Giao tiếp tương tự - Điều chế góc

Loại điều chế khác trong điều chế sóng liên tục là Angle Modulation. Điều chế góc là quá trình trong đó tần số hoặc pha của tín hiệu sóng mang thay đổi tùy theo tín hiệu bản tin.

Phương trình chuẩn của sóng điều biến góc là

$$ s \ left (t \ right) = A_c \ cos \ theta _i \ left (t \ right) $$

Ở đâu,

$ A_c $ là biên độ của sóng điều chế, giống với biên độ của tín hiệu sóng mang

$ \ theta _i \ left (t \ right) $ là góc của sóng điều biến

Điều chế góc được chia thành điều chế tần số và điều chế pha.

Frequency Modulation là quá trình biến đổi tuyến tính tần số của tín hiệu sóng mang với tín hiệu bản tin.
Phase Modulation là quá trình biến đổi tuyến tính pha của tín hiệu sóng mang với tín hiệu bản tin.

Bây giờ, chúng ta hãy thảo luận chi tiết về những điều này.

Điều chế tần số

Trong điều chế biên độ, biên độ của tín hiệu sóng mang thay đổi. Trong khi ởFrequency Modulation (FM), tần số của tín hiệu sóng mang thay đổi theo biên độ tức thời của tín hiệu điều chế.

Do đó, trong điều chế tần số, biên độ và pha của tín hiệu sóng mang không đổi. Điều này có thể được hiểu rõ hơn bằng cách quan sát các hình sau.

Tần số của sóng điều chế tăng lên, khi biên độ của tín hiệu điều chế hoặc bản tin tăng. Tương tự, tần số của sóng điều chế giảm, khi biên độ của tín hiệu điều chế giảm. Lưu ý rằng, tần số của sóng điều chế không đổi và nó bằng tần số của tín hiệu sóng mang, khi biên độ của tín hiệu điều chế bằng không.

Biểu diễn toán học

Phương trình tần số tức thời $ f_i $ trong điều chế FM là

$$ f_i = f_c + k_fm \ left (t \ right) $$

Ở đâu,

$ f_c $ là tần số sóng mang

$ k_t $ là độ nhạy tần số

$ m \ left (t \ right) $ là tín hiệu tin nhắn

Chúng ta biết mối quan hệ giữa tần số góc $ \ omega_i $ và góc $ \ theta _i \ left (t \ right) $ as

$$ \ omega_i = \ frac {d \ theta _i \ left (t \ right)} {dt} $$

$ \ Rightarrow 2 \ pi f_i = \ frac {d \ theta _i \ left (t \ right)} {dt} $

$ \ Rightarrow \ theta _i \ left (t \ right) = 2 \ pi \ int f_i dt $

Thay thế, giá trị $ f_i $ trong phương trình trên.

$$ \ theta _i \ left (t \ right) = 2 \ pi \ int \ left (f_c + k_f m \ left (t \ right) \ right) dt $$

$ \ Rightarrow \ theta _i \ left (t \ right) = 2 \ pi f_ct + 2 \ pi k_f \ int m \ left (t \ right) dt $

Thay thế, giá trị $ \ theta _i \ left (t \ right) $ trong phương trình tiêu chuẩn của sóng điều biến góc.

$$ s \ left (t \ right) = A_c \ cos \ left (2 \ pi f_ct + 2 \ pi k_f \ int m \ left (t \ right) dt \ right) $$

Đây là equation of FM wave.

Nếu tín hiệu điều chế là $ m \ left (t \ right) = A_m \ cos \ left (2 \ pi f_mt \ right) $, thì phương trình của sóng FM sẽ là

$$ s \ left (t \ right) = A_c \ cos \ left (2 \ pi f_ct + \ beta \ sin \ left (2 \ pi f_mt \ right) \ right) $$

Ở đâu,

$ \ beta $ = modulation index $ = \ frac {\ Delta f} {f_m} = \ frac {k_fA_m} {f_m} $

Sự khác biệt giữa tần số điều chế FM (tần số tức thời) và tần số sóng mang bình thường được gọi là Frequency Deviation. Nó được ký hiệu là $ \ Delta f $, bằng tích của $ k_f $ và $ A_m $.

FM có thể được chia thành Narrowband FM và Wideband FM dựa trên các giá trị của chỉ số điều chế $ \ beta $.

FM băng thông hẹp

Sau đây là các tính năng của FM băng thông hẹp.

Điều chế tần số này có băng thông nhỏ khi so sánh với FM băng rộng.
Chỉ số điều chế $ \ beta $ nhỏ, tức là nhỏ hơn 1.
Phổ của nó bao gồm sóng mang, dải bên trên và dải bên dưới.
Điều này được sử dụng trong thông tin liên lạc di động như không dây của cảnh sát, xe cứu thương, taxi, v.v.

FM băng rộng

Sau đây là các tính năng của Wideband FM.

Điều chế tần số này có băng thông vô hạn.
Chỉ số điều chế $ \ beta $ lớn, tức là cao hơn 1.
Quang phổ của nó bao gồm một sóng mang và vô số dải biên nằm xung quanh nó.
Điều này được sử dụng trong các ứng dụng giải trí, phát sóng như đài FM, TV, v.v.

Điều chế pha

Trong điều chế tần số, tần số của sóng mang thay đổi. Trong khi ởPhase Modulation (PM), pha của tín hiệu sóng mang thay đổi theo biên độ tức thời của tín hiệu điều chế.

Vì vậy, trong điều chế pha, biên độ và tần số của tín hiệu sóng mang không đổi. Điều này có thể được hiểu rõ hơn bằng cách quan sát các hình sau.

Pha của sóng điều biến có các điểm vô hạn, tại đó sự dịch pha của sóng có thể diễn ra. Biên độ tức thời của tín hiệu điều chế làm thay đổi pha của tín hiệu sóng mang. Khi biên độ dương thì pha thay đổi theo một hướng và nếu biên độ âm thì pha thay đổi theo hướng ngược lại.