30. Как отличить частотную модуляцию от фазовой? в чем состоят отличия частотной и фазовой модуляции при передаче дискретных сообщений?

Мгновенная частота (t) с фазой (t) сигнала связана соотношением:

, (21.1)

то частотная и фазовая модуляция взаимозависимы, их объединяют даже общим названием - угловая модуляция. При частотной модуляции (ЧМ) мгновенная частота сигнала изменяется по закону модулирующего сигнала, при фазовой (ФМ) - фаза. Поэтому при модуляции тестовым синусоидальным (тональным) сигналом частотой :

u_мод(t)=U_модcost. (21.2)

При ЧМ и ФМ получим:

(t)=₀+_девcost, (21.3)

где _дев=kU_мод - девиация частоты;

(t)=₀t+_девcost+₀, (21.4)

где _дев=kU_мод - девиация фазы.

Высокочастотное, несущее колебание:

. (21.5)

При ЧМ тональным сигналом (21.2) с учетом (21.3) несущее колебание (21.5) примет вид (рис. 21.1):

, (21.6)

где m_у=_дев/ - индекс угловой модуляции.

Рис. 21.1 Несущее колебание, модулированное ЧМ тональным

сигналом

При ФМ тональным сигналом (21.2) с учетом (21.4) несущее колебание (21.5) принимает вид:

где m_уΩ - девиация фазы.

Из (21.6) и (21.7) следует, что при частоте модулирующего сигнала =const отличить ЧМ от ФМ не представляется возможным. Это различие можно обнаружить только при изменении частоты .

При ЧМ согласно (21.6) с изменением частоты  девиация частоты не меняется _дев=const, а индекс угловой модуляции m_у меняется по закону m_у=_дев/.

При ФМ согласно (21.7) индекс угловой модуляции m_у от частоты модулирующего сигнала  не зависит m_у=const, девиация частоты _дев меняется по закону _дев=m_у, а мгновенная частота сигнала может быть представлена

, (21.8)

следовательно, девиация частоты пропорциональна частоте модулирующего сигнала  и индексу угловой модуляции m_у. Данное различие между ЧМ и ФМ иллюстрируется с помощью графиков, построенных на рис. 21.2.

Рис. 21.2. Различие между ЧМ и ФМ

Таким образом при ЧМ и ФМ меняется как мгновенная частота, так и фаза модулируемого ВЧ сигнала. Основные параметры, характеризующие эти виды модуляции - девиация частоты _дев и индекс угловой модуляции m_у, - по-разному зависят от частоты модулирующего сигнала .

Поскольку метод амплитудной манипуляции по помехоустойчивости существенно уступает ЧМ и ФМ, то в современных системах радиосвязи используют в основном частотную и фазовую манипуляцию. В качестве ФМ обычно используют ее разновидность - относительную фазовую модуляцию (ОФМ), называемую также фазоразностной.

При ОФМ при передаче логической 1 фаза несущего колебания скачком изменяется на , например на  по отношению к фазе предыдущего бита, а при передаче логического 0 фаза остается той же, что и у предыдущего бита. Общим для обоих видов манипуляции (ЧМ и ФМ) является скорость передачи сообщения V, равная количеству передаваемых элементарных посылок (бит) в секунду (1бит/с=1бод), или длительность элементарной посылки =1/V (рис. 22.1,а).

Кроме того, ЧМ характеризует дискрет частоты F=F₁–F₂ (рис. 22.1,б), а ФМ - девиация, или дискрет фазы  (рис. 22.1,в), позволяющие различать логические 1 и 0.