Fasmodulering

Fig. 1: Den "röda" sinusformade svängningen försenas med en fjärdedel av perioden jämfört med den "blå" sinusformade oscillationen. I det komplexa bilaterala frekvensspektrumet visas detta som en 90 ° rotation av de två spektrallinjerna som representerar bäraren.

Fasmodulering är en metod genom vilken en analog eller en digital signal överförs över en kommunikationskanal . Fasmodulering är nära besläktad med frekvensmodulation . Båda modulationer tillhör gruppen av vinkelmoduleringsmetoder.

Analog fasmodulering

Vid fasmodulering kan den modulerade överföringssignalen generellt ges av en överföringsfrekvens $f_{0}$ ${\ displaystyle f_ {0}}$ $f_ {0}$ visas, vars frekvens bara ändras i viss utsträckning om den användbara signalfrekvensen som ska sändas ändras $f_{s}$ ${\ displaystyle f_ {s}}$ $f_ {s}$ förändrats med tiden. Denna förändring i frekvens orsakar ett fasskifte i den överförda signalen $f_{0}(t)$ ${\ displaystyle f_ {0} (t)}$ $f_ {0} (t)$ till den ursprungliga överföringsfrekvensen $f_{0}(t=0)$ ${\ displaystyle f_ {0} (t = 0)}$ $f_ {0} (t = 0)$ uppnåtts. Om f _{s är} konstant över tiden blir överföringsfrekvensen $f_{0}$ ${\ displaystyle f_ {0}}$ $f_ {0}$ utfärdad. Matematiskt kan detta förhållande beskrivas på följande sätt med någon verklig konstant k:

f_{0,PM}(t)=f_{0}+kf_{s}'(t)\

{\ displaystyle f_ {0, PM} (t) = f_ {0} + kf_ {s} '(t) \}

f _ {{0, PM}} (t) = f_ {0} + kf_ {s} '(t) \

$k$ ${\ displaystyle k}$ $k$ är en faktor som anger hur mycket fasen i överföringssignalen ska förändras som en funktion av den användbara signalen, och är en typ av fasmoduleringsindex . Uttrycket $f_{s}'(t)$ ${\ displaystyle f_ {s} '(t)}$ $f_ {s} '(t)$ beskriver tidsderivatet för den användbara signalen som ska sändas. Den modulerade överföringssignalen resulterar i:

m(t)=\cos \left(2\pi f_{0}t+2\pi kf_{s}(t)\right)\

{\ displaystyle m (t) = \ cos \ left (2 \ pi f_ {0} t + 2 \ pi kf_ {s} (t) \ right) \}

m (t) = \ cos \ vänster (2 \ pi f_ {0} t + 2 \ pi kf_ {s} (t) \ höger) \

Den andra summeringen kan visualiseras enligt följande: de momentana värdena vid vissa tidpunkter för den användbara signalen $f_{s}(t)$ ${\ displaystyle f_ {s} (t)}$ $f_ {s} (t)$ praktiskt taget justera fasvinkeln för cosinusfunktionen , från vilken namnet på denna typ av modulering härleds.

Praktiska tillämpningar

Det faktum att denna metod sällan används beror främst på en grundläggande svårighet som, åtminstone före införandet av integrerade kretsar, bara kunde övervinnas med betydande ansträngning: Mottagaren måste ha en fassynkron "kopia" av den omodulerade överföringsfrekvensen $f_{0}$ ${\ displaystyle f_ {0}}$ $f_ {0}$ funktion; den bestämmer fasskiftet genom att jämföra denna referenssignal med den mottagna signalen.

Fasmodulering blev därför bara avgörande för praktisk tillämpning med digitala överföringsmetoder, där synkronisering och demodulering kan lösas med hjälp av en Costas -slinga .

Digital fasmodulering

Den fasskiftsmodulering ( engelska fasskiftnyckling förkortat PSK) representerar den digitala formen av fasmoduleringen. Den sinusformade bärvågssvängningen kopplas om i diskreta fassteg av den digitala dataströmmen som skall sändas. Beteckningarna för digitala moduleringar kommer från deras egenskaper vid provtagningstiderna på mottagarsidan. Nyckel betyder (växla) nycklar, härledda från "nyckel" som också är namnet på morse -nyckeln.

Den enklaste formen är binär fasskiftnyckling (BPSK) med två faslägen. Med kvadraturfasskiftning (4-PSK eller QPSK) överförs 2 bitar per symbol, med 8-PSK 3 bitar per symbol. 4-PSK används till exempel vid överföring av fax över telefonnätet.

Om fasskiftnycklingen kombineras med amplitudförskjutningsnyckeln (ASK) är resultatet kvadraturamplitudmoduleringen (QAM).

Exempel

Bild 4: BPSK med mjuk knapp, i mitten av omkopplingstiden

Fax ton signal (se text) ^{? / i}

Ljudprovet är svaret från ett fax när det anropas. Den första signalen är en ren sinuston där ett sprickljud överlagras flera gånger. Detta är ett fasskifte på 180 °, se bild. Det kan överföra information om exakt en bit. Därför kallas det en binär fasförskjutning (binär fasskiftning).

Med en fasförskjutning på 90 ° kan 4 olika tillstånd kodas: 0 °, + 90 °, −90 ° och 180 ° ( kvadratur fas-skiftnyckling eller kvaternär fasförskjutningsnyckling eller QPSK ). Med multiplar på 45 ° finns det 8 tillstånd eller 3 bitar ( oktal fas-skiftnyckling eller OPSK). I allmänhet talar man om multipel fasskiftning eller MPSK.

webb-länkar

Digitala och analoga moduleringsmetoder ( PDF ; 282 kB)


Analoga moduleringsmetoder	AM \| FM \| PM \| VM \| SSB \| SSBSC \| DSBSC
Digitala moduleringsmetoder	FRÅGA \| FSK \| GFSK \| PSK \| QPSK \| QAM \| APSK \| OFDM \| DMT \| TCM \| VSB
Pulsmoduleringsmetod	PDM \| PAM \| PFM \| PPM (1) \| PPM (2) \| PCM
Frekvensspridande moduleringsmetoder	FHSS \| DSSS \| THSS \| CSS