Modulation de phase et modulation de fréquence : règle de Carson

Définissez la modulation d'angle ou de phase:

«La modulation d'angle est un processus non linéaire et la bande passante de transmission est généralement bien supérieure au double de la bande passante des messages. En raison de la plus grande largeur de bande, cette modulation fournit un rapport signal / bruit accru sans augmentation de la puissance de transmission. »

En gros, l'angle modulation est divisé en deux catégories, à savoir la modulation de fréquence et la modulation de phase.

Une caractéristique importante de ce type est qu'il peut mieux classer contrairement au bruit et au signal d'interférence que la modulation d'amplitude. Cet ajustement de l'exécution est accompli aux dépens d'une largeur de bande de transmission étendue ; c'est-à-dire que cette modulation nous donne une méthode pour améliorer le rapport signal sur bruit.

En outre, cette amélioration de l'exécution de la modulation d'angle est obtenue au prix de circuits complexes à la fois dans la section émetteur et récepteur et n'est pas possible dans Amplitude un.

Expression mathématique de la modulation d'angle:

Laisser nous θi(T) signifie l'angle d'une porteuse sinusoïdale modulée au temps t; il est supposé être fonction du signal porteur d'informations ou du signal de message. Le signal modulé en angle résultant est,

                                    s (t) = Ac cos [θi(t)]

Où Ac est l'amplitude de la porteuse, une oscillation complète se produit à chaque fois que l'angle i (t) sera modifié par la valeur de 2π radians si i (t) augmente avec le temps, puis la fréquence moyenne en hertz, sur un intervalle trivial de t à t + ∆t.

Le signal modulé en angle s (t) comme un phaseur rotatif de longueur Ac et angle i (t) respectivementLa vitesse angulaire d'un tel phaseur est dθi (t) / dt, mesuré en radians / sec. L'angle i (t) est représenté pour un signal porteur non modulé,

                            θi (t) = 2πfct + kp m (t)

et le phaseur correspondant tournant avec une vitesse angulaire constante mesurée en radians / s. Cette constante spécifie l'angle de la porteuse non modulée pendant cette période.

Il existe différentes méthodes dans lesquelles l'angle i (t) pourrait être modifié d'une manière adaptée au signal de message.

 Schéma des différentes formes d'onde de modulation d'angle:

Amfm3 en de
Schéma de la forme d'onde AM, PM et FM réalisé par une seule tonalité : a) l'onde porteuse   b) l'amplitude modulée  c) le signal modulé en fréquence , Crédit d'image: berserkerusAmfm3-fr-deCC BY-SA 2.5

 Modulation de fréquence:

"Modulation de Fréquence est une forme de modulation d'angle en ce que la fréquence instantanée de la porteuse est modifiée proportionnellement à la variation d'amplitude instantanée du signal de modulation ».

FM est une sorte de modulation d'angle dans laquelle fi (t) est linéairement proportionnel au signal de message m (t) comme exprimé ci-dessous,

fi (t) = fc + kf m (t)

La valeur constante de fc présentée à la fréquence du signal des porteuses non modulées; le kf fixe appelé «facteur de sensibilité à la fréquence» du modulateur, mesuré en hertz par volt, d'autre part m (t) est une forme d'onde de signal de tension. En intégrant le temps et en multipliant le résultat par un facteur 2π, on peut écrire

+2 (4)XNUMX XNUMX

où le 2nd terme pour l'augmentation ou la diminution de la phase instantanée θi(T) en raison du message m (t) one. Le signal modulé en fréquence est par conséquent,

+3 (3)XNUMX XNUMX

Modulation de phase:

phase Modulation est un tel type de modulation d'angle dans lequel l'angle instantané θi (t)  est linéairement proportionnelle au signal du message 'm (t)' tel que présenté au moyen de,

                                 θi(t) = 2πfct + kp m (t)

