Was ist der Unterschied zwischen Frequenzmodulation und Phasenmodulation?

Ein Signal, das mit einem kontinuierlichen Signal f phasenverschiebungsmoduliert ist, hat die gleiche Wellenform wie eines, das mit der Ableitung von f frequenzverschiebungsmoduliert ist. Ebenso hat ein Signal, das durch ein bestimmtes Signal f frequenzmoduliert ist, dieselbe Wellenform wie eines, das durch das Integral von f phasenmoduliert ist. Beachten Sie, dass es in einigen Fällen möglicherweise nicht praktikabel ist, das Integral oder die Ableitung von f zu nehmen, sodass einige Signale nur eine Phasenmodulation und andere nur eine Frequenzmodulation sinnvoll darstellen können.

Auch wenn die Wellenformen eines frequenzmodulierten Signals und eines phasenverschiebungsmodulierten Signals ähnlich aussehen mögen, gibt es oft einen weiteren wichtigen Unterschied. Phasenverschiebungsmodulierte Signale werden oft relativ zu einem anderen Referenzsignal moduliert. In einigen Fällen kann die Referenz ein Signal sein, das auf einem anderen Draht gesendet wird. In anderen Fällen kann die Referenz ein Signal sein, das zu einem früheren Zeitpunkt auf derselben Leitung gesendet wurde. Bei NTSC-Video beispielsweise beginnt jede Abtastzeile mit einigen Zyklen einer 3,579545-MHz-Referenzsinuswelle. Farben später in der Zeile werden durch Wellen codiert, die eine bestimmte Phasenbeziehung zu dieser Referenzwelle haben. Gelb wird beispielsweise durch eine Welle dargestellt, deren Phase mit der Referenz übereinstimmt; Blau wird durch eine um 180 Grad phasenverschobene Welle dargestellt. Rot und Grün werden durch Wellen dargestellt, die um +/- 90 Grad phasenverschoben sind. Beachten Sie, dass alle Volltonfarben durch die gleiche Frequenz dargestellt werden; Der einzige Unterschied zwischen ihnen ist die Phase relativ zur Referenzwelle.

Modulation in der Funkkommunikation bedeutet das Ändern eines Parameters der Trägerwelle gemäß der Amplitude des Modulationssignals. Im Allgemeinen hat ein modulierendes Signal (häufig Audio- oder Videosignal) eine niedrigere Frequenz und ist als Basisbandsignal bekannt. Während ein Trägersignal (mit einer viel höheren Frequenz, das mit einer geeigneten Antenne übertragen werden kann) als Durchlasssignal bekannt ist.

Lassen Sie uns nach diesem Hintergrund direkt zur Frage springen. Frequenz und Phase sind zwei verschiedene Parameter des Trägersignals. wenn wir das Trägersignal als c(t) = A sin (w(t)t + p(t)) darstellen, ist w(t) die (Winkel-)Frequenz und p(t) die Phase.

Modulation bedeutet, wir können entweder w oder p oder beide zeitlich entsprechend dem Amplitudenwert des modulierenden Signals variieren. Lassen Sie uns das Modulationssignal als m(t) darstellen.

Frequenzmodulation

c(t) = A Sünde (w(t)t + p)

w(t) = irgendeine_Funktion(m(t))

Phasenmodulation

c(t) = Eine Sünde (wt + p(t))

p(t) = irgendeine_Funktion(m(t))

Obwohl die aus FM und PM resultierenden modulierten Signale sehr ähnlich aussehen, unterscheiden sie sich grundlegend.

Bei der Frequenzmodulation werden unterschiedliche Frequenzen verwendet, um unterschiedliche Datenelemente darzustellen. Die binären Fälle sind wahrscheinlich am einfachsten zu verstehen, in diesem Fall würde Frequenz X einer binären 1 entsprechen, während Frequenz Y einer binären 0 entsprechen könnte. Wenn Sie also aus der Sicht des Empfängers Leistung bei Frequenz y sehen, geben Sie eine 0 ein , während Sie, wenn Sie Leistung bei Frequenz x sehen, eine 1 eingeben. Kompliziertere FM-Modulatoren können unterschiedliche Frequenzen und Kombinationen von Frequenzen verwenden, um unterschiedliche Symbole zu bedeuten. Zum Beispiel könnten Sie es so einrichten, dass, wenn Sie die Frequenz x sehen, aber nicht y, Ihr Symbol 10 ist, wenn Sie y sehen, aber nicht x, dann ist es 01, wenn Sie beide sehen, dann ist es 11, wenn Sie keines von beiden sehen dann ist es 00.

Die Phasenmodulation hingegen verwendet eine feste Frequenz. Es ist dann die Phasenänderung, die dem Demodulator mitteilt, welche Daten er ausgeben soll. Normalerweise ist es am sinnvollsten, sich eine sogenannte Konstellation anzusehen:

Wenn Sie sich vorstellen, dass jeder Punkt auf dem Kreis eine andere Phasenänderung ist, können Sie sehen, wie jeder Punkt unterschiedliche Daten darstellen könnte.