavních aplikačních oblastech, včetně celulárních a satelitních telekomunikací, stejně jako v metodách datových sítí, jako jsou některé systémy Digital Subscriber Line , a WiFi .

Kombinace fázové modulace s amplitudovou modulací, praktikovanou již v roce 1874 Thomasem Edisonem v kvadruplexním telegrafu pro přenos čtyř signálů, každý v obou směrech přenosu, představuje techniku polární modulace .

Reference

Další čtení

• Bell Telephone Laboratories, Transmission Systems for Communications , 5. vydání, Holmdel, NJ, 1982, kapitola 6 - Úprava signálu , str.93.