Общие соотношения при частотной и фазовой модуляциях.

Угловая модуляция подразделяется на частотную (ЧМ) и фазовую (ФМ).она применяется в системах радиосвязи различных диапазонов частот, в радиовещании на УКВ, в звуковом сопровождении телевизионного вещания, в РРЛПВ, в ТРЛ и спутниковых РРЛ.

Известно, что ЧМ и ФМ обеспечивают лучшую помехоустойчивость и более высокие энергетические характеристики, чем АМ, однако для этого им требуются большие необходимые полосы частот.

При угловой модуляции амплитуда высокочастотного колебания остается неизменной, а изменяются во времени его частота или фаза, т.е. , где - центральная или средняя частота; - фаза, зависящая от амплитуды модулирующего сигнала.

Модулирующий сигнал в общем случае имеет сложную форму, и анализ процессов, происходящих в передатчике, затруднен. Многие задачи решаются просто, если считать, что модуляция производится гармоническим колебанием. Принимая это упрощение, ЧМ и ФМ сигналы будем представлять выражением , где - частота модулирующего колебания; m – индекс модуляции.

Модуляция называется фазовой, если индекс модуляции m пропорционален амплитуде модулирующего сигнала и не зависит от его частоты . Модуляция называется частотной, если девиация (отклонение) частоты от среднего значения пропорциональна и не зависит от частоты , т.е. если индекс модуляции m пропорционален и обратно пропорционален . Таким образом для ФМ ; для ЧМ .

Коэффициенты нелинейных искажений по 2-ой и 3-й гармоникам составляют и .

Следует отметить, что при одинаковом индексе угловой модуляции нелинейные искажения при фазовой модуляции меньше, чем при частотной, т.е. и . При определении ширины полосы частот(ширины спектра), занимаемой сигналом с угловой модуляцией, учитываются составляющие спектра с амплитудами не менее 1% амплитуды немодулированного сигнала, при этом полоса определяется приближенным соотношением: , а при m=3, 4, 5, … лучше пользоваться соотношением: . Т.к. при ЧМ индекс модуляции обратно пропорционален модулирующей частоте , то его величина убывает с ростом модулирующей частоты, к тому же составляющие спектров реальных модулирующих сигналов максимальны в области частот 0,7 – 1,5 кГц и с ростом убывают. При этом на верхних модулирующих частотах, поскольку они становятся соизмеримыми с шумами, уменьшается соотношение сигнал-шум, что ведет к снижению качества в вещании или помехоустойчивости в связи. Для устранения этого недостатка обычно применяют предварительную коррекцию модулирующего сигнала (вводят предискажения). Таким образом, чтобы с возрастанием модулирующей частоты пропорционально возрастала амплитуда (или как называют коррекция 6 дБ на октаву). При такой коррекции ЧМ передатчик по существу, излучает ФМ сигнал, и если в приемнике осуществляется частотное детектирование, то после него производится обратная коррекция.