Угловая модуляция - Angle modulation

Угловая модуляция это класс перевозчика модуляция что используется в телекоммуникации системы передачи. В класс входят модуляция частоты (FM) и фазовая модуляция (PM), и основан на изменении частота или фаза соответственно несущий сигнал для кодирования сигнала сообщения. Это контрастирует с изменением амплитуда перевозчика, практикуется в амплитудная модуляция (AM) передача, самый ранний из основных методов модуляции, широко используемых в раннем радиовещании.

Фонд

В общем виде процесс аналоговой модуляции синусоидальной несущей волны можно описать следующим уравнением:^[1]

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

В) представляет собой изменяющуюся во времени амплитуду синусоидальной несущей волны, а косинусоидальный член является несущей на ее круговая частота ${\displaystyle \omega }$, а мгновенное отклонение фазы ${\displaystyle \phi (t)}$. Это описание непосредственно обеспечивает две основные группы модуляции, амплитудной модуляции и угловой модуляции. При амплитудной модуляции угловой член остается постоянным, тогда как при угловой модуляции член В) является константой, и второй член уравнения имеет функциональную связь с сигналом модулирующего сообщения.

Функциональная форма члена косинуса, который содержит выражение мгновенная фаза ${\displaystyle \omega t+\phi (t)}$ в качестве аргумента обеспечивает различие двух типов угловой модуляции, модуляция частоты (FM) и фазовая модуляция (ВЕЧЕРА).^[2] В FM сигнал сообщения вызывает функциональное изменение несущая частота. Эти изменения контролируются как частотой, так и амплитудой модулирующей волны. При фазовой модуляции мгновенное отклонение фазы ${\displaystyle \phi (t)}$ несущей контролируется модулирующим сигналом, так что основная частота остается постоянной.

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 ${\displaystyle \phi '(t)}$ может быть определено как мгновенное отклонение частоты, измеренное в рад / с.

В принципе, модулирующий сигнал как с частотной, так и с фазовой модуляцией может быть аналоговым по природе или может быть цифровым. Однако, как правило, при использовании цифровых сигналов для изменения несущей волны метод называется ввод, а не модуляция.^[3] Таким образом, телекоммуникации модемы использовать частотная манипуляция (ФСК), фазовая манипуляция (PSK), или амплитудно-фазовая манипуляция (APK) или различные комбинации. Кроме того, есть еще одна цифровая модуляция. линейное кодирование, который использует основная полоса перевозчик, а не полоса пропускания волна.

Методы угловой модуляции могут обеспечить лучшее распознавание помех и шума, чем амплитудная модуляция.^[2] Эти улучшения, однако, являются компромиссом с повышенными требованиями к пропускной способности.

Модуляция частоты

Модуляция частоты широко используется для FM-вещание из радиопрограмма, и в значительной степени вытеснил для этой цели амплитудную модуляцию, начиная с 1930-х годов, с ее изобретением американским инженером Эдвин Армстронг в 1933 г.^[4] FM также имеет много других приложений, например, в двустороннее радио коммуникации, и в FM синтез для музыкальные синтезаторы.

Фазовая модуляция

Фазовая модуляция важен в основных областях применения, включая сотовую и спутниковую связь, а также в методах передачи данных, например, в некоторых цифровая абонентская линия системы и Wi-Fi.

Комбинация фазовой модуляции с амплитудной модуляцией, практиковавшаяся еще в 1874 г. Томас Эдисон в квадруплексный телеграф для передачи четырех сигналов, по два в обоих направлениях передачи, составляет полярная модуляция техника.

использованная литература

1. AT&T, Техника передачи телекоммуникаций, Том 1—Принципы, 2-е издание, Белл Центр технического образования (1977)
2. Саймон Хайкин, Системы связи, Джон Уайли и сыновья (2001), ISBN  0-471-17869-1, стр.107
3. Уизем Д. Рив, Справочник по абонентской сигнализации и передаче - цифровой, IEEE Press (1995), ISBN  0-7803-0440-3, п. 5.
4. Армстронг, Э. Х. (май 1936 г.), "Метод уменьшения помех в передаче радиосигналов с помощью системы частотной модуляции", Proc. IRE, 24 (5): 689–740

дальнейшее чтение

• Bell Telephone Laboratories, Системы передачи для связи, 5-е издание, Холмдел, штат Нью-Джерси, 1982, глава 6—Преобразование сигнала, стр.93.