Le terme 2πfct exprime l'angle de porteuse non modulé Øc mis à «0» dans la modulation de phase. Le facteur de sensibilité de phase à valeur kp fixe du modulateur, communiqué en radians / volt et m (t) est le signal de tension. Dans la modulation de phase, le signal modulé s (t) est représenté de manière correspondante dans l'espace-temps par,

                               s (t) = Ac cos[2πfct + kp m (t)]

Montrez que FM et PM sont fondamentalement identiques:

Soit le signal porteur est = Ac cos (2πfct)

Soit le signal du message = m (t)

Ainsi, l'expression du signal FM est =

+4 (3)XNUMX XNUMX

Maintenant, si la méthode de modulation est la modulation de phase. alors l'expression du signal de modulation de phase est

                              = Acos [2πfct + mp . m (t)]

Où, mp est une constante pour la modulation de phase

Le signal de modulation de phase peut également être traité comme un signal de modulation de fréquence où le signal de message est dm (t) / dt.

Donc, fondamentalement, la modulation de fréquence et la modulation de phase sont fondamentalement les mêmes.

Pré-accentuation et désaccentuation en FM:

Un signal ou un bruit indésirable aléatoire est constamment accompagné d'une distribution spectrale triangulaire dans une fréquence Technique de modulation, ainsi que l'impact que le bruit se produit à la fréquence maximale de la bande de base.

Cela peut être compensé, jusqu'à une certaine sélection restreinte, en augmentant les fréquences avant la transmission et en les diminuant avec un numéro de récepteur correspondant. Si nous diminuons les hautes fréquences du récepteur, alors, en plus, cela réduit le bruit haute fréquence.

Ces pratiques d'augmentation et de diminution de ces fréquences sont appelées respectivement préaccentuation et désaccentuation. Le plus souvent, une constante de temps de 50 µs est utilisée.

La quantité totale de préaccentuation pouvant être mise en œuvre est limitée par le simple fait que de nombreux types de signaux sonores modernes comprennent une énergie de fréquence plus élevée par rapport aux styles musicaux qui prédominaient au début de la diffusion FM.

Ils ne peuvent pas être pré-accentués car cela pourrait entraîner une déviation excessive. (Les systèmes plus contemporains par rapport à la diffusion FM utilisent souvent l'une ou l'autre des préaccentuations variables dépendantes du programme.)

Qu'est-ce que la bande étroite FM (NBFM) et la bande large bande (WBFM?

L'expression des signaux FM est donnée par

+5 (2)XNUMX XNUMX

et donc la fréquence instantanée ωi est donné par,

+6 (1)XNUMX XNUMX

où, kf = constante de proportionnalité et kr . etm (T) représente l'écart de la fréquence porteuse par rapport à la valeur de repos ωc. K constantf contrôle donc l'écart de fréquence. Si le Kf est faible, l'écart de fréquence est également faible et le spectre du signal FM a une bande étroite. D'autre part, pour une valeur plus élevée de kf, nous obtenons un large spectre de fréquences correspondant au cas FM large bande.

FM À BANDE ÉTROITE:

L'indice de modulation pour FM à bande étroite est généralement proche de l'unité et donc, dans ce cas, l'écart maximal δ << fm et la bande passante est

 B = 2fm.

Cette bande passante est la même que celle occupée par le signal AM. Le FM à bande étroite est utilisé dans lequel des signaux intelligibles pour les communications doivent être transmis, comme dans les communications mobiles utilisées par la police, l'ambulance, etc.

FM LARGE BANDE:

La indice de modulation pour la FM à large bande est supérieure à l'unité. La bande passante d'un système FM à large bande est donnée par,

                                           B = 2 (δ + fm)

Pour FM large bande δ << fm et donc B =

Ainsi, la largeur de bande FM large bande est le double de l'écart de fréquence maximal. Le FM large bande est utilisé lorsque le but est de transmettre des signaux haute fidélité tels que la diffusion FM et le son de la télévision.

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