11. Принцип частотной модуляции

Модуляция – процесс изменения параметров физического носителя по определенному закону. В качестве физического носителя используется высокочастотные колебания (гармонич.) Закон изменения определяется передаваемым сообщением. Результирующее колебание с изменяющимися во времени параметрами называется модулированным сигналом.

При частотной модуляции несущий сигнал является более высокочастотным по отношению к информационному сигналу и амплитуда частотно-модулированного сигнала является неизменной. Частотно модулированный сигнал отличается высокой помехозащищенностью и используется для высококачественной передачи информации: в радиовещании, телевидении, радиотелефонии и др. Основными характеристиками частотной модуляции являются девиация (отклонение) и индекс модуляции. Девиация частоты (frequency deviation) – наибольшее отклонение значения модулированного сигнала от значения его несущей частоты. Единицей девиации частоты является герц (Hz), а также кратные ему единицы. Индекс модуляции (modulation index) – отношение девиации частоты к частоте модулирующего сигнала.

Частотная модуляция (ЧМ) — вид аналоговой модуляции, при котором информационный сигнал управляет частотой несущего колебания. По сравнению с амплитудной модуляцией здесь амплитуда остаётся постоянной.

12. Принцип фазовой модуляции

Модуляция – процесс изменения параметров физического носителя по определенному закону. В качестве физического носителя используется высокочастотные колебания (гармонич.) Закон изменения определяется передаваемым сообщением. Результирующее колебание с изменяющимися во времени параметрами называется модулированным сигналом.

Фазовая и фазоразностная модуляция (ФМ). Суть ФМ заключается в том, что один из двух синусоидальных сигналов имеет некоторый сдвиг по фазе, и этот сдвиг при помощи другого сигнала можно замерить и использовать для передачи данных. Например, в одном периоде сигнала можно закодировать несколько бит информации: сдвигу на 0 градусов можно присвоить двухбитное значение 11, сдвигу на 90 градусов — 10, на 180 градусов — 01, на 270 градусов — 00

Рисунок – Сдвиг по фазе двух сигналов на 90 градусов

Нужно обратить внимание на то, что сдвиг по фазе очередного сигнала замеряется относительно предыдущей фазы. Другими словами, припередачи данных важно не то, какая у сигнала фаза, а какой переход был с одной фазы в другую. Поэтому фазовую модуляцию еще очень часто называют фазоразностной модуляцией.

Для более наглядного представления ФМ изобразим фазовую диаграмму в полярной системе координат. Точки фазовой диаграммы имеют две координаты: угол поворота (µ, соответствует фазовому сдвигу сигнала) и радиус-вектор (r, соответствует амплитуде сигнала). На рис. 3(а) изображена фазовая диаграмма с четырьмя фазовыми сдвигами в 90 градусов. Если модем способен различать восемь разных фазовых сдвига, то в одной амплитуде сигнала можно закодировать три бита (рис. 3, b). Конечно же, каждому здравомыслящему человеку захотелось бы увеличить число фазовых сдвигов, тем самым повысив число передаваемых битов. Но везде есть свой предел, и в этом случае нас ограничивает зашумленность линии: ведь в реальности сигнал не попадает прямо в точки состояния, а ложится вокруг них в виде некого облака (рис. 3, с). Таким образом, чем больше точек состояния, тем труднее модему разобраться, какое положение сигнала принадлежит той или иной точке состояния, и тем больше вероятность ошибки. Казалось бы это придел, но благодаря использованию математических вычислений в одном периоде сигнала можно передать не три-четыре, а десять, шестнадцать и даже больше бит данных!

Рисунок – Фазовая модуляция