Modulação de Fase e Modulação de Frequência: Regra de Carson

Definir modulação de ângulo ou fase:

“A modulação angular é um processo não linear e a largura de banda de transmissão geralmente é muito maior do que o dobro da largura de banda da mensagem. Por causa da largura de banda maior, esta modulação fornece maior relação sinal-ruído sem aumento da potência transmitida. ”

Basicamente, o ângulo modulação é dividido em duas categorias: Modulação de Frequência e Modulação de Fase.

Uma característica significativa deste tipo é que ele pode classificar melhor em contraste com ruído e sinal de interferência do que a modulação de amplitude. Esse ajuste na execução é realizado à custa da largura de banda de transmissão expandida; ou seja, essa modulação nos dá um método para melhorar a relação sinal-ruído.

Além disso, esta melhoria na execução na modulação angular é alcançada à custa de circuitos complexos tanto na seção transmissora quanto na receptora e não é possível na seção Amplitude.

Expressão matemática de modulação angular:

Deixei θ_i(T) significa o ângulo de uma portadora senoidal modulada no tempo t; presume-se que seja uma função do sinal portador de informações ou do sinal de mensagem. O sinal modulado em ângulo resultante é,

                                    s (t) = A_c porque [θ_i(t)]

Onde Ac é a amplitude da portadora, uma oscilação completa acontece toda vez que o ângulo θi(t) será alterado pelo valor de 2π radianos se θi(t) aumenta com o tempo, então a frequência média em hertz, ao longo de intervalos triviais de t para t + ∆t.

O sinal modulado em ângulo s (t) como um fasor rotativo de comprimento Ac e ângulo θi(t) respectivamente. A velocidade angular de tal fasor é dθi (t) / dt, medido em radianos / seg. O ângulo θi(t) é representado por um sinal de portadora não modulado,

                            θi (t) = 2πfct + kp m (t)

e o fasor correspondente girando com uma velocidade angular constante medida em radianos / s. Esta constante especifica o ângulo da portadora não modulada durante aquele período.

Existem vários métodos em que o ângulo θi(t) pode ser alterado de maneira diferente do sinal de mensagem.

 Diagrama de diferentes formas de onda de modulação angular:

 Modulação de frequência:

"Frequência Modulada é uma forma de modulação angular em que a frequência instantânea da portadora é alterada proporcionalmente com a variação instantânea da amplitude do sinal de modulação ”.

FM é um tipo de modulação angular em que fi (t) é linearmente proporcional ao sinal de mensagem m (t), conforme expresso abaixo,

fi (t) = fc + kf m (t)

O valor constante de fc apresentado para a frequência do sinal da portadora não modulada; o kf fixo denominado 'fator de sensibilidade à frequência' do modulador, medido em hertz por volt, por outro lado, m (t) é uma forma de onda de sinal de tensão. Integrando o tempo e multiplicando o resultado por um fator 2π, podemos escrever

onde os 2^nd termo para o aumento ou diminuição na fase instantânea θ_i(T) devido à mensagem m (t) um. O sinal modulado em frequência é, conseqüentemente,

Modulação de fase:

Fase Modulação é tal tipo de modulação angular em que o ângulo instantâneo θi (t)  é linearmente proporcional ao sinal de mensagem 'm (t)' apresentado por meio de,

                                 θ_i(t) = 2πf_ct + k_p m (t)

O termo 2πfct expressa o ângulo da portadora não modulado Øc definido como '0' na modulação de fase. O fator de sensibilidade de fase de valor kp fixo do modulador, comunicado em radianos / volt em (t), é o sinal de tensão. Na modulação de fase, o sinal modulado s (t) é correspondentemente representado no espaço-tempo por,

                               s (t) = A_c cos [2πf_ct + k_p m (t)]

Mostre que FM e PM são basicamente iguais:

Deixe o sinal da portadora ser = A_c cos (2πf_ct)

Deixe o sinal de mensagem ser = m (t)

Portanto, a expressão do sinal FM é =

Agora, se o método de modulação for Modulação de Fase. então a expressão do sinal de modulação de fase é

                              = Aços [2πf_ct + m_p . m (t)]

Onde, m_p é uma constante para a modulação de fase

Além disso, o sinal de modulação de fase pode ser tratado como um sinal de modulação de frequência, onde o sinal de mensagem é dm (t) / dt.

Então, basicamente a modulação de frequência e a modulação de fase são basicamente as mesmas.

Pré-Ênfase e Des-Ênfase em FM:

Um sinal ou ruído indesejado aleatório vem constantemente com uma distribuição espectral triangular em uma frequência Técnica de modulação, juntamente com o impacto que o ruído ocorre na frequência máxima da banda base.

Isso pode ser compensado, para alguma seleção restrita, aumentando as frequências antes da transmissão e diminuindo-as com um número de receptor correspondente. Se diminuirmos as altas frequências do receptor, além disso, reduz o ruído de alta frequência.

Essas práticas de aumento e diminuição dessas frequências são chamadas de pré-ênfase e de-ênfase, respectivamente. Mais frequentemente, a constante de tempo de 50 µs é empregada.

A quantidade total de pré-ênfase que pode ser implementada é limitada pelo simples fato de que muitos tipos de sinais sonoros modernos compreendem energia de frequência mais alta em comparação com os estilos musicais que predominavam no início da transmissão FM.

Eles não podem ser pré-enfatizados, pois podem causar excesso de desvio. (sistemas mais contemporâneos em comparação com a transmissão FM geralmente utilizam pré-ênfase variável dependente de programação.)

O que é Narrow Band FM (NBFM) e Wide Band FM (WBFM)?

A expressão para os sinais FM é dada por

e, portanto, a frequência instantânea ω_i É dado por,

onde, k_f = constante de proporcionalidade e k_r . e_m (T) representa o desvio da frequência da portadora do valor quiescente ω_c. Constante K_f portanto, controla o desvio de frequência. Se o K_f é pequeno, o desvio de frequência também é pequeno e o espectro do sinal FM tem uma banda estreita. Por outro lado, para maior valor de k_f, obtemos amplo espectro de frequência correspondente ao caso de FM de banda larga.

BANDA ESTREITA FM:

O índice de modulação para FM de banda estreita é geralmente próximo da unidade e, portanto, para este caso, o desvio máximo δ << f_m e a largura de banda é

 B = 2f_m.

Esta largura de banda é a mesma ocupada pelo sinal AM. A banda estreita FM é usada em que os sinais inteligíveis para comunicações devem ser transmitidos, como em comunicação móvel usada pela polícia, ambulância, etc.

Banda Larga FM:

A índice de modulação para FM de banda larga é maior que a unidade. A largura de banda de um sistema FM de banda larga é dada por,

                                           B = 2 (δ + f_m)

Para FM de banda larga δ << f_m e, portanto B = 2δ

Assim, a largura de banda de FM de banda larga é duas vezes o desvio máximo de frequência. O FM de banda larga é usado quando o objetivo é transmitir sinais de alta fidelidade, como na transmissão FM e som de TV.

Para mais artigos relacionados à Modulação e Demodulação clique aqui

Soumali Bhattacharya

Olá, sou Soumali Bhattacharya. Fiz mestrado em Eletrônica.
Atualmente estou investido na área de Eletrônica e comunicação.
Meus artigos concentram-se nas principais áreas da eletrônica central em uma abordagem muito simples, mas informativa.
Sou um aprendiz vívido e procuro me manter atualizado com todas as tecnologias mais recentes na área de Eletrônica.

Vamos nos conectar através do LinkedIn –