Winkel- oder Phasenmodulation definieren:
„Die Winkelmodulation ist ein nichtlinearer Prozess und die Übertragungsbandbreite ist normalerweise viel größer als die doppelte Nachrichtenbandbreite. Aufgrund der größeren Bandbreite bietet diese Modulation ein erhöhtes Signal-Rausch-Verhältnis ohne erhöhte Sendeleistung. “
Grundsätzlich Winkel Modulation ist in zwei Kategorien unterteilt, nämlich Frequenzmodulation und Phasenmodulation.
Ein wesentliches Merkmal dieser Art ist, dass sie gegenüber Rauschen und Störsignalen besser klassifizieren kann als die Amplitudenmodulation. Diese Anpassung in der Ausführung wird auf Kosten einer erweiterten Übertragungsbandbreite erreicht; das heißt, diese Modulation gibt uns ein Verfahren für ein verbessertes Signal-Rausch-Verhältnis.
Außerdem wird diese Verbesserung der Ausführung bei der Winkelmodulation auf Kosten komplexer Schaltungen sowohl im Sender- als auch im Empfängerteil erreicht und ist bei Amplitude eins nicht möglich.
Mathematischer Ausdruck der Winkelmodulation:
Lassen θi(T) bezeichnen den Winkel eines modulierten sinusförmigen Trägers zum Zeitpunkt t; Es wird angenommen, dass es eine Funktion des informationstragenden Signals oder des Nachrichtensignals ist. Das resultierende winkelmodulierte Signal ist:
s (t) = A.c cos [θi(T)]
Wenn Ac die Trägeramplitude ist, tritt bei jedem Winkel eine vollständige Schwingung auf i (t) wird um den Wert von 2π Radiant geändert, wenn i (t) steigt mit der Zeit, dann die durchschnittliche Frequenz in Hertz, über triviale Intervalle von t zu t + ∆t.
Das winkelmodulierte Signal s (t) als rotierender Zeiger der Länge Ac und Winkel i (t) beziehungsweise. Die Winkelgeschwindigkeit eines solchen Zeigers beträgt dθi (t) / dt, gemessen im Bogenmaß / Sek. Der Winkel i (t) wird für ein unmoduliertes Trägersignal dargestellt,
θi (t) = 2πfct + kp m (t)
und der entsprechende Zeiger dreht sich mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit, gemessen im Bogenmaß / s. Diese Konstante gibt den Winkel des unmodulierten Trägers während dieses Zeitraums an.
Es gibt verschiedene Methoden, bei denen der Winkel i (t) könnte in einer Weise bezüglich des Nachrichtensignals geändert werden.
Diagramm verschiedener Wellenformen der Winkelmodulation:
Frequenzmodulation:
"Frequency Modulation ist eine Form der Winkelmodulation, bei der die Momentanfrequenz des Trägers proportional zur momentanen Amplitudenänderung des Modulationssignals geändert wird. “
FM ist eine Art von Winkelmodulation, bei der fi (t) linear proportional zum Nachrichtensignal m (t) ist, wie nachstehend ausgedrückt.
fi (t) = fc + kf m (t)
Der stetige Wert von fc, der der Frequenz des unmodulierten Trägersignals präsentiert wird; Das feste kf, das als "Frequenzempfindlichkeitsfaktor" des Modulators bezeichnet wird und in Hertz pro Volt gemessen wird, ist andererseits m (t) eine Spannungssignalwellenform. Wenn wir die Zeit integrieren und das Ergebnis mit einem Faktor 2π multiplizieren, können wir schreiben
wo die 2nd Bezeichnung für die Zunahme oder Abnahme in der augenblicklichen Phase θi(T) aufgrund der Nachricht m (t) eins. Das frequenzmodulierte Signal ist folglich
Phasenmodulation:
Phase Modulation ist eine solche Art der Winkelmodulation, bei der der momentane Winkel θi (t) ist linear proportional zu dem Signal 'm (t)', wie es mittels,
θi(t) = 2πfct + kp m (t)
Der Ausdruck 2πfct drückt den nicht modulierten Trägerwinkel Øc aus, der in der Phasenmodulation auf '0' gesetzt ist. Der in Radiant / Volt und m (t) übermittelte Phasenempfindlichkeitsfaktor mit festem kp-Wert des Modulators ist das Spannungssignal. Bei der Phasenmodulation wird das modulierte Signal s (t) im Zeitraum entsprechend dargestellt durch,
s (t) = A.c cos[2πfct + kp m (t)]
Zeigen Sie, dass FM und PM grundsätzlich gleich sind:
Das Trägersignal sei = Ac cos (2πfct)
Das Nachrichtensignal sei = m (t)
Der Ausdruck des FM-Signals ist also =
Nun, wenn die Modulationsmethode Phasenmodulation ist. dann ist der Ausdruck des Phasenmodulationssignals
= Akos [2πfct + mp . m (t)]
Wo, mp ist eine Konstante für die Phasenmodulation
Das Phasenmodulationssignal kann auch als Frequenzmodulationssignal behandelt werden, wenn sich ein Nachrichtensignal befindet dm (t) / dt.
