Fázová modulace jako metoda přenosu dat

Jak je známo, rádiofrekvenční signál sestává z nosiče, založeného na emisi radio ve formě jednoduchého harmonické oscilace u (t) = U cos (omega-t + phi-). Z toho vyplývá, že v signálu nosné frekvence existují tři nezávislé parametry, které ovlivňují změny v řídicím signálu.

To znamená možnost tří typů: amplituda (AM), frekvence (FM) a fázová modulace (FM).

Fázová modulace je metoda přenosu analogových nebo digitálních informací změnou počátečního úhlu (fáze) phi-₀ nosnou frekvenci vysílaného signálu.

S její fází phi- (t) závisí na amplitudě řídícího (modulujícího) signálu, tj. phi (t) = omega-_0t+_Delta-phi-sinOmega-t + phi-₀ = phi-_{0 +} ke (t), kde k je koeficient proporcionality.

Fázově modulovaný signál v obecném případě je popsán výrazem u (t) = U_Panesin [omega-t + phi- (t)].

Při modulaci jedním tónem [e (t) = E sin Omega-t] máme: phi (t) = phi-₀ + kE sin Omega-t = phi-₀ + Delta-phi-_maxsin Omega-t.

Po nahrazení hodnoty phi (t) do rovnice fázově modulovaného signálu, který získáme u (t) = U_Pane sin (omega-_Pane t + phi-₀ + Delta-phi-_max sin Omega-t), kde Delta-phi-_max - Maximální fázová změna úměrná amplitudě řídicího napětí. Delta-phi-_max je jinak nazýván indexem úhlové modulace a je označen m.

Jak lze vidět, u FM m = Delta-phi-_max = kE. Okamžitá hodnota časového fázového úhlu Theta- (t) se rovná Theta- (t) = omega-_Pane t + phi-₀ + msin Omega-t, takže omega- = d Theta- (t) / dt = omega-_Pane + mOmega-cosOmega-t, kde mOmega- = Delta-phi-_maxOmega- = Delta- omega-_Pane = kEOmega- je maximální frekvenční odchylka od omega-_Pane na FM, přímo úměrné amplitudě a frekvenci modulační oscilace.

Tedy u FM je modulační index charakterizující maximální změnu fáze úměrný amplitudě řídicího signálu a nezávisí na frekvenci modulace. Změna frekvence vzhledem ke střední hodnotě (odchylce) se mění přímo v poměru k amplitudě a frekvenci modulačního napětí.

V závislosti na aplikačních podmínkách má fázová modulace několik variant. Jedním z nich je zejména relativní fázová posuv.

V této podobě se v závislosti na modulačním signálu mění pouze fáze signálu a frekvence a amplituda zůstávají nezměněny. Při OMP není informační hodnota absolutní změnou fáze, ale její změna ve vztahu k předchozí hodnotě.

Elektronický obvod, který způsobuje změnu fázového úhlu modulované oscilace (vzhledem k nemodulovanému nosiči) v souladu s modulačním signálem, se nazývá fázový modulátor.

Existuje mnoho typů takových obrazů. Schéma jednoduchého modulátoru obsahuje varicap-diodu, která je schopna měnit spojovací kapacitu pod vlivem řídicího napětí. V tomto schématu modulační napětí mění kapacitu varicapu. Fázový posuv závisí na relativní velikosti kapacity této diody a na zatížení R.

Tento posuv závisí na modulačním napětí. To určuje fázovou modulaci rádiového signálu. Nicméně takový posun je nelineárně spojen s modulačním napětím, kapacita varicapu je nelineárně spojena s modulačním napětím, což vytváří další problémy při konstrukci fázových modulátorů.

Ve své čisté podobě nebyla fázová modulace široce využívána kvůli své vlastní vážné nevýhodě - nízká odolnost proti šumu.