Frequenzmodulation und Phasenmodulation sind also grundsätzlich gleich.
Pre-Emphasis und De-Emphasis in FM:
Ein zufälliges unerwünschtes Signal oder Rauschen tritt ständig mit einer dreieckigen spektralen Verteilung in einer Frequenz auf Modulationstechnik, zusammen mit der Auswirkung, dass Rauschen bei der maximalen Frequenz des Basisbands auftritt.
Dies kann bis zu einer eingeschränkten Auswahl ausgeglichen werden, indem die Frequenzen vor dem Senden erhöht und mit einer entsprechenden Empfängernummer verringert werden. Wenn wir die hohen Frequenzen vom Empfänger absenken, dann reduziert es zusätzlich das hochfrequente Rauschen.
Diese Praxis des Erhöhens und Verringerns dieser Frequenzen wird als Pre-Emphasis bzw. De-Emphasis bezeichnet. Am häufigsten wird eine Zeitkonstante von 50 µs verwendet.
Die Gesamtmenge der realisierbaren Vorverzerrung ist durch die einfache Tatsache beschränkt, dass viele Arten moderner Tonsignale im Vergleich zu den Musikstilen, die zu Beginn des UKW-Rundfunks vorherrschten, eine höhere Frequenzenergie aufweisen.
Sie können nicht vorbetont werden, da dies zu einer übermäßigen Abweichung führen könnte. (Systeme, die im Vergleich zum UKW-Rundfunk zeitgemäßer sind, verwenden häufig entweder programmabhängige variable Voranhebungen.)
Was ist Schmalband-FM (NBFM) und Breitband-FM (WBFM)?
Der Ausdruck für die FM-Signale ist gegeben durch
und damit die momentane Frequenz ωi ist gegeben durch,
wo, kf = Proportionalitätskonstante und kr . undm (T) repräsentiert die Abweichung der Trägerfrequenz vom Ruhewert ωc. Konstante K.f steuert daher die Frequenzabweichung. Wenn der K.f klein ist, ist auch die Frequenzabweichung klein und das Spektrum des FM-Signals weist ein schmales Band auf. Andererseits für einen höheren Wert von kferhalten wir ein breites Frequenzspektrum, das dem Breitband-FM-Fall entspricht.
Schmale Band FM:
Der Modulationsindex für Schmalband-FM ist im Allgemeinen nahe eins und daher für diesen Fall die maximale Abweichung δ << fm und die Bandbreite ist
B = 2fm.
Diese Bandbreite entspricht der des AM-Signals. Das Schmalband-FM wird verwendet, bei dem verständliche Signale für die Kommunikation übertragen werden sollen, beispielsweise bei der Mobilkommunikation, die von Polizei, Krankenwagen usw. verwendet wird.
BREITBAND-FM:
Das Modulationsgrad für Breitband-FM ist größer als Eins. Die Bandbreite eines Breitband-FM-Systems ist gegeben durch:
B = 2 (δ + fm)
Für Breitband-FM δ << fm und daher B = 2δ
Somit ist die Bandbreite von Breitband-FM doppelt so groß wie die maximale Frequenzabweichung. Das Breitband-FM wird verwendet, wenn der Zweck darin besteht, High-Fidelity-Signale zu übertragen, wie beispielsweise bei FM-Sendungen und TV-Ton.
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Ich bin derzeit im Bereich Elektronik und Kommunikation investiert.
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